18.08.2011

Первые антирадары 'придумали' бабочки

Американские ученые обнаружили, что некоторые ночные бабочки могут эффективно защищаться от атак летучих мышей. Они способны издавать ультразвук, делающий помехи для эхолокатора ночного хищника. В результате помех мыши не могут точно определить местоположение жертвы. Получается, что впервые ультразвуковые "антирадары" разработали вовсе не люди.

Одно из самых любимых блюд большинства летучих мышей — крупные ночные бабочки. Во-первых, потому, что они весьма питательны, а во-вторых, из-за того, что такой крупный объект достаточно легко обнаружить с помощью ультразвука, которым пользуются при обнаружении добычи все представители подотряда Microchiroptera (Настоящие летучие мыши). Однако бабочкам тоже не хочется быть съеденными, поэтому уже 50 миллионов лет (с тех пор, как появились летучие мыши и ночное небо перестало быть безопасным) они пытаются как-то защититься от этих хищников.

Большинство бабочек предпочитает ограничиваться пассивной защитой — в процессе эволюции они выработали совершенную систему органов слуха, которая улавливает ультразвуковой сигнал, идущий от мыши еще тогда, когда сам хищник находится довольно далеко. Предупрежденная таким образом жертва старается предугадать траекторию полета мыши и постараться улететь туда, где их пути точно не пересекутся. Однако данная тактика не очень эффективна, поскольку та самая траектория полета летучей мыши достаточно сложна, да и летает она достаточно быстро, а большинство ночных бабочек особой маневренностью не отличаются. И лишь бабочки из семейства медведиц (Arctiidae) могут защищаться активным способом.

Многие представители данной группы способны издавать ультразвуковые щелчки, причем часто данные акустические сигналы сопровождаются выделением пахучих веществ, которые отпугивают летучих мышей. Сам сигнал издается при помощи так называемого тимбанального органа — видоизмененных хитиновых покровных структур нижней части груди, которые, вибрируя, и создают ультразвук. В данном случае такой сигнал является предупреждением для летучей мыши: "не приближайся ко мне, я ядовитая". Поэтому таких бабочек хищники обходят стороной.

Другие виды данного семейства научились подражать этим несъедобным медведицам, щелкая и не выделяя при этом никаких запахов. А третьи практикуют совсем уж оригинальный способ защиты — щелкают для того, чтобы просто испугать неопытную летучую мышь. Этот способ, однако, не слишком надежен, поскольку хищники быстро учатся и уже через несколько минут перестают обращать внимание на попытки запугивания со стороны медведицы.

Недавно же американские ученые из Университета Уэйк-Фореста показали, что представители одного вида медведиц, Bertholdia trigona, могут использавать интересный "антирадар" — они издают частые ультразвуковые сигналы, которые глушат таковые у летучих мышей. Интересно, что последние так и не научились бороться с данными помехами — было замечено, что после многочисленных попыток хищник так и не мог поймать производящую помехи бабочку. Биологи поставили задачу выяснить механизм, с помощью которого B. trigona так умело защищает себя, и перед началом эксперимента предложили три гипотезы.

Согласно первой из них, так называемой гипотезе иллюзорного эха, летучая мышь может путать сигналы бабочки с эхом собственного сигнала от объекта, которого не существует. В этом случае мышь должна менять траекторию полета, улетая от несуществующего объекта. Альтернативным вариантом является гипотеза дистанционной помехи, которая говорит о том, что сигналы, издаваемые бабочкой, могут уменьшать точность определения летучей мышью расстояния до жертвы, потому что щелчки бабочки опережают эхо от собственного сигнала летучей мыши. И, наконец, суть третьего предположения, названого гипотезой маскировки, состоит в том, что сигналы бабочки могут полностью маскировать ее, и она оказывается "невидимой" для летучей мыши.

Ученые решили проверить, какая из гипотез действительно правильная, и подготовили ряд экспериментов. В них приняли участие особи B. trigona и бурые кожаны (Eptesicus fuscus), самые распространенные в США летучие мыши. Предварительно было установлено, что кожаны охотно едят представителей исследуемого вида медведиц в том случае, если бабочки не издают щелкающих звуков (отсутствие акустических сигналов было зафиксировано у 22% особей). В самом эксперименте бабочек закрепляли на нити длиной 60 сантиметров в темном помещении и выпускали туда летучую мышь. Кожаны могли атаковать объект несколько раз, но для анализа учитывали эффективность только первой атаки.

В результате было установлено, что в 70 процентах случаев мыши не удавалось схватить бабочку с первого раза (которая, заметьте, никуда не могла от нее улететь). Пронаблюдав сами атаки кожанов, ученые выяснили, что, как только бабочка начинала щелкать, большинство охотников не изменяли направление движения, хотя точно "зайти на цель" все-таки не могли. Даже при близкой атаке мышь обычно промахивалась не менее, чем на 16 сантиметров. А некоторые кожаны не теряли жертву "из вида" сразу же после первых щелчков, однако в конце, подлетев совсем близко, все-таки промахивались. Успешными были только такие атаки, когда бабочки редко щелкали.

Кроме того, ученые заметили, что характер ультразвуковых сигналов летучей мыши, когда он приближался к щелкающей бабочке, был не совсем типичным. Давно известно, что когда кожан подступал к своей жертве, интервалы между щелчками, длительность и интенсивность ее сигнала уменьшаются. Это мешает бабочке, которая хорошо слышит ультразвук, обнаружить присутствие охотника. В ходе эксперимента же биологи выяснили, что при приближении к жертве длительность сигналов и интервалы между щелчками у кожанов наоборот увеличивались. Такое происходит обычно в том случае, если летучая мышь попадает в зону ультразвуковых помех.

Получается, что правильной оказалась вторая гипотеза — бабочки действительно используют щелканье как своеобразный "антирадар", создающий помехи. Если бы щелканье полностью маскировало бабочку, то кожаны сразу же выбирали бы неверное направление, но этого не происходило. А если бы справедливой была гипотеза иллюзорного эха, то мышь, услышав щелканье первый раз, не пыталась бы повторить атаку — зачем ей набрасываться на несуществующий объект? Однако в экспериментах кожаны атаковали медведиц по три-четыре раза.

Итак, как видим, B. trigona действительно в процессе эволюции выработали надежную защиту против ночных хищников. Получается, что впервые ультразвуковые "антирадары" разработали вовсе не люди. Авторы работы считают, что на самом деле B. trigona не являются единственным видом бабочек, использующих данный способ защиты от нападений летучих мышей. Возможно, крупные ночные павлиноглазки (Saturniidae), вроде королевского атласа (Attacus atlas), крылья которых в размахе достигают свыше 32 сантиметров, уходят от атак летучих мышей с помощью создания ультрозвуковых помех (другой способ, честно говоря, себе сложно представить, поскольку данная бабочка не отличается маневренностью, не ядовита, и не может маскироваться из-за огромных размеров).

В случае же с B. trigona, по мнению авторов, подобный способ защиты возник следующим образом: сначала предки данной медведицы генерировали редкие щелчки для рассеивания химических веществ с целью предупреждения о своей несъедобности. Потом они, видимо, стали обманывать врага, щелкая тимбанальными органами, но при этом вещества не выделяя. Далее сам орган изменился таким образом, что генерируемые им щелчки смогли создавать помехи для "радара" летучей мыши, против которых эти ночные хищники до сих пор ничего не могут предпринять...

Антон Евсеев

Источники:

1. ПРАВДА.Ру