В безлунные ночи в тропическом лесу летучие мыши прорезают чернильную тьму, хватая насекомых, тихо покоящихся на листьях, что, казалось бы, невозможно. Новые эксперименты в Смитсоновском институте тропических исследований (STRI) показывают, что, меняя угол сближения, листоносые летучие мыши с эхолокацией могут использовать это шестое чувство, чтобы находить акустически замаскированную добычу. Эти новые данные, опубликованные в журнале Current Biology, имеют важные последствия для эволюции взаимодействия хищник-жертва.
«В течение многих лет считалось, что летучие мыши не могут с помощью органов чувств найти безмолвную, неподвижную добычу, покоящуюся на листьях, только с помощью эхолокации», - сказала Инга Гейпель, научный сотрудник Tupper Postdoctoral Fellow в STRI. Команда Гейпеля обнаружила, как летучие мыши достигают невозможного. Объединив данные экспериментов с использованием биосонара для создания и измерения искусственных сигналов с данными высокоскоростных видео-наблюдений за летучими мышами, когда они приближаются к добыче, была выявлена важность угла подхода..
У летучих мышей есть сверхспособность, которой нет у людей: они наполняют пространство звуковыми волнами, а затем используют информацию от возвращающегося эха для навигации по окружающей среде. Листья сильно отражают эхолокационные сигналы, маскируя более слабые эхосигналы от отдыхающих насекомых. Таким образом, в густой листве тропического леса эхо от листьев может действовать как естественный механизм маскировки для насекомых, известный как акустический камуфляж..
Чтобы понять, как летучие мыши преодолевают акустическую маскировку и захватывают свою добычу, исследователи направили звуковые волны на лист с насекомым и без него с более чем 500 позиций, чтобы создать полное трехмерное представление эха. В каждой позиции они рассчитали интенсивность эха для пяти различных звуковых частот, которые соответствуют частотам крика летучей мыши.
Листья как с насекомыми, так и без них сильно отражают звук, если он исходит прямо (то есть под углом менее 30 градусов). Когда летучая мышь приближается с этих углов, она не может найти свою добычу, так как сильные эхо от листьев маскируют эхо от насекомого. Но Гейпель и его коллеги обнаружили, что если звук исходит под косым углом больше 30 градусов, звук отражается от источника, и листья действуют как зеркало, точно так же, как озеро отражает окружающий лес в сумерках или на рассвете. Угол подхода позволяет обнаружить отдыхающее насекомое.
Основываясь на этих экспериментах, Гейпель и его коллеги предсказали, что летучие мыши должны приближаться к покоящимся на листьях насекомым под углами от 42 до 78 градусов, что является оптимальным углом для определения того, есть на листе насекомое или нет.
Затем Гейпель зафиксировал настоящих летучих мышей на исследовательской станции STRI на острове Барро-Колорадо в Панаме, когда они приближались к насекомым, размещенным на искусственных листьях. Используя записи с двух высокоскоростных камер, она реконструировала трехмерные траектории полета летучих мышей, когда они приближались к своей добыче, и определяла их положение. Она обнаружила, что, как и предсказывалось, почти 80 процентов углов сближения находятся в диапазоне углов, который позволяет летучим мышам отличить насекомое от листа.
«Это исследование меняет наше понимание потенциального использования эхолокации», - сказал Гейпель. «Это имеет важное значение для изучения взаимодействия хищника и жертвы, а также для сенсорной экологии и эволюции».
Аффилиации авторов включают STRI, Университет Антверпена, Университет Ульма, Университет Цинциннати, Университет Тюбингена и Амстердамский свободный университет.