聋飞蛾使用超声波来躲避饥饿的蝙蝠

撰稿人 GrrlScientist

Mar 17, 2019, 02:15pm

    进化和行为生态学家、鸟类学家和科学作家

• 聋飞蛾使用超声波来躲避饥饿的蝙蝠| @GrrlScientist
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    聋飞蛾模仿由其它有毒飞蛾用翼扑打驱动的鼓状物发出的声音来警告饥饿的蝙蝠

一种在整个欧洲和亚洲大部分地区发现的樱桃鸟小白蛾（Yponomeuta evonymella）。(Credit: anonymous / CC BY 2.5)ANONYMOUS VIA A CREATIVE COMMONS LICENSE

    一组微蛾已经进化出一种能用它的翅膀拍声来击退它的主要掠食者食虫蝙蝠的能力。但是, 因为这些飞蛾是聋子, 因此不能只有当它们受到攻击时产生这种反蝙蝠的声音, 它们必须连续的产生它们的反蝙蝠的声音, 但在这种情况下, 它不会吸引饥饿的蝙蝠。

    布里斯托尔大学和自然历史博物馆的一个研究小组发现了伊波梅塔属（Yponomeuta）的小白飞蛾在它们的后翼上有脊 (图 1箭头)。当这些飞蛾飞起来的时候, 后翼脊会相对空气产生一系列持续的警告饥饿的蝙蝠的拍击(见参考)。

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图1 : 一种樱桃鸟小白蛾。箭头表示后翼鼓状体。(Credit: David Agassiz / Natural History Museum)DAVID AGASSIZ / NHM

    产生超声波是一种常见的被几个飞蛾分类群针对蝙蝠的防御策略, 但有很多声音被使用的方法。例如, 许多较大的飞蛾物种的听力被特别的调整来听到接近蝙蝠的回声定位调子, 并在听到这样的调子后飞蛾立即通过执行回避的半空机动响应。其它飞蛾有长长的后翼尾巴, 产生创造虚假目标的诱饵回声,因此蝙蝠优先攻击飞蛾的后翼尾巴。

    研究报告的主要撰写者、布里斯托尔生物科学学院的博士生利亚姆·奥赖利说， "大型飞蛾的蝙蝠防御被很好的研究, 然而,更小飞蛾的防御却没有"。

    这种伊波梅塔属包括100种或更多的飞蛾, 其大小从超小到中等大小的飞蛾不等, 其中大部分在夜间飞行。这些飞蛾是鲜为人知的 (因为它们是如此之小), 但它们都有的一个特征是在它们的后翼底部有翼状鳞片的半透明的块。最初有人提议这种半透明的块可能会产生声音, 这样飞蛾就可以逃避蝙蝠的攻击, 但没有人知道这种情况是否存在, 因为任何微飞蛾和它们的蝙蝠捕食者之间的声学军备竞赛之前没有被调查过。

    奥赖利先生和他的合作者调查了伊波梅塔属微飞蛾中的半透明翼块的意义, 并识别了它产生的声音的声学特性。

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图2。半透明的伊波梅塔块 （A ) 伊波梅塔在它的后翼上暴露的透明块 ( 在白色盒子里 ; 见B ) 。(B) 透明块的腹侧扫描电子显微图(SEM) (白色框对应于 A 中的扫描电子显微镜), 从左到右编号的条纹和标记,的Cu_1b 和Cu2 脉。(doi:10.1038/s41598-018-37812-z)DOI:10.1038/S41598-018-37812-Z

     研究人员发现了伊波梅塔物种的条纹翅膀块与产生它们的抗蝙蝠声音的北极蛾的胸部鼓状物惊人地相似。北极蛾的鼓状物是它们身体上的小面积角质层 , 由一个气腔支撑的 , 被连接到一个专用的肌肉上。当这块肌肉收缩时, 鼓状物就会扭曲, 产生一个拍击, 然后当肌肉放松时, 鼓状物就会拍打回它的静止状态, 产生另一次拍击。

    但小白蛾的半透明后翼鼓状物并没有与一块肌肉相连, 因此不清楚它们怎样产生声音的。

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图3。伊波梅塔中用翅膀拍打拍击爆发的同步。(A) 频谱图和波形显示在一次翼拍中产生的两次超声波拍击的例子。红色和蓝色方框分别代表北极蛾抗蝙蝠声音的频率范围和一种食虫蝙蝠的听力范围。(doi:10.1038/s41598-018-37812-z)DOI:10.1038/S41598-018-37812-Z

    伊波梅塔飞蛾的声音与北极飞蛾发出的声音非常相似 (图3)。与北极飞蛾类似, 伊波美塔飞蛾也会封存使它们尝起来很可怕的有毒化合物,这表明这两组不同的飞蛾都集中在相同的防御形式和功能上--一种有害的味道伴随一种警告蝙蝠它们起来可怕的味道的声音。因此, 研究人员得出结论, 这些飞蛾分类群是相互的穆勒模仿的。穆勒模仿是一种两个或两个以上有害物种之间互利的融合的形式。

    奥赖利先生解释说，"许多动物使用一种明显的视觉信号, 如明亮的颜色来警告它们的捕食者的防御, 但在夜间, 一个不愉快的飞蛾不能用一个视觉警告信号提供给蝙蝠,因此相反它声音上警告它的捕食者-响亮的高频(超声波)拍击"。

    但这里最大的区别是小白蛾是聋子, 因此它们听不到接近蝙蝠的超声波叫声并通过发动拍击采取回避行动。相反, 伊波美塔飞蛾物种随它们飞行时它们的翅膀在空气中旋转和弯曲不断产生超声波拍击。

    飞蛾怎样用一顿晚餐铃声将它们的警告拍击与避免饥饿的蝙蝠联系起来的呢？

    小白蛾只能在蝙蝠通常听到它们的回声定位调子产生的回声的距离上产生能被听到的声音, 因此蝙蝠只有变得晓知飞蛾的存在后才会听到飞蛾的声音警告。因为这些飞蛾的拍击声听起来像另一组味道可怕的飞蛾产生的一样, 蝙蝠也避免吃这些。

    奥赖利先生已经在与材料科学家合作来找出小白蛾鼓状物产生声音的确切机制。

    "这些飞蛾中的声音产生长期以来一直没有被发现的事实提醒我们, 我们对蝙蝠和飞蛾复杂的声学世界了解是多么的少"。

    资料来源:

Liam J. O’Reilly、 David J. L. Agassiz、Thomas R. Neil & Marc W. Holderied (2019)。 聋飞蛾采用声学穆勒模仿使用翼拍打动力的鼓状物抵抗蝙蝠（Deaf moths employ acoustic Müllerian mimicry against bats using wingbeat-powered tymbals）, Scientific Reports,

    聋飞蛾使用超声波来躲避饥饿的蝙蝠| @GrrlScientist

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    虽然我看起来像一只鹦鹉, 但我是一个进化生态学家和鸟类学家, 也是一个科学作家和记者。作为一个作家, 我的热情是用语言和..

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