Мотыльки используют акустические ловушки для защиты от летучих мышей

В ночном небе по всему миру разворачивается битва между летучими мышами и ночными насекомыми, которыми они питаются. Летучие мыши используют эхолокацию для навигации и охоты. Однако эта способность развилась у них около 65 миллионов лет назад — достаточно времени для того, чтобы у насекомых, особенно у мотыльков, появились разнообразные эволюционные защиты.

Это привело к совместной эволюционной «гонке вооружений» между хищником и жертвой. Некоторые летучие мыши изменили частоту или уменьшили амплитуду своих ультразвуковых сигналов, чтобы оставаться незамеченными.

Недавнее исследование выявило необычную технику, которую развили шелкопряды для выживания после атаки летучей мыши: использование акустических ловушек (декоев) на кончиках крыльев. Эти структуры сбивают мышь со следа, заставляя атаковать менее уязвимые части тела, и помогают мотылькам выжить в большинстве столкновений.

Защитный арсенал мотыльков

Большинство мотыльков ведут ночной образ жизни, что делает их мишенью для летучих мышей. В ответ они развили уникальный защитный арсенал:

• Активный слух: способность слышать ультразвук для обнаружения приближающейся мыши и уклонения.
• Собственные ультразвуковые щелчки: для предупреждения о несъедобности или даже для «глушения» сонара летучей мыши.
• Пассивная акустическая маскировка: чешуйки на груди (тораксе) и крыльях мотыльков являются превосходными поглотителями звука, уменьшая эхо от их тела и делая их менее заметными в ночном небе. Крылья мотыльков были признаны первым известным природным акустическим метаматериалом, где взаимодействующие элементы создают акустические свойства, превосходящие сумму их частей.

Акустические ловушки: отвлекающий маневр

В отличие от маскировки, некоторые мотыльки используют противоположную стратегию: усиливают эхо от определенных частей тела, создавая акустические ловушки. Ранее такие ловушки были обнаружены на удлиненных хвостах задних крыльев некоторых шелкопрядов. Исследования показали, что, перенаправляя атаку мыши на эти менее уязвимые задние крылья, мотыльки могут выживать примерно в 70% случаев.

Новое исследование было сосредоточено на замысловато изогнутых кончиках передних крыльев шелкопрядов. Ученые предположили, что эти структуры выполняют ту же защитную функцию.

Метод и результаты

Для проверки гипотезы использовалась инновационная акустическая томография. Специменов мотыльков «облучали» ультразвуком и записывали эхо с тысяч разных углов, создавая звуковое изображение насекомого. Это позволило точно определить, какие части тела производят самое громкое эхо.

Было протестировано девять видов мотыльков с разной структурой передних крыльев. У видов с наиболее сложной формой крыльев кончик крыла постоянно производил более сильное эхо, чем тело, с разницей в силе сигнала до десяти децибел.

Изучение топографии этих кончиков крыльев под микроскопом выявило наличие акустических ретрорефлекторов — структур особой формы, которые всегда отражают звук обратно к источнику, независимо от угла падения. Они работают за счет многократного внутреннего отражения звука.

Заключение

Открытие акустических ловушек на передних крыльях проливает новый свет на ночную «гонку вооружений» между летучими мышами и мотыльками. Остается вопрос, смогут ли летучие мыши развить собственные усовершенствованные «вооружения» в ответ на эти обманные адаптации.