Rušení echolokace - Echolocation jamming

Echolokace (nebo sonar) systémy zvířat, jako je člověk radarové systémy, jsou náchylné na rušení známé jako echolokační rušení nebo rušení sonarem. K rušení dochází, když necílové zvuky interferují s cílovými ozvěnami. Rušení může být účelné nebo neúmyslné a může být způsobeno samotným echolokačním systémem, jinými echolokačními zvířaty, kořistemi nebo lidmi. Echolokační zvířata se vyvinula, aby minimalizovala rušení; chování vyhýbání se echolokaci však není vždy úspěšné.

Vlastní rušení

Echolokační zvířata se mohou zaseknout mnoha způsoby. Například netopýři vydávají některé z nejhlasitějších zvuků v přírodě,[1] a pak okamžitě naslouchají ozvěnám, které jsou stokrát slabší než zvuky, které vydávají.[2] Aby se zabránilo ohlušení sebe sama, kdykoli netopýr vydá echolokační emise, malý sval ve středním uchu netopýra ( stapedius sval) sevře malé kosti tzv ossicles, které obvykle zesilují zvuky mezi ušní buben a kochlea.[3] To tlumí intenzitu zvuků, které netopýr během této doby slyší, a zachovává tak citlivost sluchu na cílové ozvěny.

K uvíznutí může dojít, pokud zvíře stále produkuje zvuk, když se ozvěna vrátí, například z blízkého objektu. Netopýři se tomuto typu rušení vyhýbají tím, že při hledání kořisti nebo navigaci vydávají krátké zvuky 3–50 ms.[4] Netopýři produkují postupně kratší zvuky, až 0,5 ms, aby se zabránilo samovolnému rušení při echolokaci cílů, ke kterým se blíží.[5] Je to proto, že ozvěny od blízkých cílů se vrátí k netopýru dříve, než zvuky vzdálených cílů.

Další forma rušení nastává, když echolokační zvíře vydává mnoho zvuků za sebou a přiřadí ozvěnu nesprávné emisi. Aby se tomuto druhu rušení vyhnuli, netopýři obvykle vyčkají dostatek času na návrat ozvěny od všech možných cílů, než vydají další zvuk. To lze jasně vidět, když netopýr zaútočí na hmyz. Netopýr vydává zvuky s postupně kratšími časovými intervaly, ale vždy poskytuje dostatek času na to, aby zvuky mohly cestovat k cíli a zpět.[6] Dalším způsobem, jak netopýři překonají tento problém, je produkce postupných zvuků s jedinečnými časově-frekvenčními strukturami.[7] To umožňuje netopýrům zpracovávat ozvěny z více emisí současně a správně přiřazovat ozvěnu jejich emisím pomocí jejího podpisu čas-frekvence.

Rušení jinými echolokačními systémy

Jako elektrické ryby „echolokační zvířata jsou náchylná k rušení od jiných zvířat stejného druhu vysílajících signály v blízkém prostředí.[8] Aby se netopýři vyhnuli, používají netopýři strategii, kterou používají také elektrické ryby, aby se tomuto rušení vyhnuli: chování známé jako reakce na zamezení rušení (SKLENICE).[8] V JAR jedno nebo obě zvířata mění frekvenci svých zvuků od frekvence používané druhým zvířetem.[8][9] To má za následek umožnění každému zvířeti jedinečnou šířku pásma, kde nedojde k rušení. Netopýři mohou tuto úpravu provést velmi rychle, často za méně než 0,2 sekundy.[9]

Velké hnědé netopýry se může vyhnout rušení tím, že na nějakou dobu ztichne při sledování dalšího echolokačního velkého hnědého netopýra.[10] To někdy umožňuje tichému netopýrovi zachytit kořist v situacích konkurenčního hledání potravy.

Rušení kořistí

Můra Bertholdia trigona je jediné zvíře v přírodě, o kterém je známo, že zasahuje echolokaci jeho predátora

Mnoho tygří můry produkují ultrazvuková kliknutí v reakci na echolokační volání, která netopýři používají při útoku na kořist.[11] U většiny druhů tygří můry tato kliknutí varují netopýry, že můry mají toxické sloučeniny, díky nimž jsou nechutné.[12] Tygří můra Bertholdia trigona vytváří kliknutí velmi vysokou rychlostí (až 4 500 za sekundu), aby zasekla echolokaci netopýrů.[13] Rušení je nejúčinnější obranou proti netopýrům, která byla kdy zdokumentována, přičemž rušení způsobuje desetinásobný pokles úspěšnosti zachycení netopýrů v terénu.[14]

Dějiny

Možnost, že echolokace džemů netopýrů vznikla, se objevila ve zprávě o experimentu publikované v roce 1965 Dorothy Dunningovou a Kennethem Roederem.[15] Mluvící zvuky se hrály přes reproduktor, když se netopýři pokoušeli zachytit moučné červy katapultované vzduchem. Můřící klepání způsobila, že se netopýři odklonili od moučných červů, ale echolokační volání hraná reproduktorem ne, což autory vedlo k závěru, že samotná klepnutí můra netopýry odrazila. Později však bylo zjištěno, že kliknutí na můry byla hrána na nepřirozeně hlasité úrovni, což tento závěr vyvrátilo.[16]

V následujících letech Dunning provedl další experimenty, aby ukázal, že kliknutí můry slouží varovné funkci.[16] To znamená, že sdělují netopýrům, že můry jsou toxické, protože mnoho můr hromadí toxické chemikálie ze svých hostitelských rostlin jako housenky a udržuje je ve svých tkáních po dospělost. Roeder souhlasil s výsledky Dunninga.[17]

James Fullard a jeho kolegové publikovali poznatky v roce 1979,[18] a 1994[19] argumentovat ve prospěch rušivé hypotézy založené na akustických charakteristikách můrových kliknutí, nicméně tato hypotéza byla v té době v literatuře stále široce diskutována.[12][20][21]

V 90. letech byly prováděny experimenty vysílající kliknutí na netopýry provádějící echolokační úkoly na platformě[22] a neurofyziologickými metodami[23] demonstrovat věrohodný mechanismus rušení. Vědci dospěli k závěru, že většina tygřích můr neprodukuje dostatek zvuku k zaseknutí netopýrového sonaru.

První studie, která přesvědčivě prokázala, že netopýři zavařovací, vydali v roce 2009 vědci z Wake Forest University.[13] V této studii byli velcí hnědí netopýři chováni v zajetí, aby zajistili, že nemají žádné předchozí zkušenosti s klikáním na kořist a jsou trénováni k útoku na můry uvázané na tenkou linii připevněnou ke stropu ve vnitřní letové místnosti. Během experimentu na devět nocí netopýři zaútočili na neklikající kontrolní můry a klikali Bertholdia trigona - můry, které byly vybrány pro své mimořádné schopnosti klikání. Netopýři měli ve srovnání s tichými ovládacími prvky značné potíže s chytáním klikajících můr a jedli B. trigona můry, když měli příležitost, čímž vyvrátili hypotézu, že kliknutí varovala netopýry před toxicitou můr. Kliknutí můry také narušily stereotypní vzorec echolokace netopýrů, což potvrdilo funkci rušení kliknutí.

Lidé ruší zvířata

Lidé mohou úmyslně nebo náhodně zaseknout echolokační zvířata. V poslední době bylo vyvinuto úsilí k odstranění akustických rušivých prvků, které by vyloučily netopýry z budov nebo mostů, nebo aby netopýry udržovaly daleko od větrných turbín, kde dochází k velkému počtu úmrtí.[24] Ukázalo se, že tyto odstrašující prostředky snižují aktivitu netopýrů na malé ploše. Škálování akustických odstrašujících prostředků na velké objemy pro aplikace, jako je udržování netopýrů mimo větrné turbíny, je však obtížné kvůli vysokému atmosférickému útlumu ultrazvuk.

Reference

  1. ^ Surlykke, A; Kalko, EK (2008). „Echolokační netopýři hlasitě křičí, aby zjistili jejich kořist“. PLOS ONE. 3 (4): e2036. Bibcode:2008PLoSO ... 3.2036S. doi:10,1371 / journal.pone.0002036. PMC  2323577. PMID  18446226.
  2. ^ Kick, S. A .; J. A. Simmons (1984). „Automatická kontrola zisku v přijímači sonarů netopýra a neuroetologie echolokace“. Journal of Neuroscience. 4 (11): 2725–37. doi:10.1523 / JNEUROSCI.04-11-02725.1984. PMC  6564721. PMID  6502201.
  3. ^ Henson OW, Jr. (1965). „Činnost a funkce svalů středního ucha u netopýrů lokalizujících ozvěnu“. The Journal of Physiology. 180 (4): 871–887. doi:10.1113 / jphysiol.1965.sp007737. PMC  1357428. PMID  5880367.
  4. ^ Griffin, Donald R .; Webster, Frederic A .; Michael, Charles R. (1960). "Echolokace létajícího hmyzu netopýry". Chování zvířat. 8 (3–4): 141–154. CiteSeerX  10.1.1.588.6881. doi:10.1016/0003-3472(60)90022-1.
  5. ^ Thomas, Jeanette A .; Moss, Cynthia F .; Vater, Marianne, vyd. (2004). Echolokace u netopýrů a delfínů. Chicago: The University of Chicago Press. s. 22–26. ISBN  978-0226795980.
  6. ^ Elemens, Coen P. H .; A. F. Mead; L. Jakobsen; J. M. Ratcliffe (2011). "Superrychlé svaly nastavují maximální rychlost volání u echolokačních netopýrů". Věda. 333 (6051): 1885–1888. Bibcode:2011Sci ... 333.1885E. doi:10.1126 / science.1207309. PMID  21960635. S2CID  20477395.
  7. ^ Hiryu, S .; Bates, M. E.; Simmons, J. A .; Riquimaroux, H. (2010). „FM echolokační netopýři posouvají frekvence, aby se vyhnuli nejednoznačnosti broadcast-echo v nepořádku“. Sborník Národní akademie věd. 107 (15): 7048–7053. Bibcode:2010PNAS..107,7048H. doi:10.1073 / pnas.1000429107. PMC  2872447. PMID  20351291.
  8. ^ A b C Ulanovsky, N .; Fenton, M. B .; Tsoar, A .; Korine, C. (2004). „Dynamika vyhýbání se rušení u echolokačních netopýrů“. Sborník Královské společnosti B: Biologické vědy. 271 (1547): 1467–1475. doi:10.1098 / rspb.2004.2750. PMC  1691745. PMID  15306318.
  9. ^ A b Gillam, E. H; Ulanovsky, N .; McCracken, G. F (2007). „Rychlé zamezení rušení v biosonaru“. Sborník Královské společnosti B: Biologické vědy. 274 (1610): 651–660. doi:10.1098 / rspb.2006.0047. PMC  2197216. PMID  17254989.
  10. ^ Chiu, C .; Xian, W .; Moss, C. F. (2008). „Létání v tichu: Echolokační netopýři přestávají vokalizovat, aby se zabránilo rušení sonaru“. Sborník Národní akademie věd. 105 (35): 13116–13121. Bibcode:2008PNAS..10513116C. doi:10.1073 / pnas.0804408105. PMC  2529029. PMID  18725624.
  11. ^ Barber, J. R. (2006). "Reakce tygřího můry na simulovaný útok netopýra: načasování a pracovní cyklus". Journal of Experimental Biology. 209 (14): 2637–2650. doi:10.1242 / jeb.02295. PMID  16809455. S2CID  11687445.
  12. ^ A b Hristov, N.I .; W. E. Conner (2005). „Zvuková strategie: akustický aposematismus v závodech ve zbrojení s netopýry a můry“. Naturwissenschaften. 92 (4): 164–169. Bibcode:2005NW ..... 92..164H. doi:10.1007 / s00114-005-0611-7. PMID  15772807. S2CID  18306198.
  13. ^ A b Corcoran, Aaron J .; J. R. Barber; W. E. Conner (2009). „Tygří můra zasekává netopýrový sonar“. Věda. 325 (5938): 325–327. Bibcode:2009Sci ... 325..325C. doi:10.1126 / science.1174096. PMID  19608920. S2CID  206520028.
  14. ^ Corcoran, Aaron J .; W. E. Conner (2012). „Rušení sonaru v terénu: účinnost a chování jedinečné obrany kořisti“. Journal of Experimental Biology. 215 (24): 4278–4287. doi:10.1242 / jeb.076943. PMID  23175526. S2CID  16169332.
  15. ^ Dunning, D. C .; Roeder, K. D. (1965). „Zvuky můry a chování netopýrů při chytání hmyzu“. Věda. 147 (3654): 173–174. Bibcode:1965Sci ... 147..173D. doi:10.1126 / science.147.3654.173. PMID  14220453. S2CID  12047544.
  16. ^ A b Dunning, Dorothy C. (1968). „Varovné zvuky můr“. Zeitschrift für Tierpsychologie. 25 (2): 125–138. doi:10.1111 / j.1439-0310.1968.tb00008 (neaktivní 11. 11. 2020). PMID  5693332.CS1 maint: DOI neaktivní od listopadu 2020 (odkaz)
  17. ^ Roeder, Kenneth D. (1967). Nervové buňky a chování hmyzu (Rev. ed., 1. Harvard Univ. Press paperback ed.). Cambridge, Massachusetts [u.a.]: Harvard Univ. Lis. ISBN  978-0674608016.
  18. ^ Fullard, James H .; Fenton, M. Brock; Simmons, James A. (1979). "Zasekávání echolokace netopýrů: kliknutí arktidových můr". Kanadský žurnál zoologie. 57 (3): 647–649. doi:10.1139 / z79-076.
  19. ^ Fullard, JH; Simmons, JA; Saillant, PA (1994). „Zaseknutí echolokace netopýra: tygří můra dogbane Cycnia tenera krátí kliknutí na terminální útoky velkého hnědého netopýra Eptesicus fuscus“. The Journal of Experimental Biology. 194 (1): 285–98. PMID  7964403.
  20. ^ Surlykke, Annemarie; Miller, Lee A. (1985). „Vliv klikatých můr na echolokaci netopýrů; rušení nebo varování?“. Journal of Comparative Physiology A. 156 (6): 831–843. doi:10.1007 / BF00610835. S2CID  25308785.
  21. ^ Ratcliffe, J. M .; J. H. Fullard (2005). "Adaptivní funkce klikání tygří můry proti echolokačním netopýrům: experimentální a syntetický přístup". Journal of Experimental Biology. 208 (24): 4689–4698. doi:10.1242 / jeb.01927. PMID  16326950. S2CID  22421644.
  22. ^ Miller, Lee A. (1991). „Klikání můry arktidové mohou snížit přesnost rozlišování rozdílů v dosahu u echolokačních velkých hnědých netopýrů, Eptesicus fuscus.“ Journal of Comparative Physiology A. 168 (5): 571–579. doi:10.1007 / BF00215079. PMID  1920158. S2CID  24284623.
  23. ^ Tougaard, J .; Casseday, J. H .; Covey, E. (1998). „Arctiidové můry a echolokace netopýrů: širokopásmová kliknutí narušují nervové reakce na sluchové podněty v jádrech postranního lemnisku velkého hnědého netopýra“. Journal of Comparative Physiology A. 182 (2): 203–215. doi:10,1007 / s003590050171. PMID  9463919. S2CID  20060249.
  24. ^ Szewczak, J. M .; E. Arnett (2007). „Výsledky polního testu potenciálního akustického odstraňovače ke snížení úmrtnosti netopýrů z větrných turbín“ (PDF). Nepublikovaná zpráva.

externí odkazy