Dấu hiệu hôn nhân của bọ nước to hơn so với cá heo và cá voi • Barbara Vedenina • Tin khoa học về "Yếu tố" • Sinh học

Lỗi thủy sản lớn hơn cá heo và cá voi

Lỗi nước ngọt Micronecta scholtzi. Hình ảnh từ bbc.co.uk

Các nhà khoa học từ Pháp và Scotland đã phát hiện ra ca sĩ động vật to nhất. Hóa ra đó là một lỗi nước ngọt Micronecta scholtzi Kích thước 2,3 mm từ họ cá biển (Corixidae), phân bố rộng rãi ở châu Âu. Con đực của loài bọ này thu hút con cái, phát ra tín hiệu âm thanh với cường độ tối đa 99,2 dB ở khoảng cách 1 m. Nếu bạn tính toán lại năng lượng âm tương đối với kích thước cơ thể thì M. scholtzi làm cho âm thanh to nhất trong số các loài động vật trên cạn và âm thanh có thể so sánh với cường độ với một số đại diện ồn ào nhất của động vật thủy sinh. Các tác giả cho rằng một tín hiệu kết hôn như vậy có thể xảy ra dưới ảnh hưởng của lựa chọn tình dục trong trường hợp không có áp lực từ kẻ thù.

Nhiều loài động vật sử dụng giao tiếp âm thanh để thu hút các cá nhân của người khác giới. Như một quy luật, nam giới phát ra cái gọi là tín hiệu gọi điện, và trước nữ giới, nhiệm vụ là nhận biết tín hiệu của các loài riêng của chúng dựa vào nền của nhiều nhiễu âm thanh. Sự can thiệp bao gồm cả tiếng ồn không đặc hiệu (các yếu tố phi sinh học và nhân tạo) và các yếu tố cụ thể, ví dụ, âm thanh của các loài động vật khác đồng thời phát ra.

Để phát ra một tín hiệu to và rõ ràng không phải là một nhiệm vụ dễ dàng như vậy ngay cả đối với hệ thống âm thanh nhân tạo, và có nhiều hạn chế trong thế giới động vật cản trở việc tối ưu hóa âm thanh. Một trong những hạn chế này là kích thước cơ thể. Nó là khó khăn hơn cho động vật nhỏ để tạo ra âm thanh lớn hơn cho động vật lớn. Bộ phát càng lớn thì càng có thể tạo ra các sóng âm tần số thấp hơn, từ đó, có xu hướng lan truyền một khoảng cách lớn hơn sóng tần số cao.

Vì vậy, tần số của âm thanh phát ra bởi động vật nhỏ, chẳng hạn như côn trùng, thường nằm trên 2 kHz và thường vào khu vực siêu âm (trên 20 kHz). Tiếng bíp động vật ít khi là gói âm thanh thuần túy (tức là, âm thanh có cùng tần số). Thông thường, phổ của chúng là sự phân bố liên tục các giá trị trong một dải tần số cụ thể, nhưng trong số các giá trị này một hoặc nhiều đỉnh (tần số trội) được phân biệt. Ví dụ, trong hình. 1 cho thấy sự phụ thuộc của chiều dài của cơ thể trên tần số chiếm ưu thế của âm thanh được tạo ra bởi các lỗi nước. Có thể thấy rằng sự phụ thuộc này là nghịch đảo: côn trùng càng nhỏ thì tần số trội hơn của tín hiệu âm thanh càng cao.

Hình 1. Mối quan hệ giữa chiều dài cơ thể của các loại lỗi nước khác nhau và tần suất chiếm ưu thế của âm thanh mà chúng tạo ra. Hình từ bài viết Theiss, 1982

Truyền thông âm thanh trong các sinh vật trên cạn và biển đã được nghiên cứu sâu trong những thập kỷ gần đây. Ít hơn đáng kể khám phá âm thanh của động vật nước ngọt. Các chuyên gia từ Bảo tàng Lịch sử Tự nhiên Paris và Đại học Glasgow (Scotland) đã rất ngạc nhiên khi thấy rằng lỗi Micronecta scholtzi từ gia đình Corixidae (chèo thuyền) có kích thước 2,3 mm, phổ biến ở các con sông và ao quanh Paris, nó có khả năng tạo ra những âm thanh to lớn đến mức chúng có thể nghe thấy trên bờ sông hoặc ao.

Đối với phân tích âm thanh, các lỗi được thu thập trong tự nhiên được giữ trong các hộp nhựa có kích thước 22 × 11 × 17 cm trước khi ghi lại các tín hiệu, một nhóm gồm năm cá thể M. scholtzi được đặt trong một hộp lưới. Hộp lưới này, lần lượt, được đặt ở trung tâm của một tàu nhựa lớn có kích thước 46 × 30 × 17 cm, với độ sâu nước là 8 cm, đáy của một con tàu lớn được phủ sỏi. Nhiệt độ nước là 23-24 ° C. Điện thoại được đặt ở đáy hộp chứa lưới. Các tín hiệu từ thủy điện qua bộ khuếch đại đến máy ghi âm kỹ thuật số Marantz PMD 671 (tần số của tín hiệu số hoá 48 kHz).Không thể phân biệt con đực với con cái trong những con bọ này mà không có vi mô bổ sung, vì vậy việc tính toán là ít nhất một con đực sẽ ở trong một nhóm năm cá thể. Ngay cả khi một số nam giới hát cùng một lúc, họ đã không hát một cách đồng bộ, do đó trong tương lai có thể cô lập tín hiệu của mỗi nam bằng cách sử dụng các chương trình Avisoft SAS Lab Proseewave.

Hình 2 Cuộc gọi nam Micronecta scholtzi. Trên – spectrogram (thay đổi tần số của âm thanh từ thời gian), xuống dưới – Dao động (thay đổi biên độ âm thanh theo thời gian). Màu sắc trên quang phổ cho thấy mức độ áp suất âm khác nhau. Hình từ bài viết được thảo luận trong PLoS ONE. Ở đây bạn có thể nghe âm thanh

Mức áp suất âm được đo M. scholtzi, so với các giá trị được biết đến với 227 loài động vật khác nhau (hai loài bò sát, ba loài cá, 24 loài động vật có vú, 29 loài chim, 46 loài lưỡng cư và 123 loài côn trùng chân đốt). Dữ liệu áp suất âm trong văn học thường được báo cáo bằng decibel (dB). Vì việc ghi các tín hiệu của các loại khác nhau được thực hiện ở các khoảng cách khác nhau tới micrô, để so sánh với các tín hiệu M. scholtzi, được ghi ở khoảng cách 1 m, dữ liệu văn học được chuyển thành giá trị tuyệt đối của áp suất trong pascal (Pa), và sau đó được chuyển đổi thành các giá trị tương đối ở khoảng cách 1 m theo công thức:

dBSPL @ 1m = Y – Nhật ký 20 ×10(1/d),

ở đâu Y – mức áp suất âm ban đầu tính bằng dB, được đo ở khoảng cách d.

Vì dB là một giá trị logarit, mối quan hệ giữa áp suất âm và kích thước cơ thể được ước tính là hồi quy SPL trên logarit của chiều dài cơ thể của động vật.

Âm thanh tiếng bíp M. scholtzi bao gồm luân phiên của một số yếu tố yên tĩnh hơn và dài hơn và một yếu tố to hơn và ngắn hơn (Hình 2). Thời gian lặp lại của chu kỳ như vậy là khoảng 1 s. Trên phổ có thể thấy rằng dải tần số của tín hiệu thay đổi từ 5 đến 22 kHz. Theo các tác giả, tần số chiếm ưu thế là trung bình 10 kHz. Quang phổ cũng cho thấy tần số của tín hiệu không thay đổi theo thời gian, nghĩa là không có điều chế tần số.

Hình 3 Hồi quy giữa kích thước cơ thể và mức áp suất âm mặt đất (cốc) và nước (hình vuônga) động vật. Ba loài động vật (có tên Latin) chiếm các giá trị cực đoan. Hồi quy tuyến tính được hiển thị đường liền nét. Phân tích này bao gồm 57 loài động vật chân đốt và một loài cá. Hình từ bài viết được thảo luận trongPLoS ONE

Kết quả của sự hồi quy của áp lực âm lên kích thước cơ thể cho thấy rằng M. scholtzi chiếm một giá trị cực đoan so với 57 động vật trên cạn (Hình 3). Hai loài nữa cũng thể hiện giá trị cực đoan, nhưng là những ca sĩ yên tĩnh nhất: một con dế nhỏ Cycloptiloides canariensis và bọ ngựa Mantis religiosa. Trong nhóm động vật thủy sinh, phân tích hồi quy cho thấy bốn loài có giá trị cực đoan của tỷ lệ áp suất âm và kích thước cơ thể: tôm gãy Synnepheus parneomeris, cá croaker Cynoscion regaliscá heo cổ chai Tursiops truncatusM. scholtzi (Hinh 4).

Hình 4 Hồi quy giữa kích thước cơ thể và mức áp suất âm trong động vật thủy sinh. Bốn loài động vật chiếm các giá trị cực đoan. Hồi quy tuyến tính được hiển thị đường liền nét. Phân tích này bao gồm 3 loài động vật chân đốt, 3 loài cá và 11 loài động vật có vú. Hình từ bài viết được thảo luận trongPLoS ONE

Cần lưu ý rằng âm thanh lớn dễ phát ra trong môi trường thủy sinh hơn trong không khí (do sự hài hòa của trở kháng âm thanh giữa nguồn âm thanh và môi trường). Điều này một phần có thể giải thích tại sao M. scholtzi chiếm vị trí cực đoan nhất khi so sánh với động vật trên cạn, nhưng hóa ra lại ở vị trí thứ tư khi so sánh với các sinh vật dưới nước.

Cơ chế sản xuất âm thanh ở M. scholtzi? Giống như nhiều thành viên khác của gia đình Corixidae, bề mặt bụng của con bọ được bao phủ bởi một lớp không khí. Loài của chi Corixa stridulate (xem Stridulation) bằng phương tiện ma sát của gai, được đặt trên xương chày fore, chống lại các cạnh sắc nét của các phần phụ răng miệng. Bong bóng khí là các dao động xung rất tốt. Micronecta cũng có bọt khí ở phía bụng của cơ thể. Không giống như Corixa, M. scholtzi làm cho một âm thanh do ma sát của răng nằm trên lưỡi bên phải của bộ phận sinh dục, về lược trên nửa bên trái của phần bụng thứ tám. Vì vậy, các phần khác của cơ thể có liên quan, nhưng nguyên tắc là như nhau. Vì vậy, nó không phải là rất rõ ràng như thế nào một cơ chế khá phổ biến cho động vật chân đốt có thể tạo ra một âm thanh mạnh mẽ như vậy. Hiệu ứng Lombard được biết, theo đó biên độ của tín hiệu âm thanh có thể tăng lên rất nhiều để đáp ứng với sự gia tăng tiếng ồn xung quanh; Hiệu ứng này được mô tả trong một số loài chim và động vật có vú. Tuy nhiên, với hiệu ứng Lombard, sự gia tăng biên độ được quan sát trong một thời gian rất ngắn, mà không tương ứng với hiện tượng quan sát được trong Micronecta.

Ở cuối bài viết, các tác giả cố gắng hiểu tại sao, trong quá trình tiến hóa M. scholtzi một tín hiệu gọi to như vậy được phát triển. Một lời giải thích có thể là lựa chọn tình dục. Tín hiệu cường độ cao góp phần vào việc địa phương hoá dễ dàng và nhanh chóng của nam giới. Ngoài ra, một tín hiệu lớn có thể là một dấu hiệu của chất lượng cao của nam giới, và do đó phụ nữ có thể ưu tiên cho nam giới đặc biệt là đàn ông. Tuy nhiên, quá trình tiến hóa của các đặc tính tình dục theo hành động lựa chọn tình dục là nhất thiết phải cân bằng bởi các lực lượng tự nhiên lựa chọn. Để tạo ra một tín hiệu lớn, bạn cần phải tiêu tốn rất nhiều năng lượng – vì vậy nó đắt tiền. Ngoài ra, một tín hiệu lớn thu hút những kẻ săn mồi tiềm năng. Các tác giả cho rằng yếu tố thứ hai không giới hạn M. scholtzi – theo họ, không có động vật ăn thịt như vậy trong các ao và sông của châu Âu sẽ bị thu hút bởi những âm thanh của một con bọ nhỏ.

Nguồn: Jérôme Sueur, David Mackie, James F. C. Windmill. Vì vậy, nhỏ, Vì vậy, Loud: Mức độ áp lực âm thanh cực cao từ một loài côn trùng thủy sinh Pygmy (Corixidae, Micronectinae). // PLoS ONE. 2011. 6 (6): e21089.

Xem thêm:
Joachim Theiß. Thế hệ và bức xạ của âm thanh bằng cách chống côn trùng nước như được minh họa bởi các corixids // Behav. Ecol. Socibiol. 1982. V. 10. P. 225-235.

Varvara Vedenina


Like this post? Please share to your friends:
Trả lời

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: