Tigerbiller bekæmper flagermusangreb med ultralydsmimik

Flagermus, som hovedrovdyret for natflyvende insekter, skaber et selektivt tryk, der har fået mange af deres bytte til at udvikle et slags tidligt varslingssystem:ører, der er unikt indstillet til højfrekvent flagermusekkolokalisering. Til dato har forskere fundet mindst seks ordener af insekter – inklusive møl, biller, fårekyllinger og græshopper – der har udviklet ører, der er i stand til at detektere ultralyd.

Men tigerbiller tager tingene et skridt videre. Når de hører en flagermus i nærheden, reagerer de med deres eget ultralydssignal, og i de sidste 30 år har ingen vidst hvorfor.

"Det er sådan en fremmed idé for mennesker:disse dyr, der flyver rundt om natten og forsøger at fange hinanden i stort set fuldstændigt mørke, og bruger lyd som deres måde at kommunikere på," sagde Harlan Gough, hovedforfatter på en ny undersøgelse offentliggjort i tidsskriftet Biologibreve som endelig løser mysteriet. Mens han lavede sin doktorgradsforskning på Florida Museum of Natural History, ræsonnerede han, at tigerbiller skal have en stor fordel ved at lave lyden, da det også ville hjælpe flagermus med at lokalisere dem.

Tigerbiller er den eneste gruppe af billeforskere, der kender til, som synes at producere ultralyd som reaktion på flagermus-predation. Det anslås, at 20% af mølarterne er kendt for at have denne evne og giver en nyttig reference til at forstå adfærden hos andre insekter. "Dette var et rigtig sjovt studie, fordi vi fik flået historien fra hinanden lag for lag," sagde Gough.

Forskerne begyndte med at bekræfte, at tigerbiller producerede ultralyd som reaktion på flagermus-predation. Når flagermus flyver gennem nattehimlen, sender de med jævne mellemrum ultralydsimpulser, som giver dem øjebliksbilleder af deres omgivelser. Når en flagermus har lokaliseret et potentielt bytte, begynder de at klikke hyppigere, så de kan låse sig fast på deres mål.

Dette skaber også en karakteristisk flagermus-ekkolokationsangrebssekvens, som forskere spillede for tigerbiller for at se, hvordan de ville reagere. Når en bille flyver, åbner dens hårde skal sig for at afsløre to bagvinger, der genererer løft. Elytraen, som tidligere dækkede vingerne, er beskyttende og hjælper ikke med at flyve. Disse holdes typisk op og af vejen.

Forskerne tilbragte to somre i ørkenerne i det sydlige Arizona og indsamlede 20 forskellige tigerbillearter for at studere. Af disse reagerede syv på flagermusangrebssekvenser ved at svinge deres elytra lidt mod ryggen. Dette fik de bankende bagvinger til at ramme elytras bagkanter, ligesom de to vingepar klappede. I et menneskes ører lyder det som en svag summen, men en flagermus ville opfange de højere frekvenser og høre billen højt og tydeligt.

"At reagere på flagermus-ekkolokalisering er en meget mindre almindelig evne end blot at kunne høre ekkolokalisering," sagde Gough. "De fleste møl synger ikke disse lyde gennem deres mund, ligesom vi tænker på flagermus, der ekkolokaliserer gennem deres mund og næse. Tigermøl bruger for eksempel en specialiseret struktur på siden af ​​kroppen, så du har brug for den struktur for at lave ultralyd samt ører til at høre flagermusen."

Tigerbiller reagerede bestemt på lyden af ​​et flagermusangreb med ultralyd. Men hvorfor?

Nogle møl kan jamme flagermus-ekkolod ved at producere flere klik i tæt, hurtig rækkefølge. Forskerne udelukkede dog hurtigt denne mulighed for tigerbiller, da de producerer ultralyd, der er for simpelt til sådan en bedrift.

I stedet havde de mistanke om, at tigerbiller, der producerer benzaldehyd og hydrogencyanid som defensive kemikalier, brugte ultralyd til at advare flagermus om, at de er skadelige - ligesom mange møl gør.

"Disse defensive forbindelser har vist sig at være effektive mod nogle insekt-rovdyr," sagde Gough. "Nogle tigerbiller, når du holder dem i hånden, kan du faktisk lugte nogle af de forbindelser, som de producerer."

De testede deres teori ved at fodre 94 tigerbiller til store brune flagermus, som spiser en bred vifte af insekter, men som viser en stærk præference for biller. Til deres overraskelse blev 90 helt spist, mens to kun var delvist forbrugt, og kun to blev afvist, hvilket indikerer, at billernes defensive kemikalier ikke gør meget for at afskrække store brune flagermus.

Ifølge Akito Kawahara, direktør for museets McGuire Center for Lepidoptera and Biodiversity, var det første gang, videnskabsmænd havde testet, om tigerbiller faktisk var skadelige for flagermus.

"Selv hvis du identificerer et kemikalie, betyder det ikke, at det er et forsvar mod et bestemt rovdyr," sagde Kawahara. "Du ved det faktisk ikke, før du laver eksperimentet med rovdyret."

Det viste sig, at tigerbiller ikke bruger ultralyd til at advare flagermus om deres skade. Men der var en sidste mulighed. Nogle møl producerer anti-flagermus ultralyd, selvom de er velsmagende. Forskere mener, at disse møl forsøger at narre flagermus ved akustisk at efterligne ultralydssignalerne fra ægte skadelige mølarter.

Kan tigerbiller gøre noget lignende? Forskerne sammenlignede optagelser af tigerbille-ultralyd, indsamlet tidligere i undersøgelsen, med optagelser af tigermøl, der allerede var i deres database. Ved at analysere ultralydssignalerne fandt de et klart overlap og svaret på deres spørgsmål.

Tigerbiller, som ikke har kemisk forsvar mod flagermus, producerer ultralyd for at efterligne tigermøl, som er skadelige for flagermus.

Men denne adfærd er begrænset til tigerbiller, der flyver om natten. Nogle af de 2.000 arter af tigerbiller er udelukkende aktive i løbet af dagen og bruger deres syn til at jage og jage mindre insekter og har ikke det selektive pres som flagermus-predation. De 12 daglige tigerbillearter, som forskerne inkluderede i undersøgelsen, er bevis på dette.

"Hvis du får en af ​​de tigerbiller, der går i søvn om natten og spiller flagermus-ekkolokalisering på den, reagerer den slet ikke," sagde Gough. "Og de ser ud til at være i stand til ret hurtigt at miste evnen til at være bange for ekkolokalisering af flagermus."

Forskere formoder, at der kan være endnu flere uopdagede eksempler på ultralydsmimik, i betragtning af hvor understuderet nattehimlens akustik er.

"Jeg tror, ​​det sker over hele verden," sagde Kawahara. "Med min kollega, Jesse Barber, har vi studeret dette sammen i mange år. Vi tror, ​​det ikke kun er tigerbiller og møl. Det ser ud til at ske med alle mulige forskellige nataktive insekter, og vi ved det simpelthen ikke, fordi vi har ikke testet på denne måde."

Disse delikate økologiske interaktioner risikerer også snart at blive forstyrret. Akustisk mimik kræver et roligt miljø for at fungere, men menneskelige påvirkninger som støj og lysforurening ændrer allerede, hvordan nattehimlen ser ud og lyder.

"Hvis vi vil forstå disse processer, er vi nødt til at gøre det nu," sagde Kawahara. "Der foregår fantastiske processer i vores baghaver, som vi ikke kan se. Men ved at gøre vores verden højere, lysere og ændre temperaturen, kan disse balancer bryde."

Juliette Rubin, tidligere kandidatstuderende ved University of Florida og Jesse Barber fra Boise State University var også forfattere på undersøgelsen.

Flere oplysninger: Tigerbiller producerer anti-flagermus ultralyd og er sandsynlige batesiske møl-efterligninger, Biology Letters (2024). DOI:10.1098/rsbl.2023.0610. royalsocietypublishing.org/doi … .1098/rsbl.2023.0610

Journaloplysninger: Biologibreve

Leveret af Florida Museum of Natural History