Les coléoptères tigre repoussent les attaques de chauve-souris grâce à une imitation ultrasonique

14 mai 2024

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par le Musée d'histoire naturelle de Floride

Les chauves-souris, en tant que principal prédateur des insectes nocturnes, créent une pression sélective qui a conduit beaucoup de leurs proies à évoluer vers un système d'alerte précoce : des oreilles spécifiquement accordées à l'écholocation à haute fréquence des chauves-souris. Jusqu'à présent, les scientifiques ont trouvé au moins six ordres d'insectes - y compris les papillons de nuit, les scarabées, les grillons et les sauterelles - qui ont développé des oreilles capables de détecter les ultrasons.

Mais les coléoptères tigres vont plus loin. Lorsqu'ils entendent une chauve-souris à proximité, ils répondent par leur propre signal ultrasonique, et depuis 30 ans, personne ne sait pourquoi.

'C'est une idée si étrangère à l'homme : ces animaux volant autour la nuit essayant de se attraper les uns les autres dans l'obscurité la plus totale, en utilisant le son comme moyen de communication', a déclaré Harlan Gough, auteur principal d'une nouvelle étude publiée dans la revue Biology Letters qui résout enfin le mystère. Alors qu'il faisait sa recherche doctorale au Musée d'histoire naturelle de Floride, il a supposé que les coléoptères tigres doivent tirer un grand bénéfice de l'émission de ce son, puisqu'il aiderait également les chauves-souris à les localiser.

Les coléoptères tigres sont le seul groupe de scarabées connus pour produire des ultrasons en réponse à la prédation des chauves-souris. On estime que 20% des espèces de papillons de nuit ont cette capacité et fournissent une référence utile pour comprendre le comportement chez d'autres insectes. 'Cette étude a été vraiment amusante parce que nous avons pu décomposer l'histoire couche par couche', a déclaré Gough.

Les chercheurs ont commencé par confirmer que les coléoptères tigres produisaient des ultrasons en réponse à la prédation des chauves-souris. Les chauves-souris en volant dans le ciel nocturne, envoient périodiquement des impulsions ultrasoniques, qui leur donnent des instantanés de leur environnement. Lorsqu'une chauve-souris a localisé une proie potentielle, elle commence à cliquer plus fréquemment, lui permettant de se verrouiller sur ses cibles.

Cela crée également une séquence d'attaque distinctive de l'écholocation des chauves-souris, que les chercheurs ont joué pour les coléoptères tigres pour voir comment ils réagiraient. Lorsqu'un scarabée vole, sa coquille dure s'ouvre pour révéler deux ailes postérieures qui génèrent de la portance. Les élytres, qui recouvraient auparavant les ailes, sont protecteurs et n'aident pas à voler. Ceux-ci sont généralement maintenus en l'air et hors de portée.

Les chercheurs ont passé deux étés dans les déserts du sud de l'Arizona et ont collecté 20 espèces différentes de coléoptères tigres pour l'étude. Sur ceux-ci, sept ont répondu aux séquences d'attaque des chauves-souris en déplaçant légèrement leurs élytres vers l'arrière. Cela a fait en sorte que les ailes postérieures en battement frappent les bords arrière des élytres, comme si les deux paires d'ailes étaient en train d'applaudir. Pour les oreilles humaines, cela ressemble à un bourdonnement faible, mais une chauve-souris capterait les fréquences plus élevées et entendrait le scarabée fort et clair.

'Répondre à l'écholocation des chauves-souris est une capacité beaucoup moins courante que simplement être capable d'entendre l'écholocation', a déclaré Gough. 'La plupart des papillons de nuit n'émettent pas ces sons par leur bouche, comme on pense que les chauves-souris écholocalisent par leur bouche et leur nez. Les papillons tigres, par exemple, utilisent une structure spécialisée sur le côté du corps, donc vous avez besoin de cette structure pour faire des ultrasons ainsi que des oreilles pour entendre la chauve-souris.'

Certains papillons de nuit peuvent brouiller le sonar des chauves-souris en produisant plusieurs clics en succession rapide. Les chercheurs ont rapidement écarté cette possibilité pour les coléoptères tigres, car ils produisent des ultrasons qui sont trop simples pour une telle prouesse.

À la place, ils ont supposé que les coléoptères tigres, qui produisent du benzaldéhyde et du cyanure d'hydrogène comme produits chimiques défensifs, utilisaient les ultrasons pour avertir les chauves-souris qu'ils sont nocifs - comme le font de nombreux papillons de nuit.

'Ces composés défensifs ont été démontrés être efficaces contre certains prédateurs d'insectes', a déclaré Gough. 'Certains coléoptères tigres, lorsque vous les tenez dans votre main, vous pouvez réellement sentir certains de ces composés qu'ils produisent.'

Ils ont testé leur théorie en donnant à manger 94 coléoptères tigres à de grandes chauves-souris brunes, qui mangent un large éventail d'insectes mais montrent une forte préférence pour les scarabées. À leur surprise, 90 ont été complètement mangés, tandis que deux n'ont été que partiellement consommés, et seulement deux ont été rejetés, indiquant que les produits chimiques défensifs des coléoptères font peu pour dissuader les grandes chauves-souris brunes.

Selon Akito Kawahara, directeur du McGuire Center for Lepidoptera and Biodiversity du musée, c'était la première fois que des scientifiques testaient si les coléoptères tigres étaient réellement nocifs pour les chauves-souris.

'Même si vous identifiez un produit chimique, cela ne signifie pas qu'il s'agit d'une défense contre un prédateur particulier', a déclaré Kawahara. 'Vous ne le savez réellement que lorsque vous faites l'expérience avec le prédateur.'

It turned out tiger beetles don't use ultrasound to warn bats of their noxiousness. But there was one last possibility. Some moths produce anti-bat ultrasound even though they are palatable. Scientists believe these moths are trying to trick bats by acoustically mimicking the ultrasonic signals of genuinely noxious moth species.

Could tiger beetles be doing something similar? The researchers compared recordings of tiger beetle ultrasound, collected earlier in the study, with recordings of tiger moths already in their database. Upon analyzing the ultrasonic signals, they found a clear overlap and the answer to their question.

Tiger beetles, which do not have chemical defenses against bats, produce ultrasound to mimic tiger moths, which are noxious to bats.

But this behavior is limited to tiger beetles that fly at night. Some of the 2,000 species of tiger beetles are active exclusively during the day, using their vision to chase and hunt smaller insects, and don't have the selective pressure of bat predation. The 12 diurnal tiger beetle species that the researchers included in the study are evidence of this.

'If you get one of those tiger beetles that goes to sleep at night and play bat echolocation to it, it makes no response at all,' Gough said. 'And they seem to be able to pretty quickly lose the ability to be afraid of bat echolocation.'

Researchers suspect there may be even more undiscovered examples of ultrasonic mimicry, given how understudied the acoustics of the night sky are.

'I think it's happening all over the world,' Kawahara said. 'With my colleague, Jesse Barber, we have been studying this together for many years. We think it's not just tiger beetles and moths. It appears to be happening with all kinds of different nocturnal insects, and we just don't know simply because we haven't been testing in this manner.'

These delicate ecological interactions are also at risk of being disrupted soon. Acoustic mimicry needs a quiet environment to work, but human impacts like noise and light pollution are already altering what the night sky looks and sounds like.

'If we want to understand these processes, we need to do it now,' Kawahara said. 'There are amazing processes taking place in our backyards that we can't see. But by making our world louder, brighter and changing the temperature, these balances can break.'

Juliette Rubin, former graduate student at the University of Florida and Jesse Barber of Boise State University were also authors on the study.

Journal information: Biology Letters

Provided by Florida Museum of Natural History