I coleotteri tigre respingono gli attacchi dei pipistrelli con la mimica ad ultrasuoni

14 maggio 2024

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dal Florida Museum of Natural History

I pipistrelli, come principali predatori degli insetti notturni volatori, creano una pressione selettiva che ha portato molti delle loro prede a evolvere un sistema di allarme precoce di un certo tipo: orecchie unicamente sintonizzate sulla ecolocalizzazione ad alta frequenza del pipistrello. Ad oggi, gli scienziati hanno trovato almeno sei ordini di insetti - tra cui falene, coleotteri, grilli e cavallette - che hanno sviluppato orecchie in grado di rilevare gli ultrasuoni.

Ma i coleotteri tigre vanno un passo oltre. Quando sentono un pipistrello nelle vicinanze, rispondono con un proprio segnale ultrasonico, e per i passati 30 anni, nessuno ha saputo perché.

'È un'idea così straniera per gli esseri umani: questi animali che volano di notte cercando di catturarsi a vicenda in completa oscurità, usando il suono come forma di comunicazione', ha detto Harlan Gough, primo autore di un nuovo studio pubblicato sulla rivista Biology Letters che finalmente risolve il mistero. Durante la sua ricerca di dottorato al Florida Museum of Natural History, aveva ipotizzato che i coleotteri tigre avrebbero dovuto trarre un grande beneficio dal produrre il suono, dal momento che avrebbe anche aiutato i pipistrelli a localizzarli.

I coleotteri tigre sono l'unico gruppo di coleotteri che gli scienziati conoscono che sembra produrre ultrasuoni in risposta alla predazione dei pipistrelli. Si stima che il 20% delle specie di falene, tuttavia, sia noto per avere quest'abilità e fornisce un utile riferimento per capire il comportamento in altri insetti. 'Questo è stato un studio davvero divertente perché ci ha permesso di svelare la storia strato per strato,' ha detto Gough.

Gli ricercatori hanno iniziato confermando che i coleotteri tigre producono ultrasuoni in risposta alla predazione dei pipistrelli. Quando i pipistrelli volano nel cielo notturno, inviano periodicamente impulsi ultrasonici, che danno loro istantanee dei loro dintorni. Quando un pipistrello ha individuato una preda potenziale, iniziano a produrre suoni più frequentemente, permettendo loro di concentrarsi sui loro obiettivi.

Questo crea anche una sequenza di attacco distintiva dell'ecolocalizzazione del pipistrello, che gli ricercatori hanno riprodotto per i coleotteri tigre per vedere come avrebbero risposto. Quando un coleottero vola, il suo guscio duro si apre per rivelare due ali posteriori che generano sollevamento. L'elytra, che in precedenza copriva le ali, sono protettivi e non aiutano con il volo. Di solito, questi sono tenuti su e fuori strada.

Gli ricercatori hanno trascorso due estati nei deserti dell'Arizona meridionale e hanno raccolto 20 diverse specie di coleotteri tigre da studiare. Di questi, sette hanno risposto alle sequenze di attacco dei pipistrelli muovendo leggermente i loro elytra verso il retro. Ciò ha causato le ali posteriori battenti di colpire i bordi posteriori dell'elytra, come se i due paia di ali stessero battendo. Per le orecchie umane suona come un ronzio tenue, ma un pipistrello rileverebbe le frequenze più alte e sentirebbe il coleottero forte e chiaro.

'Rispondere all'ecolocalizzazione del pipistrello è un'abilità molto meno comune rispetto a semplicemente essere in grado di sentire l'ecolocalizzazione,' ha detto Gough. 'La maggior parte delle falene non emettono questi suoni attraverso la bocca, come pensiamo ai pipistrelli che ecolocalizzano attraverso la bocca e il naso. Le falene tigre, ad esempio, utilizzano una struttura specializzata sul lato del corpo, quindi hai bisogno di quella struttura per produrre ultrasuoni, così come orecchie per sentire il pipistrello.'

Alcune falene possono bloccare il sonar dei pipistrelli producendo diversi clic in rapida successione. Gli ricercatori hanno rapidamente escluso questa possibilità per i coleotteri tigre, tuttavia, in quanto producono ultrasuoni troppo semplici per tale impresa.

Invece, sospettavano che i coleotteri tigre, che producono benzaldeide e acido cianidrico come sostanze chimiche difensive, stessero utilizzando gli ultrasuoni per avvisare i pipistrelli che sono nocivi, come fanno molte falene.

'Questi composti difensivi si sono dimostrati efficaci contro alcuni predatori di insetti,' ha detto Gough. 'Alcuni coleotteri tigre, quando li tieni in mano, puoi effettivamente sentire alcuni di quei composti che stanno producendo.'

Hanno testato la loro teoria dando in pasto a pipistrelli marroni grandi 94 coleotteri tigre, che mangiano una vasta gamma di insetti ma mostrano una forte preferenza per i coleotteri. Con loro sorpresa, 90 sono stati completamente mangiati mentre due sono stati solo parzialmente consumati, e solo due sono stati rifiutati, indicando che le sostanze chimiche difensive dei coleotteri fanno poco per dissuadere i pipistrelli marroni.

Secondo Akito Kawahara, direttore del McGuire Center for Lepidoptera and Biodiversity del museo, questa era la prima volta che gli scienziati testavano se i coleotteri tigre fossero effettivamente nocivi per i pipistrelli.

'Anche se identifichi una sostanza chimica, ciò non significa che sia una difesa contro un particolare predatore,' ha detto Kawahara. 'Non lo sai effettivamente finché non fai l'esperimento con il predatore.'

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