Tijgerkevers weren af aanvallen van vleermuizen met ultrasone imitatie

14 mei 2024

Dit artikel is beoordeeld volgens het redactionele proces en beleid van Science X. Redacteuren hebben de volgende kenmerken benadrukt bij het waarborgen van de geloofwaardigheid van de inhoud:

• gefactcheckt
• peer-reviewed publicatie
• betrouwbare bron
• gecontroleerd

door Florida Museum of Natural History

Vleermuizen, als de belangrijkste roofdieren van nachtvliegende insecten, creëren een selectiedruk die veel van hun prooi heeft geleid tot het ontwikkelen van een soort vroegtijdig waarschuwingssysteem: oren die uniek zijn afgestemd op de hoogfrequente echolocatie van vleermuizen. Tot op heden hebben wetenschappers ontdekt dat minstens zes orden van insecten - waaronder motten, kevers, krekels en sprinkhanen - oren hebben ontwikkeld die in staat zijn om ultrasoon geluid te detecteren.

Maar tijgerkevers gaan een stap verder. Wanneer ze een vleermuis in de buurt horen, reageren ze met hun eigen ultrasone signaal, en de afgelopen 30 jaar wist niemand waarom.

'Het is zo'n vreemd idee voor mensen: deze dieren die 's nachts rondvliegen en proberen elkaar te vangen in essentieel complete duisternis, met geluid als hun manier van communiceren,' zei Harlan Gough, hoofdauteur van een nieuwe studie gepubliceerd in het tijdschrift Biology Letters dat eindelijk het mysterie oplost. Tijdens zijn doctoraal onderzoek in het Florida Museum of Natural History, redeneerde hij dat tijgerkevers een groot voordeel moeten hebben van het maken van het geluid, aangezien het ook vleermuizen zou helpen hen te lokaliseren.

Tijgerkevers zijn de enige groep kevers waarvan wetenschappers weten dat ze ultrasoon geluid lijken te produceren in reactie op vleermuis predatie. Geschat wordt dat 20% van de mottensoorten deze mogelijkheid hebben en een nuttige referentie bieden voor het begrijpen van het gedrag bij andere insecten. 'Dit was een heel leuke studie omdat we laag voor laag het verhaal konden ontleden,' zei Gough.

De onderzoekers begonnen te bevestigen dat tijgerkevers ultrasoon geluid produceerden in reactie op vleermuisroofdieren. Terwijl vleermuizen door de nachtelijke hemel vliegen, sturen ze periodiek ultrasone impulsen uit, die hen snapshots geven van hun omgeving. Wanneer een vleermuis mogelijke prooi heeft gelokaliseerd, beginnen ze frequenter te klikken, wat hen in staat stelt hun doelen op slot te doen.

Dit creëert ook een kenmerkende vleermuis echolocatie aanvalssequentie, die onderzoekers speelden voor tijgerkevers om te zien hoe ze zouden reageren. Wanneer een kever vliegt, opent zijn harde schaal om twee achtervleugels te onthullen die lift genereren. De elytra, die voorheen de vleugels bedekten, zijn beschermend en helpen niet met vliegen. Deze worden doorgaans omhoog gehouden en uit de weg.

De onderzoekers brachten twee zomers door in de woestijnen van zuidelijk Arizona en verzamelden 20 verschillende soorten tijgerkevers om te bestuderen. Van deze reageerden er zeven op vleermuis aanval sequenties door hun elytra licht naar de achterkant te zwaaien. Dit zorgde ervoor dat de slaande achtervleugels de achterste randen van de elytra raakten, alsof de twee vleugelparen aan het klappen waren. Voor menselijke oren klinkt het als een zwak zoemen, maar een vleermuis zou de hogere frequenties oppikken en de kever luid en duidelijk horen.

'Reageren op vleermuis echolocatie is een veel minder voorkomende mogelijkheid dan gewoon in staat zijn om echolocatie te horen,' zei Gough. 'De meeste motten zingen deze geluiden niet door hun mond, zoals we denken van vleermuizen echolocatie door hun mond en neus. Tijgermotten, bijvoorbeeld, gebruiken een gespecialiseerde structuur aan de zijkant van het lichaam, dus je hebt die structuur nodig om ultrasoon geluid te maken en oren om de vleermuis te horen.'

Sommige motten kunnen vleermuissonar verstoren door verschillende klikken te produceren in dichte, snelle opeenvolging. De onderzoekers sloten deze mogelijkheid echter snel uit voor tijgerkevers, aangezien zij ultrasoon geluid produceren dat te eenvoudig is voor een dergelijke prestatie.

In plaats daarvan vermoedden ze dat tijgerkevers, die benzaldehyde en waterstofcyanide produceren als verdedigende chemicaliën, ultrasoon geluid gebruikten om vleermuizen te waarschuwen dat ze schadelijk zijn - zoals veel motten doen.

'Deze verdedigende verbindingen zijn effectief gebleken tegen sommige insecten roofdieren,' zei Gough. 'Bij sommige tijgerkevers, als je ze in je hand houdt, kun je eigenlijk enkele van die verbindingen ruiken die ze produceren.'

Ze testten hun theorie door 94 tijgerkevers te voeren aan grote bruine vleermuizen, die een breed scala aan insecten eten maar een sterke voorkeur hebben voor kevers. Tot hun verrassing werden er 90 volledig opgegeten terwijl er slechts twee gedeeltelijk werden gegeten, en slechts twee werden afgewezen, wat aangeeft dat de verdedigingschemicaliën van de kevers weinig doen om grote bruine vleermuizen af te schrikken.

Volgens Akito Kawahara, directeur van het McGuire Center for Lepidoptera en Biodiversity van het museum, was dit de eerste keer dat wetenschappers hadden getest of tijgerkevers daadwerkelijk schadelijk waren voor vleermuizen.

'Zelfs als je een chemische stof identificeert, betekent dat niet dat het een verdediging is tegen een bepaalde roofdier,' zei Kawahara. 'Je weet het pas echt als je het experiment met de roofdier uitvoert.'

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