Tigerbaggar avvärjer fladdermusattacker med ultraljudsimitation

14 maj 2024

Denna artikel har granskats enligt Science X's redaktionella process och policy. Redaktörer har lyft fram följande attribut medan de säkerställer innehållets trovärdighet:

• faktagranskat
• granskad publikation
• pålitlig källa
• korrekturläst

av Florida Museum of Natural History

Fladdermöss, som främsta rovdjur för nattflygande insekter, skapar ett selektivt tryck som har lett många av deras byten att utveckla en slags tidig varningssystem: öron unikt stämda till fladdermössens högfrekventa ekoortering. Hittills har forskare hittat minst sex ordningar av insekter – inklusive fjärilar, skalbaggar, syrsor och gräshoppor – som har utvecklat öron som kan detektera ultraljud.

Men tigerbaggar tar saker ett steg vidare. När de hör en fladdermus i närheten, svarar de med sin egen ultraljudssignal, och de senaste 30 åren har ingen vetat varför.

'Det är en så främmande idé för människor: dessa djur som flyger runt på natten och försöker fånga varandra i i stort sett totalt mörker, och använder ljud som deras kommunikationsmedel,' sa Harlan Gough, huvudförfattare till en ny studie publicerad i tidskriften Biology Letters som äntligen löst mysteriet. Medan han genomförde sin doktorsavhandling på Florida Museum of Natural History, resonerade han att tigerbaggar måste få en stor fördel av att göra ljudet, eftersom det också skulle hjälpa fladdermöss att hitta dem.

Tigerbaggar är den enda gruppen skalbaggar forskarna känner till som tycks producera ultraljud som svar på rovdjur från fladdermöss. Man uppskattar dock att ungefär 20% av fjärilsarterna har denna förmåga och tillhandahåller en hjälpsam referens för att förstå beteendet hos andra insekter. 'Detta var en riktigt rolig studie eftersom vi fick avskala historien lager för lager,' sa Gough.

Forskarna började med att bekräfta att tigerbaggar producerade ultraljud som svar på rov från fladdermöss. När fladdermöss flyger genom nattens himmel, sänder de periodiska ut ultraljudspulser, som ger dem ögonblicksbilder av deras omgivning. När en fladdermus har lokaliserat eventuellt byte, börjar de klicka oftare, vilket gör att de kan låsa på deras mål.

Detta skapar också en distinkt attacksekvens för fladdermussekoortering, som forskarna spelade upp för tigerbaggar för att se hur de skulle reagera. När en skalbagge flyger, öppnas dess hårda skal för att avslöja två bakvingar som genererar lyft. Elytra, som tidigare täckte vingarna, är skyddande och hjälper inte till med flygningen. Dessa hålls vanligtvis uppe och ut ur vägen.

Forskarna tillbringade två somrar i södra Arizonas öknar och samlade 20 olika tigerbaggearter för att studera. Av dessa svarade sju på fladdermusattacksekvenser genom att svinga sina elytra lite mot baksidan. Detta fick de slående bakvingarna att slå på bakkanten av elytra, som om de två vingparen klappade. För en människas öron låter det som ett svagt surr, men en fladdermus skulle plocka upp de högre frekvenserna och höra baggen högt och tydligt.

'Att svara på fladdermussekoortering är en mycket mindre vanlig förmåga än bara att kunna höra ekoortering,' sa Gough. 'De flesta fjärilar sjunger inte dessa ljud genom sina munnar, som vi tänker oss att fladdermöss ekoorterar genom munnen och näsan. Tigermalar, till exempel, använder en specialiserad struktur på sidan av kroppen, så du behöver den strukturen för att skapa ultraljud samt öron för att höra fladdermusen.'

Vissa fjärilar kan störa fladdermössradar genom att producera flera klick i nära, snabb följd. Forskarna uteslöt dock snabbt denna möjlighet för tigerbaggar, eftersom de producerar ultraljud som är för enkelt för en sådan prestation.

De misstänkte istället att tigerbaggar, som producerar benzaldehyd och vätecyanid som försvarsämnen, använde ultraljud för att varna fladdermöss att de är skadliga – precis som många fjärilar gör.

'Dessa försvarsföreningar har visat sig vara effektiva mot vissa insektsrov,' sa Gough. 'Vissa tigerbaggar, när du håller dem i din hand, kan du faktiskt lukta några av de föreningar som de producerar.'

De testade sin teori genom att mata 94 tigerbaggar till stora bruna fladdermöss, som äter ett brett utbud av insekter men visar en stark preferens för skalbaggar. Till deras förvåning blev 90 helt ätna medan två bara delvis konsumerades, och bara två avvisades, vilket indikerar att skalbaggarnas försvarskemikalier gör lite för att avskräcka stora bruna fladdermöss.

Enligt Akito Kawahara, direktör för museets McGuire Center för Lepidoptera och biodiversitet, var detta första gången forskare hade testat om tigerbaggar faktiskt var skadliga mot fladdermöss.

'Även om du identifierar en kemisk, betyder det inte att det är ett försvar mot ett specifikt rovdjur,' sa Kawahara. 'Du vet faktiskt inte förrän du gör experimentet med rovdjuret.'

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