Wetenschap
Tijgerkevers bestrijden vleermuisaanvallen met ultrasone mimiek
Vleermuizen, het belangrijkste roofdier van nachtvliegende insecten, creëren een selectieve druk die ertoe heeft geleid dat veel van hun prooien een soort vroegtijdig waarschuwingssysteem hebben ontwikkeld:oren die op unieke wijze zijn afgestemd op hoogfrequente vleermuis-echolocatie. Tot nu toe hebben wetenschappers minstens zes orden van insecten gevonden, waaronder motten, kevers, krekels en sprinkhanen, die oren hebben ontwikkeld die ultrageluid kunnen detecteren.
Maar tijgerkevers gaan nog een stap verder. Als ze een vleermuis in de buurt horen, reageren ze met hun eigen ultrasone signaal, en de afgelopen 30 jaar heeft niemand geweten waarom.
"Het is zo'n vreemd idee voor mensen:deze dieren vliegen 's nachts rond en proberen elkaar in vrijwel volledige duisternis te vangen, waarbij ze geluid gebruiken als manier om te communiceren", zegt Harlan Gough, hoofdauteur van een nieuwe studie gepubliceerd in het tijdschrift Biologiebrieven dat lost eindelijk het mysterie op. Terwijl hij zijn promotieonderzoek deed aan het Florida Museum of Natural History, redeneerde hij dat tijgerkevers een groot voordeel moeten halen uit het maken van het geluid, omdat het de vleermuizen ook zou helpen ze te lokaliseren.
Tijgerkevers zijn de enige groep keverwetenschappers die bekend zijn en die ultrageluid lijken te produceren als reactie op predatie door vleermuizen. Het is echter bekend dat naar schatting 20% van de mottensoorten dit vermogen hebben en een nuttige referentie vormen voor het begrijpen van het gedrag van andere insecten. "Dit was een heel leuk onderzoek, omdat we het verhaal laag voor laag moesten afpellen", zei Gough.
De onderzoekers begonnen met te bevestigen dat tijgerkevers echografie produceerden als reactie op predatie door vleermuizen. Terwijl vleermuizen door de nachtelijke hemel vliegen, zenden ze periodiek ultrasone pulsen uit, waardoor ze momentopnamen van hun omgeving krijgen. Wanneer een vleermuis een potentiële prooi heeft gelokaliseerd, beginnen ze vaker te klikken, waardoor ze hun doelen kunnen volgen.
Dit creëert ook een kenmerkende vleermuis-echolocatie-aanvalsreeks, die onderzoekers voor tijgerkevers speelden om te zien hoe ze zouden reageren. Wanneer een kever vliegt, gaat zijn harde schaal open en verschijnen twee achtervleugels die lift genereren. De dekschilden, die vroeger de vleugels bedekten, zijn beschermend en helpen niet bij het vliegen. Deze worden doorgaans omhoog gehouden en uit de weg geruimd.
De onderzoekers brachten twee zomers door in de woestijnen van Zuid-Arizona en verzamelden twintig verschillende soorten tijgerkevers om te bestuderen. Hiervan reageerden er zeven op vleermuisaanvalsequenties door hun elytra iets naar achteren te zwaaien. Dit zorgde ervoor dat de kloppende achtervleugels de achterranden van de dekschilden raakten, alsof de twee vleugelparen klapten. In de oren van een mens klinkt het als een zwak zoemend geluid, maar een vleermuis pikt de hogere frequenties op en hoort de kever luid en duidelijk.
"Reageren op vleermuis-echolocatie is een veel minder gebruikelijk vermogen dan alleen maar echolocatie kunnen horen," zei Gough. "De meeste motten zingen deze geluiden niet door hun mond, zoals we denken aan vleermuizen die via hun mond en neus echoloceren. Tijgermotten gebruiken bijvoorbeeld een gespecialiseerde structuur aan de zijkant van het lichaam, dus je hebt die structuur nodig om echografie te maken. evenals oren om de vleermuis te horen."
Tijgerkevers reageerden zeker met echografie op het geluid van een vleermuisaanval. Maar waarom?
Sommige motten kunnen de vleermuissonar blokkeren door meerdere klikken kort achter elkaar te produceren. De onderzoekers sloten deze mogelijkheid echter al snel uit voor tijgerkevers, omdat ze ultrageluid produceren dat te eenvoudig is voor een dergelijke prestatie.
In plaats daarvan vermoedden ze dat tijgerkevers, die benzaldehyde en waterstofcyanide als defensieve chemicaliën produceren, ultrageluid gebruikten om vleermuizen te waarschuwen dat ze schadelijk zijn, zoals veel motten doen.
"Het is aangetoond dat deze verdedigingsmiddelen effectief zijn tegen sommige insectenroofdieren," zei Gough. "Sommige tijgerkevers kun je, als je ze in je hand houdt, een aantal van de 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 voor kevers vertonen. Tot hun verbazing werden er 90 volledig opgegeten, terwijl twee slechts gedeeltelijk werden geconsumeerd, en slechts twee werden afgewezen, wat aangeeft dat de defensieve chemicaliën van de kevers weinig doen om grote bruine vleermuizen af te schrikken.
Volgens Akito Kawahara, directeur van het McGuire Center for Lepidoptera and Biodiversity van het museum, was dit de eerste keer dat wetenschappers testten of tijgerkevers daadwerkelijk schadelijk zijn voor vleermuizen.
"Zelfs als je een chemische stof identificeert, betekent dat niet dat het een verdediging is tegen een bepaald roofdier," zei Kawahara. "Je weet het eigenlijk pas als je het experiment met het roofdier doet."
Het bleek dat tijgerkevers geen echografie gebruiken om vleermuizen te waarschuwen voor hun schadelijkheid. Maar er was nog een laatste mogelijkheid. Sommige motten produceren anti-vleermuis-echografie, ook al zijn ze smakelijk. Wetenschappers denken dat deze motten vleermuizen proberen te misleiden door akoestisch de ultrasone signalen van werkelijk schadelijke mottensoorten na te bootsen.
Zouden tijgerkevers iets soortgelijks kunnen doen? De onderzoekers vergeleken opnames van echografie van tijgerkevers, die eerder in het onderzoek waren verzameld, met opnames van tijgermotten die al in hun database stonden. Bij het analyseren van de ultrasone signalen vonden ze een duidelijke overlap en het antwoord op hun vraag.
Tijgerkevers, die geen chemische afweer tegen vleermuizen hebben, produceren ultrageluid om tijgermotten na te bootsen, die schadelijk zijn voor vleermuizen.
Maar dit gedrag is beperkt tot tijgerkevers die 's nachts vliegen. Sommige van de 2000 soorten tijgerkevers zijn uitsluitend overdag actief en gebruiken hun visie om kleinere insecten te achtervolgen en te jagen, en hebben niet de selectieve druk van vleermuispredatie. De twaalf soorten tijgerkevers die de onderzoekers in het onderzoek hebben betrokken, zijn hiervan het bewijs.
"Als je een van die tijgerkevers krijgt die 's nachts gaat slapen en er vleermuis-echolocatie op speelt, reageert hij helemaal niet", zei Gough. "En het lijkt erop dat ze vrij snel het vermogen verliezen om bang te zijn voor vleermuis-echolocatie."
Onderzoekers vermoeden dat er mogelijk nog meer onontdekte voorbeelden van ultrasone nabootsing zijn, gezien de weinig bestudeerde akoestiek van de nachtelijke hemel.
"Ik denk dat het over de hele wereld gebeurt", zei Kawahara. “Samen met mijn collega Jesse Barber bestuderen we dit al jaren samen. We denken dat het niet alleen tijgerkevers en motten zijn. Het lijkt te gebeuren met allerlei verschillende nachtelijke insecten, en we weten het gewoon niet omdat we hebben nog niet op deze manier getest."
Deze delicate ecologische interacties lopen ook het risico binnenkort te worden verstoord. Akoestische nabootsing heeft een rustige omgeving nodig om te kunnen werken, maar menselijke invloeden zoals lawaai en lichtvervuiling veranderen nu al hoe de nachtelijke hemel eruit ziet en klinkt.
"Als we deze processen willen begrijpen, moeten we dat nu doen", zei Kawahara. "Er vinden verbazingwekkende processen plaats in onze achtertuinen die we niet kunnen zien. Maar door onze wereld luider en helderder te maken en de temperatuur te veranderen, kunnen deze evenwichten breken."
Juliette Rubin, voormalig student aan de Universiteit van Florida, en Jesse Barber van de Boise State University waren ook auteurs van het onderzoek.