Ehesignale von Wasserwanzen sind lauter als die von Delfinen und Walen • Varvara Vedenina • Wissenschaftsnachrichten zu "Elementen" • Biologie

Wasserwanzen signalisieren lauter als Delfine und Wale

Süßwasser-Bug Micronecta scholtzi. Bild von bbc.co.uk

Wissenschaftler aus Frankreich und Schottland haben den lautesten Tiersänger entdeckt. Es stellte sich heraus, dass es sich um einen Süßwasserkäfer handelte Micronecta scholtzi 2,3 mm groß aus der Familie der Ruderfische (Corixidae), die in Europa weit verbreitet sind. Die Männchen dieser Bugspezies ziehen Weibchen an und geben akustische Signale mit einer maximalen Intensität von 99,2 dB in 1 m Entfernung ab.Wenn Sie die akustische Energie relativ zur Körpergröße neu berechnen, dann M. Scholtzi macht die lautesten Geräusche unter Landtieren und klingt vergleichbar mit einigen der lautesten Vertreter der Wasserfauna. Die Autoren schlagen vor, dass ein solches Ehesignal unter dem Einfluss der sexuellen Selektion in Abwesenheit von Druck von Räubern auftreten könnte.

Viele Tiere benutzen akustische Kommunikation, um Personen des anderen Geschlechts anzuziehen. Männchen senden in der Regel sogenannte Rufsignale aus, und vor Weibchen besteht die Aufgabe darin, die Signale ihrer eigenen Spezies vor dem Hintergrund zahlreicher Schallinterferenzen zu erkennen. Interferenz umfasst sowohl unspezifische Geräusche (abiotische und anthropogene Faktoren) als auch spezifische, zum Beispiel die Geräusche anderer Tierarten, die gleichzeitig emittiert werden.

Ein lautes und klares Signal zu senden, ist selbst für künstliche Soundsysteme keine so einfache Aufgabe und es gibt viele Einschränkungen in der Tierwelt, die eine Klangoptimierung behindern. Eine dieser Einschränkungen ist die Körpergröße. Für kleine Tiere ist es schwieriger, laute Geräusche zu machen als für große Tiere. Je größer der Emitter ist, desto effizienter kann er niederfrequente Schallwellen erzeugen, die sich wiederum dazu neigen, eine größere Entfernung als Hochfrequenzwellen zu übertragen.

So liegen die Frequenzen von Tönen, die von kleinen Tieren, wie Insekten, emittiert werden, üblicherweise oberhalb von 2 kHz und treten oft in den Ultraschallbereich (über 20 kHz) ein. Tiersignale sind selten reine Tonpakete (d. H. Ton der gleichen Frequenz). Meistens sind ihre Spektren eine kontinuierliche Verteilung von Werten in einem bestimmten Frequenzbereich, aber unter diesen Werten werden ein oder mehrere Spitzen (dominante Frequenzen) unterschieden. Zum Beispiel in Abb. 1 zeigt die Abhängigkeit der Länge des Körpers von der dominanten Frequenz des von Wasserwanzen erzeugten Geräusches. Es ist ersichtlich, dass diese Abhängigkeit umgekehrt ist: Je kleiner das Insekt ist, desto höher ist die dominierende Frequenz des akustischen Signals.

Abb. 1. Die Beziehung zwischen der Körperlänge verschiedener Arten von Wasserwanzen und der dominierenden Frequenz der Geräusche, die sie erzeugen. Abbildung aus dem Artikel Theiss, 1982

Die akustische Kommunikation in terrestrischen und marinen Organismen wurde in den letzten Jahrzehnten intensiv untersucht. Deutlich weniger erforscht sind die Geräusche von Süßwassertieren. Fachleute aus dem Museum of Natural History in Paris und der Universität von Glasgow (Schottland) waren überrascht, diesen Fehler zu finden Micronecta scholtzi aus der Familie der Corixidae (Rudern) von 2,3 mm Größe, die in Flüssen und Teichen um Paris herum verbreitet ist, kann sie so laute Geräusche machen, dass man sie am Ufer eines Flusses oder eines Teiches hören kann.

Für die akustische Analyse wurden die in der Natur gesammelten Käfer in Plastikbehältern von 22 × 11 × 17 cm aufbewahrt, bevor die Signale aufgezeichnet wurden, eine Gruppe von 5 Individuen M. Scholtzi in einem Netzbehälter platziert. Dieser Gitterbehälter wurde wiederum in die Mitte eines großen Plastikbehälters mit den Abmessungen 46 × 30 × 17 cm mit einer Wassertiefe von 8 cm angeordnet.Der Boden eines großen Behälters wurde mit Kies bedeckt. Die Wassertemperatur betrug 23-24 ° C. Das Hydrophon befand sich am Boden des Gitterbehälters. Die Signale vom Hydrophon über den Verstärker kamen zu einem digitalen Tonbandgerät Marantz PMD 671 (die Frequenz der Digitalisierung von Signalen 48 kHz).Es ist unmöglich, Männchen von Weibchen in diesen Wanzen ohne zusätzliche Mikromanipulationen zu unterscheiden, so dass die Berechnung war, dass mindestens ein Männchen in einer Gruppe von fünf Individuen wäre. Selbst wenn mehrere Männchen zur gleichen Zeit sangen, sangen sie nicht synchron, daher war es in der Zukunft möglich, das Signal jedes Männchens mit den Programmen zu isolieren Avisoft SAS Lab Pro und Seewelle.

Abb. 2 Männlicher Anruf Micronecta scholtzi. Oben – Spektrogramm (Änderung der Tonfrequenz von der Zeit), unten unten – Oszillogramm (Änderung der Schallamplitude mit der Zeit). Farben Auf dem Spektrogramm wird ein anderer Schalldruckpegel angezeigt. Abbildung aus dem besprochenen Artikel in PLoS EINS. Hier können Sie den Sound hören

Schalldruckpegel gemessen M. Scholtzi, verglichen mit Werten, die für 227 Arten verschiedener Tiere bekannt sind (zwei Reptilienarten, drei Fischarten, 24 Säugetierarten, 29 Vogelarten, 46 Amphibienarten und 123 Arten von Arthropodeninsekten). Schalldruckdaten in der Literatur werden normalerweise in Dezibel (dB) angegeben. Da die Aufzeichnung von Signalen verschiedener Typen in unterschiedlichen Abständen zum Mikrofon durchgeführt wurde, zum Vergleich mit den Signalen M. Scholtzi, In einem Abstand von 1 m wurden die Literaturdaten in absolute Werte für den Druck in Pascal (Pa) übersetzt und dann in relative Werte in einem Abstand von 1 m durch die Formel umgewandelt:

dBSPL @ 1m = Y – 20 × log10(1/d),

wo Y – Anfangsschalldruckpegel in dB, gemessen in einer Entfernung d.

Da dB ein logarithmischer Wert ist, wurde die Beziehung zwischen Schalldruck und Körpergröße als eine SPL-Regression auf dem Logarithmus der Körperlänge des Tieres geschätzt.

Piepton M. Scholtzi besteht aus einem Wechsel von mehreren leiseren und längeren Elementen und einem lauteren und kürzeren Element (Abb. 2). Die Wiederholungsperiode eines solchen Zyklus beträgt etwa 1 s. Auf dem Spektrogramm ist zu sehen, dass der Frequenzbereich des Signals von 5 bis 22 kHz variiert. Laut den Autoren beträgt die dominierende Frequenz im Durchschnitt 10 kHz. Das Spektrogramm zeigt auch, dass sich die Frequenz des Signals nicht mit der Zeit ändert, dh es gibt keine Frequenzmodulation.

Abb. 3 Regression zwischen Körpergröße und Bodenschalldruckpegel (Becher) und Wasser (Quadratea) Tiere. Drei Tierarten (mit lateinischen Namen) besetzen extreme Werte. Lineare Regression wird gezeigt durchgezogene Linie. Diese Analyse umfasste 57 Arten von Arthropoden und eine Fischart. Abbildung aus dem besprochenen Artikel inPLoS EINS

Das Ergebnis der Regression des Schalldrucks auf die Körpergröße zeigt dies an M. Scholtzi hat einen extremen Wert gegenüber 57 Landtieren (Abb. 3). Zwei weitere Arten demonstrieren auch extreme Werte, aber als die leisesten Sänger: eine Miniatur-Grille Cycloptiloides canariensis und Gottesanbeterin Mantis religiosa. In der Gruppe der Wassertiere zeigt die Regressionsanalyse vier Arten, die Extremwerte des Verhältnisses von Schalldruck und Körpergröße aufweisen: Schnappgarnelen Synalphheus parneomeris, Fisch-Croaker Cynoscion regalisTümmler Tursiops truncatus und M. Scholtzi (Abb. 4).

Abb. 4 Regression zwischen Körpergröße und Schalldruckpegel bei Wassertieren. Vier Tierarten besetzen extreme Werte. Lineare Regression wird gezeigt durchgezogene Linie. Diese Analyse umfasste 3 Arten von Arthropoden, 3 Arten von Fischen und 11 Arten von Säugetieren. Abbildung aus dem besprochenen Artikel inPLoS EINS

Es ist zu beachten, dass laute Geräusche in der aquatischen Umgebung leichter emittiert werden können als in der Luft (aufgrund der Harmonisierung der akustischen Impedanz zwischen der Schallquelle und dem Medium). Dies mag teilweise erklären warum M. Scholtzi nimmt im Vergleich zu Landtieren die extremste Position ein, liegt aber im Vergleich zu Wasserorganismen an vierter Stelle.

Was ist der Mechanismus der Klangproduktion in? M. Scholtzi? Wie viele andere Mitglieder der Corixidae-Familie ist die Bauchdecke des Käfer mit einer Luftschicht bedeckt. Arten der Gattung Corixa stridulate (siehe Stridulation) durch die Reibung der Stacheln, die sich an der vorderen Tibia befinden, gegen die scharfe Umrandung der oralen Anhängsel. Luftblasen sind sehr gute gepulste Oszillatoren. Mikronekta hat auch Luftblasen auf der Bauchseite des Körpers. Im Gegensatz zu Corixa, M. Scholtzi macht durch Reiben der Zähne einen Laut an der rechten Klinge der Genitalien, über den Kamm an der linken Hälfte des achten Abdominalsegmentes. So sind andere Teile des Körpers beteiligt, aber das Prinzip ist das gleiche. Es ist daher nicht ganz klar, wie ein so weit verbreiteter Mechanismus für Arthropoden einen solch starken Klang erzeugen kann. Es ist der Lombard-Effekt bekannt, nach dem die Amplitude eines Schallsignals als Reaktion auf eine Zunahme des Umgebungslärms stark ansteigen kann; Dieser Effekt wird bei einer Reihe von Vögeln und Säugetieren beschrieben. Englisch: www.opus-bayern.de/uni-wuerzburg/fr…s=2252&la=de Allerdings wird mit dem Lombard – Effekt eine Amplitudenzunahme für sehr kurze Zeit beobachtet, was nicht dem Phänomen entspricht, das in Mikronekta.

Am Ende des Artikels versuchen die Autoren zu verstehen, warum im Prozess der Evolution M. Scholtzi So ein lautes Rufsignal wurde entwickelt. Eine mögliche Erklärung ist die sexuelle Selektion. Das hochintensive Signal trägt zur leichten und schnellen Lokalisierung des Männchens durch das Weibchen bei. Zusätzlich kann ein lautes Signal ein Zeichen für die hohe Qualität des Männchens sein, und deshalb können Weibchen besonders lautstarken Männchen den Vorzug geben. Der Prozess der Evolution sexueller Eigenschaften unter der Wirkung der sexuellen Selektion wird jedoch notwendigerweise durch die Kräfte der natürlichen Selektion ausgeglichen. Um ein lautes Signal zu erzeugen, müssen Sie viel Energie aufwenden – das ist teuer. Darüber hinaus lockt ein lautes Signal potenzielle Räuber an. Die Autoren schlagen vor, dass der letztere Faktor nicht einschränkend ist M. Scholtzi – Nach ihnen gibt es in den Teichen und Flüssen Europas keine solchen Räuber, die von den Geräuschen eines kleinen Käfer angezogen würden.

Quelle: Jérôme Sueur, David Mackie, James F. C. Windmühle. So klein, so laut: Extrem hoher Schalldruckpegel von einem Pygmäen-Wasserinsekt (Corixidae, Micronectinae). // PLoS EINS. 2011. 6 (6): e21089.

Siehe auch:
Joachim Theiß. Erzeugung und Abstrahlung von Schall durch stridulierende Wasserinsekten am Beispiel der Corixide // Verhalten Ecol. Socibiol. 1982. V. 10. S. 225-235.

Varvara Vedenina


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