Fladdermöss, som huvudrovdjuret för nattflygande insekter, skapar ett selektivt tryck som har fått många av deras byten att utveckla ett slags tidig varningssystem:öron som är unikt inställda på högfrekvent fladdermusekolokalisering. Hittills har forskare hittat minst sex ordningar av insekter – inklusive nattfjärilar, skalbaggar, syrsor och gräshoppor – som har utvecklat öron som kan upptäcka ultraljud.
Men tigerbaggar tar saker ett steg längre. När de hör en fladdermus i närheten svarar de med sin egen ultraljudssignal, och under de senaste 30 åren har ingen vetat varför.
"Det är en så främmande idé för människor:de här djuren som flyger omkring på natten och försöker fånga varandra i i princip fullständigt mörker och använder ljud som sitt sätt att kommunicera", säger Harlan Gough, huvudförfattare till en ny studie publicerad i tidskriften Biologibrev som äntligen löser mysteriet. Medan han gjorde sin doktorandforskning vid 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 grupp av skalbaggar som forskare känner till som verkar producera ultraljud som svar på fladdermuspredation. Uppskattningsvis 20 % av malarterna är dock kända för att ha denna förmåga och ger en användbar referens för att förstå beteendet hos andra insekter. "Det här var en riktigt rolig studie eftersom vi fick dra isär berättelsen lager för lager," sa Gough.
Forskarna började med att bekräfta att tigerbaggar producerade ultraljud som svar på fladdermuspredation. När fladdermöss flyger genom natthimlen skickar de med jämna mellanrum ut ultraljudspulser, som ger dem ögonblicksbilder av sin omgivning. När en fladdermus har hittat potentiella byten börjar de klicka oftare, vilket gör att de kan låsa sig vid sina mål.
Detta skapar också en distinkt fladdermusekolokaliseringsattacksekvens, som forskare spelade för tigerbaggar för att se hur de skulle svara. När en skalbagge flyger öppnas dess hårda skal för att avslöja två bakvingar som genererar lyft. Elytran, som tidigare täckte vingarna, är skyddande och hjälper inte till att flyga. Dessa hålls vanligtvis uppe och ur vägen.
Forskarna tillbringade två somrar i öknarna i södra Arizona och samlade in 20 olika arter av tigerbaggar för att studera. Av dessa svarade sju på fladdermusattacksekvenser genom att svänga sin elytra något mot ryggen. Detta fick de bankande bakvingarna att träffa de bakre kanterna på elytran, som om de två vingparen klappade. I en människas öron låter det som ett svagt surrande, men en fladdermus skulle fånga upp de högre frekvenserna och höra skalbaggen högt och tydligt.
"Att svara på ekolokalisering av fladdermöss är en mycket mindre vanlig förmåga än att bara kunna höra ekolokalisering," sa Gough. "De flesta nattfjärilar sjunger inte dessa ljud genom munnen, som vi tänker på fladdermöss som ekolokaliserar genom munnen och näsan. Tigermalar, till exempel, använder en specialiserad struktur på sidan av kroppen, så du behöver den strukturen för att göra ultraljud samt öron för att höra fladdermusen."
Vissa nattfjärilar kan störa fladdermusekolodet genom att producera flera klick i tät, snabb följd. Forskarna uteslöt dock snabbt denna möjlighet för tigerbaggar, eftersom de producerar ultraljud som är för enkelt för en sådan bedrift.
Istället misstänkte de att tigerbaggar, som producerar bensaldehyd och vätecyanid som defensiva kemikalier, använde ultraljud för att varna fladdermöss för att de är skadliga – som många nattfjärilar gör.
"Dessa defensiva föreningarna har visat sig vara effektiva mot vissa insektsrovdjur," sa Gough. "Vissa tigerbaggar, när du håller dem i handen kan du faktiskt känna lukten av några av de föreningar som de producerar."
De testade sin teori genom att mata 94 tigerbaggar till stora bruna fladdermöss, som äter ett brett spektrum av insekter men visar en stark preferens för skalbaggar. Till deras förvåning blev 90 helt uppätna medan två endast delvis konsumerades, och bara två avvisades, vilket tyder på att skalbaggarnas defensiva kemikalier inte gör mycket för att avskräcka stora bruna fladdermöss.
Enligt Akito Kawahara, chef för museets McGuire Center for Lepidoptera and Biodiversity, var detta första gången forskare hade testat om tigerbaggar faktiskt var skadliga för fladdermöss.
"Även om du identifierar en kemikalie, betyder det inte att det är ett försvar mot ett visst rovdjur," sa Kawahara. "Du vet faktiskt inte förrän du gör experimentet med rovdjuret."
Det visade sig att tigerbaggar inte använder ultraljud för att varna fladdermöss för deras skadlighet. Men det fanns en sista möjlighet. Vissa nattfjärilar producerar anti-fladdermus-ultraljud även om de är välsmakande. Forskare tror att dessa nattfjärilar försöker lura fladdermöss genom att akustiskt efterlikna ultraljudssignalerna från genuint skadliga malarter.
Kan tigerbaggar göra något liknande? Forskarna jämförde inspelningar av ultraljud av tigerbagge, som samlats in tidigare i studien, med inspelningar av tigerfjärilar som redan fanns i deras databas. När de analyserade ultraljudssignalerna fann de en tydlig överlappning och svaret på deras fråga.
Tigerbaggar, som inte har kemiskt försvar mot fladdermöss, producerar ultraljud för att efterlikna tigerfjärilar, som är skadliga för fladdermöss.
Men detta beteende är begränsat till tigerbaggar som flyger på natten. Några av de 2 000 arterna av tigerbaggar är uteslutande aktiva under dagen och använder sin vision för att jaga och jaga mindre insekter, och har inte det selektiva trycket av fladdermuspredation. De 12 dagliga tigerbaggearterna som forskarna inkluderade i studien är bevis på detta.
"Om du får en av dessa tigerbaggar som går och lägger sig på natten och spelar fladdermusekolokalisering på den, ger den inget svar alls," sa Gough. "Och de verkar ganska snabbt kunna förlora förmågan att vara rädda för ekolokalisering av fladdermöss."
Forskare misstänker att det kan finnas ännu fler oupptäckta exempel på ultraljudsmimik, med tanke på hur understuderad natthimlens akustik är.
"Jag tror att det händer över hela världen," sa Kawahara. "Med min kollega, Jesse Barber, har vi studerat detta tillsammans i många år. Vi tror att det inte bara är tigerbaggar och nattfjärilar. Det verkar hända med alla typer av olika nattaktiva insekter, och vi vet inte helt enkelt eftersom vi har inte testat på det här sättet."
Dessa känsliga ekologiska interaktioner riskerar också att störas snart. Akustisk mimik behöver en tyst miljö för att fungera, men mänsklig påverkan som buller och ljusföroreningar förändrar redan hur natthimlen ser ut och låter.
"Om vi vill förstå dessa processer måste vi göra det nu," sa Kawahara. "Det pågår fantastiska processer i våra bakgårdar som vi inte kan se. Men genom att göra vår värld starkare, ljusare och ändra temperaturen kan dessa balanser bryta."
Juliette Rubin, tidigare doktorand vid University of Florida och Jesse Barber från Boise State University var också författare till studien.
Mer information: Tigerbaggar producerar anti-fladdermus-ultraljud och är troliga Batesian mal-härmare, Biology Letters (2024). DOI:10.1098/rsbl.2023.0610. royalsocietypublishing.org/doi … .1098/rsbl.2023.0610
Journalinformation: Biologibrev
Tillhandahålls av Florida Museum of Natural History
