التشويش على تحديد الموقع بالصدى

📅 آخر تحديث: ٣١ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣١ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 1 صور
الموسوعة الحرة

تُعدّ أنظمة تحديد الموقع بالصدى (أو السونار) لدى الحيوانات، مثل أنظمة الرادار لدى البشر ، عرضةً للتشويش المعروف باسم تشويش تحديد الموقع بالصدى أو تشويش السونار. يحدث التشويش عندما تتداخل أصوات غير مستهدفة مع أصداء الهدف. قد يكون التشويش مقصودًا أو غير مقصود، وقد ينتج عن نظام تحديد الموقع بالصدى نفسه، أو عن حيوانات أخرى تستخدم هذه التقنية، أو عن الفرائس، أو عن البشر. وقد تطورت الحيوانات التي تستخدم تحديد الموقع بالصدى لتقليل التشويش، إلا أن سلوكيات تجنب التشويش لا تنجح دائمًا.

التشويش الذاتي

تستطيع الحيوانات التي تستخدم تحديد الموقع بالصدى أن تُشوش على نفسها بعدة طرق. فالخفافيش، على سبيل المثال، تُصدر بعضًا من أعلى الأصوات في الطبيعة، [ 1 ] ثم تستمع فورًا إلى أصداء أضعف بمئات المرات من الأصوات التي تُصدرها. [ 2 ] ولتجنب الصمم، عندما يُصدر الخفاش صدى تحديد الموقع، تنقبض عضلة صغيرة في أذنه الوسطى ( عضلة الركاب ) على عظام صغيرة تُسمى العظيمات السمعية ، والتي تُضخّم عادةً الأصوات بين طبلة الأذن والقوقعة . [ 3 ] يُخفف هذا من شدة الأصوات التي يسمعها الخفاش خلال هذه الفترة، مما يحافظ على حساسية سمعه للأصداء المستهدفة.

قد يحدث التشويش إذا كان الحيوان لا يزال يُصدر صوتًا عند عودة الصدى، على سبيل المثال، من جسم قريب. تتجنب الخفافيش هذا النوع من التشويش بإصدار أصوات قصيرة تتراوح مدتها بين 3 و50  مللي ثانية عند البحث عن فريسة أو أثناء التنقل. [ 4 ] تُصدر الخفافيش أصواتًا أقصر تدريجيًا، تصل إلى 0.5 مللي ثانية، لتجنب التشويش الذاتي عند تحديد موقع الأهداف التي تقترب منها باستخدام الصدى. [ 5 ] وذلك لأن أصداء الأهداف القريبة تعود إلى الخفاش أسرع من أصداء الأهداف البعيدة.

يحدث نوع آخر من التشويش عندما يُصدر حيوان يستخدم تحديد الموقع بالصدى أصواتًا متتالية، فيُنسب صدى الصوت إلى مصدر خاطئ. ولتجنب هذا النوع من التشويش، تنتظر الخفافيش عادةً وقتًا كافيًا لعودة الأصداء من جميع الأهداف المحتملة قبل إصدار الصوت التالي. ويتضح هذا جليًا عندما يهاجم خفاش حشرة، حيث يُصدر أصواتًا بفواصل زمنية أقصر تدريجيًا، مع إتاحة وقت كافٍ دائمًا لوصول الأصوات إلى الهدف والعودة. [ 6 ] وهناك طريقة أخرى تتغلب بها الخفافيش على هذه المشكلة، وهي إصدار أصوات متتالية ذات بنى زمنية-ترددية فريدة. [ 7 ] وهذا يسمح للخفافيش بمعالجة أصداء من مصادر متعددة في الوقت نفسه، ونسبة الصدى إلى مصدره الصحيح باستخدام بصمته الزمنية-الترددية.

التشويش بواسطة أنظمة تحديد الموقع بالصدى الأخرى

مثل الأسماك الكهربائية ، تتأثر الحيوانات التي تستخدم تحديد الموقع بالصدى بالتشويش الناتج عن إشارات حيوانات أخرى من نفس النوع في البيئة المحيطة. [ 8 ] ولتجنب هذا التشويش، تستخدم الخفافيش استراتيجية مشابهة لتلك التي تستخدمها الأسماك الكهربائية: سلوك يُعرف باستجابة تجنب التشويش (JAR). [ 8 ] في استجابة تجنب التشويش، يُغير أحد الحيوانين أو كلاهما تردد صوته بعيدًا عن التردد الذي يستخدمه الحيوان الآخر. [ 8 ] [ 9 ] وهذا يُتيح لكل حيوان نطاقًا تردديًا فريدًا لا يحدث فيه تشويش. تستطيع الخفافيش إجراء هذا التعديل بسرعة فائقة، غالبًا في أقل من 0.2 ثانية. [ 9 ]

تستطيع الخفافيش البنية الكبيرة تجنب التشويش عن طريق التزام الصمت لفترات زمنية عند تتبع خفاش بني كبير آخر يستخدم تحديد الموقع بالصدى. [ 10 ] وهذا يسمح أحيانًا للخفاش الصامت باصطياد فريسة في مواقف التنافس على الطعام.

التشويش بواسطة الفريسة

تُعد فراشة بيرتولديا تريجونا واحدة من عدة أنواع من الفراشات المعروفة بقدرتها على التشويش على تحديد الموقع بالصدى لدى مفترسها.

تُصدر العديد من فراشات النمر نقرات فوق صوتية استجابةً لنداءات تحديد الموقع بالصدى التي تستخدمها الخفافيش أثناء مهاجمة فرائسها. [ 11 ] بالنسبة لمعظم أنواع فراشات النمر، تُنذر هذه النقرات الخفافيش بأن الفراشات تحتوي على مركبات سامة تجعلها غير مستساغة. [ 12 ] مع ذلك، تُصدر فراشة النمر Bertholdia trigona نقرات بمعدل عالٍ جدًا (يصل إلى 4500 نقرة في الثانية) لتشويش تحديد الموقع بالصدى لدى الخفافيش. [ 13 ] يُعد التشويش أكثر وسائل الدفاع فعالية ضد الخفافيش التي تم توثيقها على الإطلاق، حيث يُؤدي التشويش إلى انخفاض نجاح اصطياد الخفافيش في البرية بمقدار عشرة أضعاف. [ 14 ]

تاريخ

ظهرت إمكانية تشويش العث على تحديد الموقع بالصدى لدى الخفافيش مع تقرير تجريبي نُشر عام ١٩٦٥ من قِبل دوروثي دانينغ وكينيث رودر. [ ١٥ ] تم تشغيل أصوات نقر العث عبر مكبر صوت بينما حاولت الخفافيش التقاط ديدان الوجبة المقذوفة في الهواء. تسببت نقرات العث في ابتعاد الخفافيش عن ديدان الوجبة، بينما لم تُحدث أصوات تحديد الموقع بالصدى التي تم تشغيلها عبر مكبر الصوت أي تأثير، مما دفع الباحثين إلى استنتاج أن نقرات العث نفسها هي التي ردعت الخفافيش. ومع ذلك، تبين لاحقًا أن نقرات العث تم تشغيلها بمستوى صوت عالٍ بشكل غير طبيعي، مما يُبطل هذا الاستنتاج. [ ١٦ ]

في السنوات اللاحقة، أجرى دانينغ تجارب إضافية لإثبات أن نقرات العث تؤدي وظيفة تحذيرية . [ 16 ] أي أنها تُنبئ الخفافيش بأن العث سام، إذ أن العديد من أنواع العث تُراكم مواد كيميائية سامة من نباتاتها المضيفة في طور اليرقة، وتحتفظ بها في أنسجتها حتى مرحلة البلوغ. وقد وافق رودر على نتائج دانينغ. [ 17 ]

نشر جيمس فولارد وزملاؤه نتائج في عامي 1979 [ 18 ] و1994 [ 19 ] تدعم فرضية التشويش استنادًا إلى الخصائص الصوتية لنقرات العثة، إلا أن هذه الفرضية كانت لا تزال موضع نقاش واسع في الأدبيات العلمية آنذاك. [ 12 ] [ 20 ] [ 21 ]

في تسعينيات القرن الماضي، أُجريت تجاربٌ ببثّ نقراتٍ صوتيةٍ للخفافيش التي تؤدي مهام تحديد الموقع بالصدى على منصةٍ [ 22 ] ، وباستخدام أساليبَ فيزيولوجيةٍ عصبيةٍ [ 23 ]، وذلك لإثبات آليةٍ محتملةٍ للتشويش. وخلص الباحثون إلى أن معظم فراشات النمر لا تُصدر صوتًا كافيًا لتشويش سونار الخفافيش.

نُشرت أول دراسة تُثبت بشكل قاطع أن العث يُشوش على الخفافيش عام ٢٠٠٩ من قِبل باحثين في جامعة ويك فورست. [ ١٣ ] في هذه الدراسة، رُبّيت خفافيش بنية كبيرة في الأسر لضمان عدم امتلاكها أي خبرة سابقة في اصطياد الفرائس التي تُصدر صوت نقر، ودُرّبت على مهاجمة العث المربوط بخيط رفيع مُعلق بسقف غرفة طيران داخلية. على مدار تجربة استمرت تسع ليالٍ، هاجمت الخفافيش عثًا ضابطًا لا يُصدر صوت نقر، وعثًا آخر من نوع Bertholdia trigona الذي يُصدر صوت نقر - وهو عث تم اختياره لقدراته الاستثنائية على إصدار هذا الصوت. واجهت الخفافيش صعوبة بالغة في اصطياد العث الذي يُصدر صوت نقر مقارنةً بالعث الضابط الصامت، والتهمت عث B. trigona عندما سنحت لها الفرصة، مما يُدحض فرضية أن صوت النقر كان يُحذر الخفافيش من سمية العث. كما أدى صوت نقر العث إلى تعطيل النمط النمطي لتحديد الموقع بالصدى لدى الخفافيش، مما يؤكد وظيفة التشويش التي يُحدثها هذا الصوت.

منذ ذلك الحين، تم توثيق التشويش على السونار في عائلتين أخريين من العث. تمتلك عث الحرير (Saturniidae) ذيولاً خلفية طويلة تعكس سونار الخفافيش، مما يزيد من فرص هروبها من هجمات الخفافيش. [ 24 ] تُصدر بعض أنواع عث الصقر ( Sphingidae ) موجات فوق صوتية قادرة على التشويش على السونار. [ 25 ] تطورت قدرة التشويش على السونار بشكل مستقل في ست فصائل فرعية على الأقل. [ 26 ] ولأن التشويش على السونار يبدو أنه يتطلب موجات فوق صوتية ذات دورة تشغيل عالية ، يُعتقد أنه شكل مشتق من الموجات فوق الصوتية الأبسط المستخدمة في التلوين التحذيري والمحاكاة. [ 27 ]

في تقرير صدر عام 2022، وُجد أن الخفافيش تغير أطوال انبعاثاتها للتغلب على التشويش عالي الدورة. [ 28 ]

البشر يضايقون الحيوانات

قد يُشوش البشر على الحيوانات التي تستخدم تحديد الموقع بالصدى، سواءً عن قصد أو عن غير قصد. وقد بُذلت جهودٌ حديثة لتطوير وسائل ردع صوتية لإبعاد الخفافيش عن المباني أو الجسور، أو لإبعادها عن توربينات الرياح حيث تحدث أعداد كبيرة من النفوق. [ 29 ] وقد أظهرت هذه الوسائل قدرتها على الحد من نشاط الخفافيش في مساحة صغيرة. مع ذلك، يُعدّ توسيع نطاق استخدام وسائل الردع الصوتية لتشمل أحجامًا كبيرة لتطبيقات مثل إبعاد الخفافيش عن توربينات الرياح أمرًا صعبًا نظرًا لارتفاع امتصاص الموجات فوق الصوتية في الغلاف الجوي .

مراجع

  1. ↑ سورليكي، أ؛ كالكو، إي ك (2008). "الخفافيش التي تستخدم تحديد الموقع بالصدى تُصدر صرخات عالية لاكتشاف فرائسها" . PLOS ONE . 3 (4) e2036. Bibcode : 2008PLoSO...3.2036S . doi : 10.1371/journal.pone.0002036 . PMC 2323577. PMID 18446226 .  
  2. ↑ كيك، إس. أ.؛ جيه. أ. سيمونز (1984). "التحكم التلقائي في كسب مستقبل السونار لدى الخفاش وعلم الأعصاب السلوكي لتحديد الموقع بالصدى" . مجلة علم الأعصاب . 4 (11): 2725-37 . doi : 10.1523/JNEUROSCI.04-11-02725.1984 . PMC 6564721. PMID 6502201 .  
  3. ↑ هينسون، أو. دبليو.، الابن (1965). "نشاط ووظيفة عضلات الأذن الوسطى لدى الخفافيش التي تستخدم تحديد الموقع بالصدى" . مجلة علم وظائف الأعضاء . 180 (4): 871-887 . doi : 10.1113/jphysiol.1965.sp007737 . PMC 1357428. PMID 5880367 .  
  4. ↑ غريفين، دونالد ر.؛ ويبستر، فريدريك أ.؛ مايكل، تشارلز ر. (1960). "تحديد موقع الحشرات الطائرة بالصدى بواسطة الخفافيش". سلوك الحيوان . 8 ( 3-4 ): 141-154 . CiteSeerX 10.1.1.588.6881 . doi : 10.1016/0003-3472(60)90022-1 . 
  5. ↑ توماس، جانيت أ.؛ موس، سينثيا ف.؛ فاتر، ماريان، محرران. (2004). تحديد الموقع بالصدى لدى الخفافيش والدلافين . شيكاغو: مطبعة جامعة شيكاغو. ص 22-26 . ISBN  978-0-226-79598-0.
  6. ↑ إليمنز، كوين بي إتش؛ إيه إف ميد؛ إل. جاكوبسن؛ جيه إم راتكليف (2011). "عضلات فائقة السرعة تحدد أقصى معدل للأصوات لدى الخفافيش التي تستخدم تحديد الموقع بالصدى". مجلة ساينس . 333 (6051): 1885-1888 . رمز Bibcode : 2011Sci...333.1885E . doi : 10.1126/science.1207309 . PMID 21960635. S2CID 20477395 .  
  7. ↑ هيريو، س.؛ بيتس، م. إ.؛ سيمونز، ج. أ.؛ ريكيمارو، هـ. (2010). "الخفافيش التي تستخدم تحديد الموقع بالصدى بتقنية FM تُغير الترددات لتجنب الغموض بين البث والصدى في التشويش" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم . 107 (15): 7048-7053 . Bibcode : 2010PNAS..107.7048H . doi : 10.1073/pnas.1000429107 . PMC 2872447. PMID 20351291 .  
  8. 1 2 3 أولانوفسكي، ن.؛ فينتون، م.ب.؛ تسوار، أ.؛ كورين، س. (2004). "ديناميكيات تجنب التشويش لدى الخفافيش التي تستخدم تحديد الموقع بالصدى" . وقائع الجمعية الملكية ب: العلوم البيولوجية . 271 (1547): 1467-1475 . doi : 10.1098/rspb.2004.2750 . PMC 1691745. PMID 15306318 .  
  9. 1 2 جيلام، إي. إتش؛ أولانوفسكي، إن؛ مكراكين، جي. إف (2007). "تجنب التشويش السريع في السونار الحيوي" . وقائع الجمعية الملكية ب: العلوم البيولوجية . 274 (1610): 651-660 . doi : 10.1098/rspb.2006.0047 . PMC 2197216. PMID 17254989 .  
  10. ↑ تشيو، سي.؛ شيان، دبليو.؛ موس، سي إف (2008). "الطيران في صمت: الخفافيش التي تستخدم تحديد الموقع بالصدى تتوقف عن إصدار الأصوات لتجنب التشويش على السونار" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم . 105 (35): 13116-13121 . Bibcode : 2008PNAS..10513116C . doi : 10.1073/pnas.0804408105 . PMC 2529029. PMID 18725624 .  
  11. ↑ باربر، جيه آر (2006) . "استجابات عثة النمر لهجوم خفاش مُحاكى: التوقيت ودورة العمل". مجلة علم الأحياء التجريبي . 209 (14): 2637-2650 . doi : 10.1242/jeb.02295 . PMID 16809455. S2CID 11687445 .  
  12. هريستوف ، ن . إي؛ وكونر، و. إي. (2005). "استراتيجية الصوت: التحذير الصوتي في سباق التسلح بين الخفافيش وعثة النمر". ناتورفيسنشافتن . 92 ( 4): 164-169 . Bibcode : 2005NW.....92..164H . doi : 10.1007/s00114-005-0611-7 . PMID 15772807. S2CID 18306198 .  
  13. 1 2 كوركوران، آرون جيه؛ جيه آر باربر؛ دبليو إي كونر (2009). "عثة النمر تُشوش على سونار الخفافيش". مجلة ساينس . 325 (5938): 325-327 . Bibcode : 2009Sci...325..325C . doi : 10.1126/science.1174096 . PMID 19608920. S2CID 206520028 .  
  14. ↑ كوركوران، آرون جيه؛ وكونر، دبليو إي (2012). "التشويش على السونار في الميدان: فعالية وسلوك دفاع فريد ضد الفريسة" . مجلة علم الأحياء التجريبي . 215 (24): 4278-4287 . doi : 10.1242/jeb.076943 . PMID 23175526. S2CID 16169332 .  
  15. ↑ دانينغ، دي سي؛ رويدر، كيه دي (1965). "أصوات العث وسلوك الخفافيش في اصطياد الحشرات". مجلة ساينس . 147 (3654): 173-174 . Bibcode : 1965Sci...147..173D . doi : 10.1126 /science.147.3654.173 . PMID 14220453. S2CID 12047544 .  
  16. 1 2 دانينغ، دوروثي سي. (1968). "أصوات تحذيرية من العث" . Zeitschrift für Tierpsychologie . 25 (2): 125-138 . دوى : 10.1111/j.1439-0310.1968.tb00008.x . بميد 5693332 . S2CID 39971232 .  
  17. ↑ رودر، كينيث د. (1967). الخلايا العصبية وسلوك الحشرات (طبعة منقحة، 1. طبعة غلاف ورقي من مطبعة جامعة هارفارد). كامبريدج، ماساتشوستس [ua]: مطبعة جامعة هارفارد. ISBN  978-0-674-60801-6.
  18. ↑ فولارد، جيمس هـ.؛ فينتون، م. بروك؛ سيمونز، جيمس أ. (1979). "تشويش تحديد الموقع بالصدى لدى الخفافيش: نقرات عث الأركتيد". المجلة الكندية لعلم الحيوان . 57 (3): 647-649 . doi : 10.1139/z79-076 .
  19. ↑ فولارد، جيه إتش؛ سيمونز، جيه إيه؛ سايلانت، بي إيه (1994). "تشويش تحديد الموقع بالصدى لدى الخفافيش: عثة النمر دوغبان (Cycnia tenera) تُزامن نقراتها مع نداءات الهجوم النهائية للخفاش البني الكبير (Eptesicus fuscus)" . مجلة علم الأحياء التجريبي . 194 (1): 285-298 . doi : 10.1242/jeb.194.1.285 . PMID 7964403 . 
  20. ↑ سورليك، آن ماري؛ ميلر، لي أ. (1985). "تأثير نقرات عثة الأركتيد على تحديد الموقع بالصدى لدى الخفافيش؛ تشويش أم تحذير؟". مجلة علم وظائف الأعضاء المقارن أ . 156 (6): 831-843 . doi : 10.1007/BF00610835 . S2CID 25308785 . 
  21. ↑ راتكليف، جيه إم؛ جيه إتش فولارد (2005). "الوظيفة التكيفية لنقرات عثة النمر في مواجهة الخفافيش التي تستخدم تحديد الموقع بالصدى: منهج تجريبي وتركيبي" . مجلة علم الأحياء التجريبي . 208 (24): 4689-4698 . doi : 10.1242/jeb.01927 . PMID 16326950. S2CID 22421644 .  
  22. ↑ ميلر، لي أ. (1991). "يمكن لنقرات عثة أركتيد أن تقلل من دقة تمييز فروق المدى لدى الخفافيش البنية الكبيرة، إيبتيسيكوس فوسكوس، التي تستخدم تحديد الموقع بالصدى". مجلة علم وظائف الأعضاء المقارن أ . 168 (5): 571-579 . doi : 10.1007/BF00215079 . PMID 1920158. S2CID 24284623 .  
  23. ↑ توغارد، ج.؛ كاسيداي، ج.هـ.؛ كوفي، إ. (1998). "عثّات الأركتيد وتحديد الموقع بالصدى لدى الخفافيش: نقرات واسعة النطاق تتداخل مع الاستجابات العصبية للمنبهات السمعية في نوى الشريط الجانبي للخفاش البني الكبير". مجلة علم وظائف الأعضاء المقارن أ . 182 (2): 203-215 . doi : 10.1007/s003590050171 . PMID 9463919. S2CID 20060249 .  
  24. ↑ روبين، جولييت جيه؛ هاميلتون، كريس أ؛ ماكلور، كريس جيه دبليو؛ تشادويل، براد أ؛ كاواهارا، أكيتو واي؛ باربر، جيسي آر. (يوليو 2018). "تطور الأوهام الحسية المضادة للخفافيش لدى العث" . مجلة ساينس أدفانسز . 4 (7) eaar7428. Bibcode : 2018SciA....4.7428R . doi : 10.1126 / sciadv.aar7428 . ISSN 2375-2548 . PMC 6031379. PMID 29978042 .   
  25. ↑ كاواهارا، أكيتو ي.؛ باربر، جيسي ر. (19 مايو 2015). "إيقاع ونمط إنتاج الموجات فوق الصوتية المضادة للخفافيش والتشويش على السونار في إشعاع عثة الصقر المتنوع" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم . 112 (20): 6407-6412 . Bibcode : 2015PNAS..112.6407K . doi : 10.1073/pnas.1416679112 . ISSN 0027-8424 . PMC 4443353. PMID 25941377 .   
  26. ↑ باربر، جيسي ر.؛ بلوتكين، ديفيد؛ روبين، جولييت ج.؛ هومزياك، نيكولاس ت.؛ ليفيل، برايان س.؛ هوليهان، بيتر ر.؛ مينر، كريستي أ.؛ برينهولت، جيسي و.؛ كويرك-رويال، براندت؛ بادرون، بابلو سيباستيان؛ نونيز، ماتياس؛ كاواهارا، أكيتو ي. (2022-06-21). "إنتاج الموجات فوق الصوتية المضادة للخفافيش في العث واسع الانتشار عالميًا وتطوريًا" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 119 (25) e2117485119. Bibcode : 2022PNAS..11917485B . doi : 10.1073/pnas.2117485119 . ISSN 0027-8424 . PMC 9231501. PMID 35704762 .​   
  27. ↑ كوركوران، آرون (2010). ""أصوات عثة النمر المضادة للخفافيش: الشكل والوظيفة"" . Current Zoology . 56 (3): 358–369 . doi : 10.1093/CZOOLO/56.3.358 . S2CID 56299073 . 
  28. ↑ فرنانديز، واي؛ داودي، إن جيه؛ كونر، دبليو إي (15 سبتمبر 2022). "أصوات العثة ذات دورة التشغيل العالية تُشوش على تحديد الموقع بالصدى لدى الخفافيش: الخفافيش تُقاوم ذلك بتغييرات تعويضية في مدة الطنين" . مجلة علم الأحياء التجريبي . 225 (18). doi : 10.1242/jeb.244187 . PMC 9637272. PMID 36111562 .  
  29. ↑ شيفزاك، جيه إم؛ إي. أرنيت (2007). "نتائج الاختبارات الميدانية لرادع صوتي محتمل للحد من نفوق الخفافيش بسبب توربينات الرياح" (ملف PDF) . تقرير غير منشور . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 5 سبتمبر 2015. تم الاطلاع عليه بتاريخ 12 مايو 2013 .