Ученые расшифровали звуки, которые издает опасный вредитель соевый долгоносик Rhyssomatus nigerrimus, и выявили два различных акустических паттерна. Открытие поможет создать ловушки для акустического мониторинга.
Взрослые особи Rhyssomatus nigerrimus, вредителя, известного как соевый долгоносик, издают специфические звуки во время спаривания. Исследователи выявили два различных акустических паттерна. Это открытие позволяет исследователям изучить развитие акустических ловушек.
В Мексике соевый долгоносик наносит значительный экономический ущерб. У вредителя моновольтинный цикл развития. Взрослые особи появляются после весенних дождей и используют альтернативные растения-хозяева, прежде чем мигрировать на соевые посевы. В полевых условиях этот вид часто встречается в скоплениях на стручках растений, где и происходит спаривание. Самки откладывают яйца в стручках.
Во время этого процесса взрослые особи издают звуки низкой интенсивности. Анатомический механизм, ответственный за формирование звука у R. nigerrimus, относится к элитротергальному типу, уже описанному у других долгоносиков. При этом насекомое трётся надкрыльями о брюшко. Эта структура создаёт вибрации, распространяющиеся в виде звука. У некоторых видов эта эмиссия может также возникать в ответ на хищников.
Исследователи Андреа Джойс, Изабель Дельгадо, Фабиан Гонсалес и Гильермо Лопес-Гильен провели лабораторные эксперименты с группами из трёх, пяти и десяти насекомых, разделённых по полу. Звуки записывались петличным микрофоном и анализировались с помощью специального программного обеспечения.
Выявились два акустических паттерна: «парный чирик» (два коротких звуковых импульса) и «серия чириканий» (быстрая последовательность импульсов). Второй паттерн чаще встречался в более крупных группах самцов и в более мелких группах самок.
Группы самцов издавали парные чириканье во всех протестированных конфигурациях. Длительность первого «чирика» варьировалась от 30,8 миллисекунд (мс) в группах из 10 особей до 51,1 мс в группах из пяти особей. Это различие было статистически значимым. Основная частота второго чирика была выше в более крупных группах (2591 Гц в группах из десяти особей против 1206 Гц в группах из пяти особей).
Интервал между звуками оставался относительно стабильным и составлял от 26 до 33 мс. Продолжительность и частота второго звукового сигнала также варьировались, но статистически значимых различий между группами не наблюдалось.
Самки также издавали парные чириканье во всех группах. Длительность первого чирика варьировалась от 37,1 мс (десять самок) до 68,3 мс (три самки) без статистически значимых различий. Основная частота колебалась незначительно. Интервал между импульсами также не демонстрировал значительных изменений.
Последовательность щебетанья была обнаружена в половине записей групп из десяти и пяти самцов. Только одна группа из трёх самцов воспроизвела этот звук. В среднем последовательность состояла из четырёх-десяти щебетаний длительностью от 26,6 до 35,8 мс. Частота третьего щебетания была выше в группах из пяти особей (1836 Гц), чем в группах из десяти особей (818 Гц), что является статистически значимым различием.
В случае самок поведение было обратным. Ни одна группа из десяти самок не воспроизводила серии чириканий. Только одна запись в группах из пяти особей и четыре записи в группах из трёх особей продемонстрировали эту закономерность. Серии, издаваемые самками в небольших группах, имели более длинные межимпульсные интервалы, но более низкую частоту (примерно 212 Гц), что указывает на другую функцию.
Отсутствие звуков в изолированных группах или парах взрослых особей, наблюдавшееся в ходе предварительных тестов, указывает на то, что их эмиссия зависит от социального взаимодействия. Исследователи выдвинули гипотезу о функции этих звуков. Парный паттерн может служить видоспецифичным сигналом, важным для брачного общения. Серия же щебетаний, с другой стороны, может быть связана со стрессом или конкуренцией между самцами.
Стандартизация звуков в разных конфигурациях групп, при незначительной вариабельности большинства параметров, подтверждает гипотезу о том, что парный щебет является акустической подписью вида. Этот тип сигнализации может быть использован в технологиях мониторинга.
Системы акустического обнаружения уже используются для борьбы с вредителями в хранилищах. Сочетание датчиков с алгоритмами распознавания образов позволяет идентифицировать виды по характерным звукам. В случае соевого долгоносика уникальность парного образца в контексте агрегации может позволить его идентифицировать в полевых условиях.
Кроме того, использование акустических ловушек сократит потребность в инсектицидах, что соответствует комплексным стратегиям борьбы с вредителями. Внедрение таких инструментов зависит от разработки устройств, способных улавливать сигналы низкой интенсивности в шумных условиях, например, на посевах товарных культур.
В ходе испытаний звуки долгоносиков записывались с помощью петличных микрофонов, прикреплённых к мобильным телефонам, помещённых в пластиковые трубки. Анализ проводился с частотой дискретизации 44 100 Гц и окнами Хэмминга, стандартными для биоакустических исследований. Каждая запись длилась одну минуту.
Для сравнения акустических параметров исследователи использовали статистические методы, такие как дисперсионный анализ (ANOVA) и анализ Краскела–Уоллиса. Наиболее значительные различия наблюдались в длительности и частоте звуков, издаваемых более крупными группами самцов, что указывает на влияние внутривидовой конкуренции.
Стандартизация парных чириканий контрастирует с изменчивостью серий чириканий. Это различие указывает на разные функции двух звуковых паттернов. Предварительная интерпретация данных позволяет предположить, что первый играет репродуктивную роль, а второй отражает ситуации конфликта или угрозы.
Источник: Revista Cultivar. На фото вы видите стадии развития Rhyssomatus nigerrimus на соевых бобах: (a) взрослая особь; (b) яйцо; (c) личинка; и (d) куколка. Источник: doi.org/10.1653/024.095.0247