Dit artikel werd oorspronkelijk gepresenteerd op Gesprek.
April in de Florida Panhandle. Het was heet, vochtig en er stak een storm op. Maar als pas afgestudeerde was ik opgelucht dat ik aan mijn eerste meedogenloze winter in Minnesota kon ontsnappen. Ik vergezelde mijn adviseur, Paloma Gonzalez-Bellido, bij het project dat uiteindelijk mijn Ph.D. werk. Buiten in het struikgewas schoten mijn ogen bij elke beweging, op zoek naar een insect dat dol was op glimmende kralen.
Laphria-saffraan, ook wel roofvliegen genoemd, zijn grote zwart-gele vliegen. Het grootste deel van het hoofd van de lafria bestaat uit zijn grote ogen, waartussen zich een enorme slurf bevindt: een lang, buisvormig mondstuk dat een krachtig gif kan afgeven dat prooien in een oogwenk kan uitschakelen.
De foto’s die Paloma me liet zien voordat we daar aankwamen, waren weliswaar prachtig, maar hielpen niet bij het zoeken naar de vlieg. Er vlogen insecten in alle richtingen en hun bewegingen waren wazig, waardoor het onmogelijk werd om enig detail te onderscheiden. Ik had maar een fractie van een seconde om erachter te komen of het ding dat ik zag een lafri was, een gele wesp met dezelfde kleur, of iets heel anders.
Ondanks hun relatief ruwe visie zijn de vliegen waar ik naar zocht veel bedrevener dan ik in het selecteren van de insecten waarop ze zich richten. Op de een of andere manier kunnen ze zich richten op hun favoriete prooi: insecten. Op basis van haar observaties in het veld vorig jaar dacht Paloma dat ze dit deden door te zoeken naar de flits van de vleugels van de kever.
Als ze gelijk had, had Laphria een ingenieuze truc gevonden die de behoefte aan snelheid, precisie en specificiteit in evenwicht bracht. Hier zijn enkele aanwijzingen die we ontdekten in de geheimen van hun succes.
Achterste flits
Paloma heeft eerder andere roofinsecten bestudeerd, zoals libellen en huurmoordenaars. Hun samengestelde ogen geven niet veel details over de visuele wereld, waardoor ze kunnen worden misleid om op eenvoudige kralen te jagen alsof insecten hun prooi zijn.
Maar toen Paloma dezelfde behendigheid op de lafri probeerde, accepteerden ze de effen zwarte kralen niet. Ze achtervolgden alleen pure kralen.
Een groot verschil tussen laphria en andere roofdieren die Paloma heeft onderzocht, is dat het kieskeurige eters zijn. Hun keuze is bugs. Dus speculeerden Paloma en onze medewerker, Jennifer Talley, dat de reden dat Laphrike zich aangetrokken voelen tot glimmende kralen, is omdat ze licht reflecteren en flitsen als de schone vleugels van een kever.
In Florida hebben we dit idee getest door effen zwarte kralen te vervangen door een paneel met LED-lampjes die we konden programmeren om achtereenvolgens te knipperen op een frequentie die overeenkwam met de vleugelslag van de kever, die ergens tussen de 80 en 120 slagen per seconde kon liggen. .
In het buitenverblijf plaatste Paloma de bandietenvliegen die ze eerder had gevangen, de een na de ander op een boomstam. Buiten controleerden Jennifer en ik het LED-paneel voor de boomstam en de hogesnelheidscamera’s die de actie registreerden.
De LED-pixels flitsten achtereenvolgens en simuleerden een bewegend doel. Laphria volgde de lichten alleen met grote belangstelling als ze met dezelfde frequentie flitsten als de insecten met hun vleugels klapten.
Maar zelfs toen onze eerste experimenten de hypothese begonnen te bevestigen, ontstond er een nieuwe puzzel. Hoe volgen vliegen hun prooi precies?
Een unieke strategie voor tracking en identificatie
Alvorens te achtervolgen, moeten alle visuele roofdieren, inclusief de laffria, de beweging van hun prooi nauwkeurig volgen. Hoewel veel dieren dit vermogen hebben, was wat we bij Laphria aantroffen, tot onze verbazing, een enigszins gewijzigde formule vergeleken met andere roofdieren. Dankzij hun strategie kunnen ze de flitsen van de vleugelbewegingen van hun prooi niet alleen nauwkeurig volgen, maar ook tellen.
Toen ik hogesnelheidsvideo’s bekeek van Lafria die knipperende LED’s en echte insecten volgde, merkte ik dat ze hun hoofden meestal in korte uitbarstingen bewogen, saccades genoemd, afgewisseld met weinig of geen andere beweging. Deze saccades zijn extreem snel en duren minder dan 40 milliseconden, en de tijd daartussen is slechts iets langer. Met het blote oog lijkt dit op continue beweging, maar onze snelle video’s laten het tegendeel zien. De mate waarin de vliegen hun hoofd bewogen tijdens elke uitbarsting was afhankelijk van de snelheid van het doelwit en hoe ver het zich van het midden van de gezichtslijn van de vlieg bevond.
Wat ze ontdekten, vertelde ons dat in plaats van het hoofd voortdurend te bewegen om de positie van het doelwit in de meest gevoelige delen van de ogen te behouden, de lafri het over het netvlies laat gaan en alleen beweegt als het onscherp is. We denken dat deze strategie hen helpt de vleugelslaande flitsen van prooien te tellen, wat hun voortdurende interesse bepaalt.
Dat wil zeggen, lafrias kennen de vleugelslagfrequentie van hun lekkerste prooi en letten daarom op bijpassende flitsen. Als het aantal flitsen overeenkomt met hun verwachtingen, zullen ze het doelwit blijven volgen nadat het uit de gevoelige zone van hun ogen is geglipt.
Om hem echter weer in beeld te krijgen, moeten ze rekening houden met zijn snelheid en waar hij voor het laatst is gezien. Omdat de grootte van de saccade overeenkomt met de snelheid van de prooi, denken we dat de kievit bijhoudt hoe snel de prooi beweegt, terwijl hij tegelijkertijd de flitsen van de vleugelslagen telt. Dus wanneer de bug uit focus raakt, weet het roofdier precies hoeveel hij zijn kop moet bewegen om opnieuw scherp te stellen.
Hoewel mensen voortdurend bewegende objecten volgen, bijvoorbeeld tijdens het sporten zoals honkbal of tennis, of zelfs alleen maar kijken naar een vogel die vliegt, is het een complex proces. Het omvat een dynamische overspraak tussen het visuele en het spierstelsel.
Ongeacht de motivatie is het doel bij het visueel volgen van doelen hetzelfde: het meest gevoelige gebied van het oog, bekend als de fovea, trainen op het object van interesse. Laphria-saffraan blijkbaar hebben ze die regel aangepast zodat ze meer over het doelwit te weten konden komen. Dankzij hun op maat gemaakte voorspellingsstrategie kunnen ze hun zeer specifieke voedingsbehoeften nauwkeurig lokaliseren en snel volgen.