Samara Journal of ScienceSamara Journal of ScienceСамарский научный вестник2309-43702782-3016Samara State University of Social Sciences and Education51653610.55355/snv2023121117Biological SciencesБиологические наукиResearch ArticleA comparative characterization of recording devices for vibration signals on the example of Heterocerus fenestratus (Thunberg, 1784) (Coleoptera: Heteroceridae)Сравнительная характеристика записывающих устройств для вибрационных сигналов на примере Heterocerus fenestratus (Thunberg, 1784) (Coleoptera: Heteroceridae)RodionovaElena YurievnaРодионоваЕлена Юрьевна
Russian Federation

lecturer of Zoology Department

преподаватель кафедры зоологии

rigaey@gmail.comKuban State UniversityКубанский государственный университет290620231211111162906202329062023Copyright ©; 2023, Rodionova E.Y.Copyright ©; 2023, Родионова Е.Ю.2023Rodionova E.Y.Родионова Е.Ю.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://snv63.ru/2309-4370/article/view/516536

Works on vibration communication for Orthoptera and Hemiptera are widely known in Russian literature. Basically, the piezoelectric adapter GZK-661 or the electromagnetic transducer GZM-105 are used for recording this communication. The use of these devices does not give satisfactory results when recording insects smaller than 1 cm. In this paper we consider a comparative characteristic of recording devices based on the piezoelectric transducer GZK-661, electromagnetic transducer GZM-105 and electrodynamic head eas15s02m when recording vibration communication of near-water rigid-winged Heterocerus fenestratus (Thunberg, 1784) (Coleoptera: Heteroceridae). A comparative analysis of the efficiency of the three transducers considered in this paper shows that the transducer based on the electrodynamic loudspeaker head used as a signal source (reverse mode of operation) has the best characteristics. In addition, the shielded magnetic system of the dynamic head provides high magnetic induction in the working gap and insensitivity to inductions from external electromagnetic fields. 176 stress signals were recorded for males and 189 for females. The range of dominant frequencies ranged from 857,29 to 1002,01 Hz for males and from 898,04 to 1189,12 Hz for females.

В русскоязычной литературе достаточно широко известны работы по вибрационной коммуникации для Orthoptera и Hemiptera. В основном для записи данной коммуникации используют пьезоэлектрический адаптер ГЗК-661 или электромагнитный преобразователь ГЗМ-105. Использование данных устройств не дают удовлетворительных результатов при записи насекомых меньше 1 см. В данной статье рассматривается сравнительная характеристика записывающих устройств на основе пьезоэлектричсекого преобразователя ГЗК-661, электромагнитного преобразователя ГЗМ-105 и электродинамической головки eas15s02m при записи вибрационной коммуникации околоводного жесткокрылого Heterocerus fenestratus (Thunberg, 1784) (Coleoptera: Heteroceridae). Сравнительный анализ эффективности трех рассмотренных в данной статье преобразователей показывает, что наилучшими характеристиками обладает преобразователь на основе электродинамической головки громкоговорителя, используемого в качестве источника сигнала (обратный режим работы). Помимо этого, экранированная магнитная система динамической головки обеспечивает высокую магнитную индукцию в рабочем зазоре и нечувствительность к наводкам от внешних электромагнитных полей. Было проанализировано 176 значений стрессовых сигналов для самца и 189 для самок. Диапазон доминантных частот имел разброс от 857,29 до 1002,01 Гц для самцов и от 898,04 до 1189,12 Гц для самок.

vibration communicationdetectorsHeteroceridaestress signalsbeetlespiezoelectric transducerelectromagnetic converterelectrodynamic speaker driverstridulatory fileplectrumstridulationвибрационная коммуникациядатчикиHeteroceridaeсигналы стрессажесткокрылыепьезоэлектрический преобразовательэлектромагнитный преобразовательэлектродинамическая головкастридуляционный файлплектрстридуляцияThe article is published with the support of the Russian Foundation for Basic Research grant “Bioacoustic features of signals of near-aquatic and aquatic beetles (Coleoptera: Hydrophilidae, Heteroceridae) in the context of their behavior” (project no. 20-34-90022).Статья публикуется при поддержке гранта РФФИ «Биоакустические особенности сигналов околоводных и водных жесткокрылых (Coleoptera: Hydrophilidae, Heteroceridae) в контексте их поведения» (проект № 20-34-90022).Морозов В.П., Занимательная биоакустика. Изд. 2-е, доп., перераб. М.: Знание, 1987. 208 с.Romer H. Environmental and biological constraints for the evolution of long-range signaling and hearing in acoustic insects // Philosophical Transactions of the Royal Society of London B: Biological Sciences. 1993. Vol. 340. P. 179–185. DOI: 10.1098/rstb.1993.0056.Forrest T.G. Acoustic communication and baffling behaviors of crickets // The Florida Entomologist. 1982. Vol. 65, iss. 1. P. 33–44. DOI: 10.2307/3494144.van Staaden M.J., Romer H. Sexual signalling in bladder grasshoppers: tactical design for maximizing calling range // Journal of Experimental Biology. 1997. Vol. 200, iss. 20. P. 2597–2608. DOI: 10.1242/jeb.200.20.2597.Aicher B., Tautz J. Vibrational communication in the fiddler crab, Uca pugilator. 1. Signal transmission through the substratum // Journal of Comparative Physiology A: Sensory, Neural, and Behavioral Physiology. 1990. Vol. 166. P. 345–353. DOI: 10.1007/bf00204807.Жантиев Р.Д. Биоакустика насекомых. М.: Изд-во МГУ, 1981. 256 с.Wessel A. Stridulation in the Coleoptera – an overview // Insect sounds and communication Physiology, behavior, ecology and evolution / eds. S. Drosopoulos, M.F. Claridge. London; New York: Taylor & Francis; Boca Raton, 2006. P. 397–403.Van Tassell E.R. An audiospectrographic study of stridulation as an isolating mechanism in the genus Berosus (Coleoptera: Hydrophilidae) // Annals of the Entomological Society of America. 1965. Vol. 58, iss. 4. P. 407–413. DOI: 10.1093/aesa/58.4.407.Schuster J.C. Acoustical signals of passalid beetles: complex repertoires // Florida Entomologist. 1983. Vol. 66, iss. 4. P. 486–496. DOI: 10.2307/3494020.Reyes-Castillo P., Jarman M. Some notes on larval stridulation in neotropical Passalidae (Coleoptera: Lamellicornia) // The Coleopterists Bulletin. 1980. Vol. 34, iss. № 3. P. 263–270.Schmitt M., Traue D. Morphological and bioacoustic aspects of stridulation in Criocerinae (Coleoptera, Chrysomelidae) // Zoologischer Anzeiger – a Journal of Comparative Zoology. 1990. Vol. 225, iss. 5/6. P. 225–240.Kerchev I.A. Interspecific differences of stridulatory signals in three species of bark beetles from the genus Polygraphus Er. (Coleoptera: Curculionidae, Scolytinae) inhabiting the island of Sakhalin // PeerJ. 2020. DOI: 10.7717/peerj.8281.Di Giulio A., Maurizi E., Barbero F., Sala M., Fattorini S., Balletto E., Bonelli S. The pied piper: a parasitic beetle’s melodies modulate ant behaviours // PLoS One. 2015. Vol. 10, iss. 7. DOI: 10.1371/journal.pone.0130541.Рига Е.Ю., Аникин В.В. Акустические сигналы при коммуникации муравьёв рода Formica (Hymenoptera: Formicidae) и жуков рода Scydmaenus (Coleoptera: Staphylinidae) // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2016. Т. 16, вып. 4. С. 428–433. DOI: 10.18500/1816-9775-2016-16-4-428-433.Шестаков Л.С., Эль Хашаш А. Перспективы использования данных о вибрационной коммуникации для разработки безопасных методов контроля численности насекомых // Сенсорные системы. 2021. Т. 35, № 1. С. 38–42. DOI: 10.31857/s023500922101008x.Yack J.E., Smith M.L., Weatherhead P.J. Caterpillar talk: acoustically mediated territoriality in larval Lepidoptera // Proceedings of the National Academy of Sciences. 2001. Vol. 98, iss. 20. P. 11371–11375. DOI: 10.1073/pnas.191378898.Yack J.E. The structure and function of auditory chordotonal organs in insects // Microscopy Research & Technique. 2004. Vol. 63, iss. 6. P. 315–337. DOI: 10.1002/jemt.20051.Hofstetter R.W., Aflitto N., Bedoya C.L., Yturralde K., Dunn D.D. Vibrational behavior in bark beetles: applied aspects // Biotremology: studying vibrational behavior / eds. P.S.M. Hill, R. Lakes-Harlan, V. Mazzoni, P.M. Narins, M. Virant-Doberlet, A. Wessel. Cham: Springer Nature, 2019. P. 415–435. DOI: 10.1007/978-3-030-22293-2_21.Шестаков Л.С. Сравнительный анализ вибрационных сигналов 16 видов клопов-щитников семейства Pentatomidae (Heteroptera) // Зоологический журнал. 2015. Т. 94, № 3. С. 320–335. DOI: 10.7868/s0044513415030125.Бенедиктов А.А. Акустическая сигнализация прыгунчиков рода Tetrix (Orthoptera, Tetrigidae) // Зоологический журнал. 1998. Т. 77, № 9. С. 1021–1025.Бенедиктов А.А. Новые данные о вибросигнализации прямокрылых семейства Tetrigidae (Orthoptera) // Устойчивое развитие континента Азия. Функциональная экология. Биосферные исследования: тр. VII Убсунурского междунар. симпозиума. 20–24 сентября 2001 г., г. Кызыл / отв. ред. В.В. Бугровский, В.С. Хруцкий. М.: Слово, 2002. С. 97–106.Бенедиктов А.А. Вибрационные сигналы прямокрылых насекомых семейства Tetrigidae (Orthoptera) // Труды Русского энтомологического общества. 2005. Т. 76. С. 131–140.Бенедиктов А.А. Вибрационные сигналы прыгунчика Paratettix uvarovi Semenov, 1915 (Orthoptera: Tetrigoidea) из Теберды (Россия) // Кавказский энтомологический бюллетень. 2014. Т. 10, № 1. С. 23–25.Гаранин М.В., Журавлев В.И., Кунегин С.В. Системы и сети передачи информации: учеб. пособие. М.: Радио и связь, 2001. 336 с.Шкритек П. Справочное руководство по звуковой схемотехнике: методы расчета, способы измерений разработка схем, цифровая обработка звуковых сигналов / пер. с нем. И.Д. Гурвица. М.: Мир, 1991. 446 с.Зернов Н.В., Карпов В.Г. Теория радиотехнических цепей. 2-е изд., перераб. и доп. Л.: Энергия. Ленингр. отд-ние, 1972. 816 с.Sazhnev A.S. On the position of Heteroceridae (Insecta: Coleoptera) in food webs in riparian communities // Ecosystem Transformation. 2018. Vol. 1, № 1. P. 49–56. DOI: 10.23859/estr-180121.Greenfield M.D. Evolution of acoustic communication in insects // Insect Hearing. Vol. 55 / eds. G. Pollack, A. Mason, A. Popper, R. Fay. Cham: Springer, 2016. P. 17–47. DOI: 10.1007/978-3-319-28890-1_2.Erichson W.F. Heteroceridae MacLeay // Naturgeschichte der Insecten Deutschlands. Coleoptera. Berlin, 1848. Bd. 3, № 1. P. 538–551.Schiodte J.C. On the tunneling coleopterous genera Bledius, Heterocerus, Dyschirius, and their Danish species // Annals and Magazine of Natural History. 1867. Vol. 20, iss. 115. P. 30–43. DOI: 10.1080/00222936708562714.Gahan C.J., Gahan C.J.X. Stridulating organs in Coleoptera // Transactions of the Royal Entomological Society of London. 1900. Vol. 48, № 3. P. 433–452.Голуб В.Б., Цуриков М.Н., Прокин А.А. Коллекции насекомых: сбор, обработка и хранение материала. М.: Товарищество научных изданий КМК, 2012. 339 с.Волощенко Ю.И., Мартюшев Ю.Ю., Никитина И.И. Основы радиоэлектроники: учеб. пособие / под ред. Г.Д. Петрухина. М.: Изд-во МАИ, 1993. 415 с.