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- 不止回聲定位!微型傳感器揭秘蝙蝠在光亮中靠 “視聽(tīng)協(xié)同” 高效捕獵
- 來(lái)源:Jan Zwilling,萊布尼茨動(dòng)物園和野生動(dòng)物研究所 發(fā)表于 2025/9/11
提起蝙蝠,人們總會(huì)聯(lián)想到它們?cè)谄岷谝雇砝,靠發(fā)射高頻超聲波、接收反射信號(hào)導(dǎo)航的 “回聲定位” 絕技。長(zhǎng)期以來(lái),科學(xué)界也普遍認(rèn)為,蝙蝠的視覺(jué)僅能感知微弱光線,不足以支撐精準(zhǔn)捕獵,完全依賴聽(tīng)覺(jué)完成夜間捕食。但近日,一項(xiàng)借助微型傳感器開(kāi)展的研究顛覆了這一認(rèn)知 —— 來(lái)自丹麥奧胡斯大學(xué)和德國(guó)萊布尼茨動(dòng)物園與野生動(dòng)物研究所的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn),普通夜蝠(Nyctalus noctula)在有光環(huán)境下捕獵時(shí),會(huì)巧妙結(jié)合視覺(jué)與聽(tīng)覺(jué),不僅減少了回聲定位的使用頻率,還將捕獵速度提升了 50%,展現(xiàn)出遠(yuǎn)超預(yù)期的感官靈活性。該研究成果已發(fā)表在《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)上。
為了近距離觀察蝙蝠的捕獵行為,研究團(tuán)隊(duì)為 21 只普通夜蝠配備了 “微型傳感套件”—— 這套設(shè)備集成了光傳感器、超聲波記錄儀和運(yùn)動(dòng)追蹤器,體積小巧到不會(huì)影響蝙蝠的正常飛行,卻能高精度捕捉關(guān)鍵數(shù)據(jù):環(huán)境的亮度變化、蝙蝠發(fā)射的超聲波頻率與間隔、翅膀拍打的力度和頻率,以及飛行速度。通過(guò)分析這些數(shù)據(jù),科學(xué)家得以清晰對(duì)比蝙蝠在 “通勤”(在棲息地與捕獵區(qū)之間移動(dòng))和 “捕獵” 兩種行為中,對(duì)不同光環(huán)境的適應(yīng)策略。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,蝙蝠的行為差異極具針對(duì)性:在 “通勤” 狀態(tài)下,無(wú)論環(huán)境亮度如何變化,它們的回聲定位模式和飛行節(jié)奏都保持穩(wěn)定,似乎僅需固定的感官策略就能完成長(zhǎng)距離移動(dòng);但進(jìn)入 “捕獵” 狀態(tài)后,光環(huán)境的影響立刻顯現(xiàn)。在有光(如黃昏、人工弱光)的環(huán)境中,普通夜蝠發(fā)射超聲波的頻率比黑暗環(huán)境減少了一半,同時(shí),這些超聲波的音量卻提高了 7 分貝;更令人意外的是,它們的捕獵速度從黑暗中的平均 5.2 米 / 秒,提升到了光亮環(huán)境下的 7.9 米 / 秒 —— 相當(dāng)于快了近 50%,且捕捉獵物的成功率絲毫沒(méi)有下降。
“蝙蝠在有光時(shí)減少聲學(xué)追蹤,并非放棄精準(zhǔn)定位,而是用視覺(jué)信息填補(bǔ)了空缺! 研究第一作者、現(xiàn)任職于奧胡斯大學(xué)的勞拉・斯蒂德肖爾特(Laura Stidsholt)解釋道。原來(lái),普通夜蝠雖為夜行性動(dòng)物,卻保留了感知人類可見(jiàn)光譜的視覺(jué)能力。在有光環(huán)境下,它們的眼睛能捕捉到昆蟲(chóng)的移動(dòng)軌跡,無(wú)需頻繁發(fā)射超聲波就能鎖定目標(biāo);而提高超聲波音量,則是為了在需要時(shí)快速確認(rèn)獵物位置,避免因視覺(jué)判斷偏差錯(cuò)失機(jī)會(huì)。與此同時(shí),蝙蝠還會(huì)通過(guò)更有力的翅膀拍打調(diào)整飛行姿態(tài),以更快速度接近正在逃跑的昆蟲(chóng) —— 這種 “視覺(jué)找目標(biāo)、聽(tīng)覺(jué)補(bǔ)細(xì)節(jié)、運(yùn)動(dòng)提效率” 的協(xié)同模式,讓它們?cè)诠饬林谐蔀楦咝У牟东C者。
這一發(fā)現(xiàn)直接挑戰(zhàn)了此前 “蝙蝠黃昏視覺(jué)不足以支撐精準(zhǔn)捕獵” 的傳統(tǒng)觀點(diǎn)。萊布尼茨研究所進(jìn)化生態(tài)學(xué)部門(mén)負(fù)責(zé)人克里斯蒂安・福格特(Christian Voigt)指出:“普通夜蝠在黃昏時(shí)分異;钴S,正是因?yàn)榇藭r(shí)的光線強(qiáng)度最適合它們結(jié)合回聲定位與視覺(jué) —— 這是我們首次直接證明,蝙蝠會(huì)在毫秒級(jí)的捕獵互動(dòng)中,整合兩種感官信息捕捉獵物。” 這種感官靈活性不僅體現(xiàn)了蝙蝠對(duì)環(huán)境的超強(qiáng)適應(yīng)能力,也為動(dòng)物行為學(xué)研究提供了新視角:許多夜行性動(dòng)物的感官系統(tǒng),或許比人類想象的更復(fù)雜、更多元。
從技術(shù)層面看,微型傳感器的應(yīng)用成為此次研究的關(guān)鍵。過(guò)去,科學(xué)家觀察蝙蝠捕獵多依賴遠(yuǎn)距離觀測(cè)或?qū)嶒?yàn)室模擬,難以精準(zhǔn)記錄野外環(huán)境下的實(shí)時(shí)行為;而這套 “迷你設(shè)備” 如同給蝙蝠裝上了 “數(shù)據(jù)記錄儀”,讓高分辨率的感官與運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)得以捕捉,才揭開(kāi)了 “視聽(tīng)協(xié)同” 的秘密。未來(lái),類似的微型傳感技術(shù)或許還能用于研究其他夜行性動(dòng)物(如貓頭鷹、夜鷹)的感官策略,進(jìn)一步豐富人類對(duì)動(dòng)物適應(yīng)黑暗環(huán)境機(jī)制的認(rèn)知。
對(duì)于普通夜蝠而言,“視聽(tīng)結(jié)合” 的捕獵方式不僅提升了效率,更可能是一種 “節(jié)能策略”—— 減少超聲波發(fā)射意味著降低能量消耗,尤其在食物資源有限的季節(jié),這種適應(yīng)能力能幫助它們更好地生存。而對(duì)人類來(lái)說(shuō),這項(xiàng)研究的意義不止于了解蝙蝠:它提示我們,生物的感官系統(tǒng)往往存在 “隱藏技能”,這些經(jīng)過(guò)自然選擇打磨的協(xié)同策略,或許還能為仿生技術(shù)提供靈感,比如設(shè)計(jì)更靈活的導(dǎo)航機(jī)器人,或研發(fā)適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境的多傳感器設(shè)備。
當(dāng)蝙蝠在黃昏的天空中輕盈穿梭,它們不僅在捕捉昆蟲(chóng),更在演繹著一場(chǎng)感官協(xié)同的精妙 “舞蹈”。這項(xiàng)研究讓我們看到,即便是被認(rèn)為 “依賴單一感官” 的動(dòng)物,也能在自然選擇中演化出多元的適應(yīng)策略 —— 而探索這些隱藏的智慧,正是生命科學(xué)研究最迷人的地方。
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