Zde je to, co netopýři ‚vidět‘, když prozkoumat svět se zvukem

noc padá na Barro Colorado Island v Panamě. Zlatá záře koupe nesčetné odstíny zeleně tropického lesa. V této kouzelné hodině se obyvatelé lesa rozrůstají. Vytí opice vrčí. Ptáci klábosí. Hmyz trumpet svou přítomnost potenciálním kamarádům. Další zvuky se připojují k třepení-volání příliš vysoká pro lidské uši slyšet. Pocházejí od lovců, kteří míří do noci: netopýři.

Některé z těchto petite dravce chytit obrovský hmyz nebo dokonce i ještěrky, které se dopravovat zpět do svých úkrytů., Netopýři cítí své prostředí a najít kořist tím, že volá a poslouchá ozvěny vyrobené jako tyto zvuky odrazit objektů. Tento proces se nazývá echolokace (Ek-oh-loh-KAY-shun).

„smyslový systém, který je trochu cizí pro nás,“ říká behaviorální ekolog Inga Geipel., Studuje, jak zvířata interagují se svým prostředím na Smithsonian Tropical Research Institute v Gamboa, Panama. Geipel považuje echolokaci za procházku světem zvuku. „Je to jako v podstatě mít hudbu kolem sebe pořád,“ říká.

vzhledem k tomu, jak funguje echolokace, vědci si dlouho mysleli, že netopýři nebudou schopni najít malý hmyz sedící stále na listu. Ozvěna odrážející se od takové chyby by byla utopena zvukem odrážejícím se od listu, zjistili.netopýři nejsou slepí., Ale spoléhají na zvuk pro informace, které většina zvířat dostane očima. Po mnoho let si vědci mysleli, že to omezuje pohled netopýra na svět. Ale nové důkazy převrací některé z těchto myšlenek. Odhaluje to, jak jiné smysly pomáhají netopýrům vyplnit obrázek. S experimenty a technologií, vědci jsou stále nejlepší pohled na to, jak netopýři „vidět“ svět.

v Panamě pracuje Geipel se společným netopýrem velkým, Micronycteris microtis. „Jsem docela šťastná, že je neslyším, protože si myslím, že by byly … ohlušující,“ říká., Tito malí netopýři váží asi tolik jako mince-pět až sedm gramů (0,18 až 0,25 unce). Jsou super nadýchané a mají velké uši, poznamenává Geipel. A mají prý „nádherný, krásný“ nosový list. „Je to přímo nad nozdrami a je to druh masité chlopně ve tvaru srdce.“Tato struktura může pomoci netopýrům řídit jejich zvukový paprsek, ona a někteří kolegové našli.

Takové myšlení navrhl, netopýři nebyli schopni chytit vážky. V noci, když jsou netopýři venku, vážky “ v podstatě sedí ve vegetaci a doufají, že se nebudou jíst,“ říká Geipel. Vážky nemají uši-nemohou ani slyšet netopýr přicházející. To je nechává docela bezbranné, když sedí v tichu.

ale tým si všiml, že M. microtis se zdá, že hoduje na vážkách. „V podstatě vše, co zbylo pod hřištěm, jsou netopýří hovínka a křídla vážek,“ všiml si Geipel. Jak tedy netopýři našli na listnatém okounu hmyz?,

volání a odezva

Geipel zachytil některé netopýry a přivedl je do klece pro experimenty. Pomocí vysokorychlostní kamery sledovala se svými kolegy, jak se netopýři přiblížili k vážkám přilepeným k listům. Rozmístili mikrofony kolem klece. Tito sledovali umístění netopýrů, když letěli a telefonovali. Netopýři nikdy nelétali přímo k hmyzu, všiml si tým. Vždy se vrhli ze strany nebo dolů. To naznačovalo, že úhel přiblížení byl klíčem k vyznění jejich kořisti.,

Geipelův tým postavil robotickou hlavu netopýra. Reproduktory produkovaly zvuky, jako ústa netopýra. A mikrofon napodobil uši. Vědci hráli netopýří volání směrem k listu s vážkou a bez ní a zaznamenali ozvěny., Pohybem hlavy netopýra kolem, mapovali, jak se ozvěny změnily s úhlem.

netopýři používali listy jako zrcadla, aby odráželi zvuk, zjistili vědci. Přístup k listu hlavu a odrazy zvukového paprsku přemoci něco jiného, stejně jako vědci si mysleli. Je to podobné tomu, co se stane, když se podíváte přímo do zrcadla, zatímco držíte baterku, poznamenává Geipel. Baterka se odráží paprsek „žaluzie“ vás. Ale postavte se na stranu a paprsek se odrazí pod úhlem. To se stane, když se netopýři vrhnou pod úhlem., Velká část sonarového paprsku se odráží pryč, což netopýrům umožňuje detekovat slabé ozvěny odrážející se od hmyzu. „Myslím, že stále víme tak málo o tom, jak používat jejich echolokaci a co je tento systém schopen,“ říká Geipel.

netopýři mohou být dokonce schopni rozlišovat mezi podobně vypadajícími objekty. Například, Geipel tým má zjištěno, že netopýři se zdají být schopni říct, větvičky z hmyzu, které vypadají jako tyčinky. „Mají velmi přesné pochopení objektu, který najdou,“ poznamenává Geipel.

jak přesné?, Jiní vědci trénují netopýry v laboratoři, aby se pokusili rozmotat, jak jasně vnímají tvary.

Palm-sized štěňata

Netopýrů může naučit trik nebo dva, a zdá se, že si pracovní dobu zachází. Kate Allen je neurovědec na Johns Hopkins University v Baltimoru, Md. Přirovnává netopýry Eptesicus fuscus, se kterými pracuje, k „malým štěňatům velikosti dlaně.,“Společný název tohoto druhu, velký hnědý netopýr, je trochu nesprávným názvem. „Tělo je o velikosti kuřete, ale jejich skutečná rozpětí křídel je jako 10 palců,“ poznamenává Allen.

Allen trénuje své netopýry rozlišovat mezi dvěma objekty s různými tvary. Používá metodu, kterou používají trenéři psů. S alarmem, dělá zvuk, který posiluje spojení mezi chováním a odměnou — tu, báječný moučnými červy.

Uvnitř tmavé místnosti lemované anti-echo pěny, netopýři sedět v krabici na platformě. Čelí otevření krabice a echolokují se k objektu před nimi. Pokud je to tvar činky, trénovaný netopýr vyleze na plošinu a dostane léčbu. Ale pokud netopýr cítí kostku, měl by zůstat na místě.

kromě toho, že ve skutečnosti neexistuje žádný objekt., Allen triky její netopýry s reproduktory, které hrají ozvěny, že objekt tohoto tvaru by odrážely. Její experimenty používají některé stejné akustické triky používané hudebními producenty. S efektní software, mohou dělat píseň zvuk, jako by byl zaznamenán v katedrále echo-y. Nebo mohou přidat zkreslení. Počítačové programy to dělají změnou zvuku.

Allen zaznamenal ozvěny netopýřích hovorů, které se odrazily od skutečné činky nebo krychle z různých úhlů. Když netopýr v krabici volá, Allen používá počítačový program, aby tyto hovory změnil na ozvěny, které chce, aby netopýr slyšel., To umožňuje Allenovi řídit, jaký signál dostane netopýr. „Když jim dovolím mít fyzický předmět, mohou otočit hlavu a získat spoustu úhlů,“ vysvětluje.

Allen otestuje netopýry s úhly, které nikdy předtím nezněly. Její experiment zkoumá, zda netopýři mohou dělat něco, co většina lidí snadno udělat. Představte si objekt, jako je židle nebo tužka. Ve své mysli, můžete být schopni otočit kolem. A pokud vidíte židli sedící na zemi, víte, že je to židle bez ohledu na to, jakým směrem směřuje.,

Allenovy experimentální studie byly zpožděny pandemií coronavirus. Může jít do laboratoře jen proto, aby se starala o netopýry. Předpokládá však, že netopýři mohou objekty rozeznat, i když je vidí z nových úhlů. Proč? „Víme, že ze sledování lovu dokážou rozpoznat hmyz z jakéhokoli úhlu,“ říká.

experiment také může vědcům pomoci pochopit, kolik netopýrů potřebuje zkontrolovat objekt, aby vytvořil mentální obraz. Stačí jedna nebo dvě sady ozvěn? Nebo to trvá řadu hovorů z mnoha úhlů?

jedna věc je jasná., Chcete-li chytit hmyz na cestách, netopýr musí udělat víc, než zvednout jeho zvuk. Musí vystopovat brouka.

sledujete?

Představte si přeplněnou chodbu, možná ve škole před pandemií COVID-19. Děti spěchají mezi skříňkami a učebnami. Ale zřídka se lidé srazí. Je to proto, že když lidé vidí osobu nebo objekt v pohybu, jejich mozky předpovídají cestu, kterou bude trvat. Možná jste rychle reagoval chytit padající objekt. „Predikci používáte pořád,“ říká Clarice Dieboldová. Je biologem, který studuje chování zvířat na Johns Hopkins University., Diebold zkoumá, zda netopýři také předpovídají cestu objektu.

Allen, Diebold a její kolega Angeles Salles vyškolených netopýrů sedět na platformě. Ve svých experimentech se netopýři echolokují směrem k pohybujícímu se červci. Squirming snack je zmanipulován na motor, který ho pohybuje zleva doprava před netopýry. Fotografie ukazují, že hlavy netopýrů se vždy mírně otáčejí před cílem. Zdá se, že řídí své hovory na základě cesty, kterou očekávají, že se mealworm ujme.,

netopýři dělají totéž, i když je část cesty skrytá. To simuluje, co se stane, když hmyz letí například za stromem. Ale teď netopýři mění taktiku echolokace. Dělají méně hovorů, protože nedostávají tolik údajů o pohyblivém mealwormu.,

ve volné přírodě se stvoření ne vždy pohybují předvídatelně. Takže vědci si s moučnými červy pohybu pochopit, pokud netopýrů aktualizovat své předpovědi okamžik za okamžikem. V některých testech se mealworm pohybuje za překážkou a pak zrychluje nebo zpomaluje.

a netopýři se přizpůsobí.

když je kořist skrytá a objeví se příliš brzy nebo příliš pozdě, překvapení netopýrů se objeví ve svých hovorech, říká Diebold. Netopýři začínají častěji volat, aby získali více dat. Zdá se, že aktualizují svůj mentální model o tom, jak se mealworm pohybuje.,

to nepřekvapuje Diebold, vzhledem k tomu, že netopýři jsou kvalifikovaní lapači hmyzu. Ale také tuto schopnost nepovažuje za samozřejmost. „Předchozí práce na netopýrech hlásila, že nemohou předvídat,“ poznamenává.

kořist Kopeček

ale netopýři nemají jen vyzvednout informace přes uši. Potřebují jiné smysly, aby jim pomohli chytit grub. Batwings mají dlouhé tenké kosti uspořádané jako prsty. Membrány pokryté mikroskopickými chloupky se mezi nimi roztahují. Tyto chloupky umožňují netopýrům cítit dotek, proudění vzduchu a změny tlaku. Takové podněty pomáhají netopýrům řídit jejich let., Ale tyto vlasy mohou také pomoci netopýrům s akrobacií jídla na cestách.

Chcete-li otestovat tuto myšlenku, Brittney Boublil přišel na netopýří tělo-odstranění chloupků. Behaviorální neurovědec, Boublil pracuje ve stejné laboratoři jako Allen a Diebold. Odstranění vlasů z netopýřího křídla není tak odlišné od toho, jak se někteří lidé zbavují nežádoucích vlasů.

než se nějaké batwings nahá, Boublil trénuje své velké hnědé netopýry chytit visící mealworm. Netopýři se echolokují, když letí směrem k léčbě. Jak jdou chytit, přinášejí svůj ocas nahoru a dovnitř, pomocí jejich zadní nabrat červa., Po úlovku, ocas šlehne cenu do úst netopýra – to vše, když stále létají. „Jsou velmi talentovaní,“ říká. Boublil zachycuje tento pohyb pomocí vysokorychlostních kamer. To jí umožňuje sledovat, jak úspěšní jsou netopýři při chytání mealworms.

pak je čas na aplikaci Nair nebo Veet., Tyto produkty obsahují chemikálie, které lidé používají k odstranění nežádoucích vlasů. Mohou být drsné na jemné kůži. Boublil je tedy zředí, než je na netopýří křídlo srazí. Po jedné nebo dvou minutách otírá chemickou i vlasovou pokožku teplou vodou.

chybí, že jemné vlasy, netopýři nyní mají větší potíže chytat svou kořist. Boublil rané výsledky naznačují, že netopýři chybět červa častěji bez ocasu a křídel chlupy. Netopýři vzácní také tráví více času blížením se ke své kořisti., Boublil si myslí, že tito netopýři nedostávají tolik informací o proudění vzduchu — data, která jim mohou pomoci upravit jejich pohyby. To může vysvětlit, proč si berou čas létání kolem a echolocating.

tyto nové přístupy odhalují podrobnější obraz o tom, jak netopýři“ vidí “ svět. Mnoho raných zjištění o echolokaci — která byla objevena v padesátých letech — stále platí, říká Boublil. Ale studie s high-rychlostní kamery, fantazie mikrofony a slick software ukazují, že netopýři mohou mít sofistikovanější pohled, než se dříve předpokládalo., Řada kreativních experimentů nyní pomáhá vědcům dostat se do hlav netopýrů zcela novým způsobem.