Dit is wat vleermuizen ‘zien’ wanneer ze de wereld verkennen met geluid

nacht valt op Barro Colorado Island in Panama. Een gouden gloed baadt de ontelbare groene tinten van het tropische bos. Op dit betoverende uur worden de bewoners van het bos ruw. Brulapen grommen. Vogels kletsen. Insecten trompetten hun aanwezigheid aan potentiële partners. Andere geluiden voegen zich bij de fray-calls te hoog voor menselijke oren om te horen. Ze komen van jagers die de nacht in gaan: vleermuizen.

sommige van deze kleine roofdieren vangen enorme insecten of zelfs hagedissen die ze naar hun slaapplaats slepen., De vleermuizen voelen hun omgeving en vinden prooi door te roepen en te luisteren naar echo ‘ s gemaakt als die geluiden stuiteren van objecten. Dit proces heet echolocatie (Ek-oh-loh-KAY-shun).

Het is” een sensorisch systeem dat ons vreemd is”, zegt gedragsecoloog Inga Geipel., Ze bestudeert hoe dieren omgaan met hun omgeving aan het Smithsonian Tropical Research Institute in Gamboa, Panama. Geipel ziet echolocatie als wandelen door een wereld van geluid. “Het is alsof je de hele tijd muziek om je heen hebt”, zegt ze.vanwege de manier waarop echolocatie werkt, hadden wetenschappers lang gedacht dat vleermuizen niet in staat zouden zijn om kleine insecten te vinden die stilzitten op een blad. Een echo die op zo ‘ n insect stuitert, zou worden overstemd door het geluid dat het blad weerkaatst, dachten ze.

vleermuizen zijn niet blind., Maar ze vertrouwen op geluid voor informatie die de meeste dieren krijgen met hun ogen. Jarenlang dachten wetenschappers dat dit de visie van een vleermuis op de wereld beperkte. Maar nieuw bewijs zet sommige van die ideeën om. Het laat zien hoe andere zintuigen vleermuizen helpen het beeld te vullen. Met experimenten en technologie krijgen onderzoekers de beste blik tot nu toe op hoe vleermuizen de wereld “zien”.

in Panama werkt Geipel met de gewone vleermuis met grote oren, Micronycteris microtis. “Ik ben best blij dat ik ze niet kan horen, omdat ik denk dat ze … oorverdovend zouden zijn,” zegt ze., Deze kleine vleermuizen wegen ongeveer zo veel als een munt — vijf tot zeven gram (0,18 tot 0,25 ounce). Ze zijn super pluizig en hebben grote oren, Geipel noten. En ze hebben een “prachtig, mooi” neusblad, zegt ze. “Het is recht boven de neusgaten en is een soort hartvormige vlezige flap.”Die structuur kan de vleermuizen helpen hun geluidsbundel te sturen, hebben zij en enkele collega’ s gevonden.

dergelijke gedachten suggereerden dat vleermuizen niet in staat zouden zijn libellen te vangen. ‘S nachts, als vleermuizen buiten zijn, zitten libellen “in principe in de vegetatie in de hoop niet opgegeten te worden”, zegt Geipel. Libellen hebben geen oren — ze kunnen zelfs geen vleermuis horen aankomen. Dat laat ze vrij weerloos als ze zitten in stilte.

maar het team merkte dat M. microtis lijkt te smullen van libellen. “Eigenlijk is alles wat onder de roost ligt vleermuizenpoep en libellevleugels”, merkte Geipel op. Hoe vonden de vleermuizen een insect op zijn bladerdek?,

Call and response

Geipel ving enkele vleermuizen en bracht ze naar een kooi voor experimenten. Met behulp van een hogesnelheidscamera keken zij en haar collega ‘ s hoe de vleermuizen libellen aan bladeren benaderden. Ze plaatsten Microfoons rond de kooi. Deze traceerden de locaties van de vleermuizen terwijl ze vlogen en maakten telefoontjes. De vleermuizen vlogen nooit recht op de insecten af, merkte het team. Ze kwamen altijd van opzij of Van Onderen. Dat suggereerde dat de invalshoek de sleutel was om hun prooi te vinden.,

om dit idee te testen, bouwde Geipel ‘ s team een robotic bat head. Luidsprekers produceerden geluiden, zoals de mond van een vleermuis. En een microfoon bootste de oren na. De wetenschappers speelden bat calls naar een blad met en zonder libel en registreerden de echo ‘ s., Door de vleermuiskop rond te bewegen, brachten ze in kaart hoe de echo ‘ s veranderden met de hoek.

vleermuizen gebruikten de bladeren als spiegels om geluid weer te geven, vonden de onderzoekers. Benader het blad frontaal en de reflecties van de geluidsbundel overweldigen al het andere, net zoals wetenschappers hadden gedacht. Het is vergelijkbaar met wat er gebeurt als je recht in een spiegel kijkt terwijl je een zaklamp vasthoudt, merkt Geipel op. De reflecterende lichtbundel “verblindt” je. Maar ga opzij en de balk stuitert er onder een hoek af. Dat gebeurt er als vleermuizen in een hoek komen., Een groot deel van de sonar straal weerkaatst weg, waardoor vleermuizen zwakke echo ‘ s kunnen detecteren die van het insect af weerkaatsen. “Ik denk dat we nog zo weinig weten over hoe ze hun echolocatie gebruiken en waar dit systeem toe in staat is”, zegt Geipel.

vleermuizen kunnen zelfs een onderscheid maken tussen objecten die op dezelfde manier lijken. Het team van Geipel heeft bijvoorbeeld opgemerkt dat vleermuizen in staat lijken te zijn twijgen te onderscheiden van insecten die op stokken lijken. “Ze hebben een zeer nauwkeurig begrip van een object dat ze vinden”, merkt Geipel op.

hoe nauwkeurig?, Andere wetenschappers trainen vleermuizen in het lab om te proberen te ontwarren hoe duidelijk ze vormen waarnemen.

Puppies ter grootte van een handpalm

vleermuizen kunnen een paar trucjes leren, en ze lijken te genieten van het werken voor traktaties. Kate Allen is neurowetenschapper aan de Johns Hopkins University in Baltimore, Md. Ze vergelijkt de eptesicus fuscus vleermuizen waarmee ze werkt met “kleine puppies ter grootte van een palm.,”De gewone naam van deze soort, De grote bruine vleermuis, is een beetje een verkeerde benaming. “Het lichaam is ongeveer kip-nugget-sized, maar hun werkelijke spanwijdte is als 10 inch,” Allen merkt op.

Allen traint haar vleermuizen om onderscheid te maken tussen twee objecten met verschillende vormen. Ze gebruikt een methode die hondentrainers gebruiken. Met een klikker maakt ze een geluid dat de link tussen een gedrag en een beloning versterkt — hier, een heerlijke meelworm.

in een donkere kamer bekleed met anti-echo schuim, zitten de vleermuizen in een doos op een platform. Ze kijken naar de opening van de doos en echoloceren naar een object voor hen. Als het een haltervorm is, klimt een getrainde vleermuis op het platform en krijgt een traktatie. Maar als de vleermuis een kubus voelt, moet hij blijven zitten.

behalve dat er eigenlijk geen object is., Allen bedriegt haar vleermuizen met speakers die de echo ‘ s spelen die een object van die vorm zou reflecteren. Haar experimenten maken gebruik van een aantal van dezelfde akoestische trucs gebruikt door muziekproducenten. Met fancy software kunnen ze een nummer laten klinken alsof het is opgenomen in een echo-achtige kathedraal. Of ze kunnen vervorming toevoegen. Computerprogramma ‘ s doen dit door een geluid te veranderen.

Allen registreerde de echo ‘ s van vleermuisklokken die vanuit verschillende hoeken tegen een echte halter of kubus stuiteren. Wanneer de vleermuis in de doos roept, gebruikt Allen het computerprogramma om die oproepen om te zetten in de echo ‘ s die ze wil dat de vleermuis hoort., Dat stelt Allen in staat om te controleren welk signaal de vleermuis krijgt. “Als ik ze gewoon het fysieke object laat hebben, kunnen ze hun hoofd draaien en veel hoeken krijgen”, legt ze uit.

Allen zal de vleermuizen testen met hoeken die ze nog nooit eerder hebben geklonken. Haar experiment onderzoekt of vleermuizen iets kunnen doen wat de meeste mensen gemakkelijk doen. Stel je een object voor, zoals een stoel of een potlood. In je hoofd kun je het misschien omdraaien. Als je een stoel op de grond ziet zitten, Weet je dat het een stoel is, ongeacht de richting waarin hij is gericht.,de experimentele studies van

Allen zijn vertraagd door de coronapandemie. Ze kan alleen naar het lab om voor de vleermuizen te zorgen. Maar ze veronderstelt dat de vleermuizen de objecten kunnen onderscheiden, zelfs als ze ze vanuit een nieuwe invalshoek bekijken. Waarom? “We weten van het kijken naar hen jagen dat ze insecten kunnen herkennen vanuit elke hoek,” zegt ze.

het experiment kan wetenschappers ook helpen begrijpen hoeveel vleermuizen nodig hebben om een object te inspecteren om een mentaal beeld te vormen. Zijn één of twee echo ‘ s genoeg? Of neemt het een reeks oproepen vanuit vele invalshoeken?

één ding is duidelijk., Om een insect in beweging te vangen, moet een vleermuis meer doen dan zijn geluid oppakken. Het moet de bug opsporen.

volgt u?

beeld je een drukke gang in, misschien in een school voor de covid-19-pandemie. Kinderen haasten zich tussen kluisjes en klaslokalen. Maar zelden botsen mensen. Dat komt omdat wanneer mensen een persoon of object in beweging zien, hun hersenen het pad voorspellen dat het zal nemen. Misschien heb je snel gereageerd om een vallend voorwerp te vangen. “Je gebruikt altijd voorspelling”, zegt Clarice Diebold. Ze is een bioloog die dierengedrag bestudeert aan de Johns Hopkins Universiteit., Diebold onderzoekt of vleermuizen ook het pad van een object voorspellen.net als Allen trainden Diebold en haar collega Angeles Salles vleermuizen om op een platform te zitten. In hun experimenten echoloceren de vleermuizen naar een bewegende meelworm. De kronkelende snack is gekoppeld aan een motor die hem van links naar rechts voor de vleermuizen beweegt. Foto’ s laten zien dat de hoofden van de vleermuizen altijd iets voor hun doel draaien. Ze lijken hun oproepen te richten op het pad dat ze verwachten van de meelworm.,

de vleermuizen doen hetzelfde, zelfs als een deel van het pad verborgen is. Dit simuleert bijvoorbeeld wat er gebeurt als een insect achter een boom vliegt. Maar nu veranderen de vleermuizen hun echolocatie tactiek. Ze maken minder telefoontjes omdat ze niet zo veel gegevens ontvangen over de bewegende meelworm.,

in het wild bewegen wezens niet altijd voorspelbaar. Dus de wetenschappers knoeien met de beweging van de meelworm om te begrijpen of vleermuizen hun voorspellingen van moment tot moment bijwerken. In sommige tests beweegt de meelworm achter een obstakel en versnelt of vertraagt.

en de vleermuizen passen zich aan.

wanneer de prooi verborgen is en iets te vroeg of iets te laat opduikt, verschijnt de verrassing van de vleermuizen in hun roep, zegt Diebold. De vleermuizen beginnen vaker te bellen om meer gegevens te krijgen. Ze lijken hun mentale model te updaten over hoe de meelworm beweegt.,

dit verbaast Diebold niet, gezien het feit dat vleermuizen Bekwame insectenvangers zijn. Maar ze neemt dit vermogen ook niet als vanzelfsprekend aan. “Eerder werk in vleermuizen had gemeld dat ze niet kunnen voorspellen ,” merkt ze op.

de booty scoop

maar vleermuizen pikken niet alleen informatie door hun oren op. Ze hebben andere zintuigen nodig om het eten te pakken. Batwings hebben lange dunne botten gerangschikt als vingers. Membranen bedekt met microscopische haren strekken zich tussen hen uit. Met die haren kunnen vleermuizen aanraking, luchtstroom en drukveranderingen voelen. Zulke signalen helpen vleermuizen hun vlucht te beheersen., Maar die haren kunnen vleermuizen ook helpen met de acrobatiek van onderweg eten.

om dit idee te testen, heeft Brittney Boublil de verwijdering van het lichaam van vleermuizen uitgezocht. Boublil werkt in hetzelfde lab als Allen en Diebold. Het verwijderen van haar uit een vleermuisvleugel is niet zo anders dan hoe sommige mensen zich ontdoen van ongewenst lichaamshaar.voordat vleermuizen zich uitkleden, traint Boublil haar grote bruine vleermuizen om een hangende meelworm te vangen. De vleermuizen echoloceren als ze naar de traktatie vliegen. Als ze gaan om het te grijpen, brengen ze hun staart omhoog en naar binnen, met behulp van hun achterste om de worm op te scheppen., Na de vangst, de staart gooit de prijs in de mond van de vleermuis-allemaal terwijl ze nog steeds vliegen. “Ze zijn erg getalenteerd”, zegt ze. Boublil legt deze beweging vast met behulp van hogesnelheidscamera ‘ s. Dit stelt haar in staat om te volgen hoe succesvol de vleermuizen zijn bij het grijpen van de meelwormen.

dan is het tijd voor een toepassing van Nair of Veet., Die producten bevatten chemicaliën die mensen gebruiken om ongewenst haar te verwijderen. Ze kunnen hard zijn op de gevoelige huid. Dus Boublil verdunt ze voor slathering sommige op een vleermuisvleugel. Na een of twee minuten, veegt ze zowel de chemische-en haar-weg met warm water.

als ze dat fijne haar missen, hebben de vleermuizen nu meer moeite om hun prooi te vangen. Boublil ‘ s vroege resultaten suggereren dat vleermuizen de worm vaker missen zonder hun staart en vleugelharen. Vleermuizen met weinig haar besteden ook meer tijd aan het benaderen van hun prooi., Boublil denkt dat deze vleermuizen niet zo veel informatie krijgen over luchtstroom-gegevens die hen kunnen helpen hun bewegingen aan te passen. Dat kan verklaren waarom ze hun tijd nemen om rond te vliegen en te echoloceren.

Deze nieuwe benaderingen geven een meer gedetailleerd beeld van hoe vleermuizen de wereld “zien”. Veel vroege bevindingen over echolocatie — die in de jaren 1950 werd ontdekt-klinken nog steeds waar, zegt Boublil. Maar studies met hoge-snelheidscamera ‘ s, mooie microfoons en gelikte software tonen aan dat vleermuizen een meer verfijnde weergave hebben dan eerder vermoed., Een groot aantal creatieve experimenten helpen wetenschappers nu om op een geheel nieuwe manier in de hoofden van vleermuizen te komen.