noc zapada na wyspie Barro Colorado w Panamie. Złoty blask kąpie niezliczone odcienie zieleni lasu tropikalnego. O tej zaczarowanej godzinie mieszkańcy lasu robią się hałaśliwi. Wyjące małpy warczą. Paplanina ptaków. Owady trąbi swoją obecność do potencjalnych partnerów. Inne dźwięki dołączają do walki — dźwięki zbyt wysokie, by ludzkie uszy mogły je usłyszeć. Pochodzą od myśliwych zmierzających w noc: nietoperzy.
niektóre z tych małych drapieżników łapią ogromne owady, a nawet jaszczurki, które ciągną z powrotem do swoich gniazd., Nietoperze wyczuwają swoje otoczenie i odnajdują zdobycz, wołając i słuchając ECHA wydawanego podczas odbijania się dźwięków od przedmiotów. Proces ten nazywany jest echolokacją (Ek-oh-loh-KAY-shun).
jest to „system sensoryczny, który jest nam trochę obcy”, mówi behawioralna ekolog Inga Geipel., W Smithsonian Tropical Research Institute w Gamboa w Panamie bada interakcje zwierząt z ich środowiskami. Geipel uważa echolokację za wędrówkę przez świat dźwięku. „To tak, jakby mieć muzykę wokół siebie cały czas”, mówi.
ze względu na to, jak działa echolokacja, naukowcy od dawna sądzili, że nietoperze nie będą w stanie znaleźć małych owadów siedzących nieruchomo na liściu. Echo odbijające się od takiego pluskwy zagłuszy odgłos odbijający się od liścia-stwierdzili.
nietoperze nie są ślepe., Ale polegają na dźwięku dla informacji, które większość zwierząt dostaje oczami. Przez wiele lat naukowcy uważali, że ogranicza to pogląd nietoperza na świat. Ale nowe dowody obalają niektóre z tych pomysłów. Pokazuje, jak inne zmysły pomagają nietoperzom wypełnić obraz. Dzięki eksperymentom i technologii, naukowcy są coraz najlepsze spojrzenie jeszcze na to, jak nietoperze „zobaczyć” świat.
w Panamie Geipel współpracuje z nietoperzem wielkouchy, Micronycteris microtis. „Cieszę się, że ich nie słyszę, bo myślę, że byłyby … ogłuszające” – mówi., Te małe nietoperze ważą mniej więcej tyle, co moneta-od pięciu do siedmiu gramów (0,18 do 0,25 uncji). Są super puszyste i mają duże uszy, nuty Geipel. I mają „wspaniały, piękny” liść nosa, mówi. „Jest tuż nad nozdrzami i jest rodzajem mięsistej klapy w kształcie serca.”Ta struktura może pomóc nietoperzom sterować ich wiązką dźwiękową, ona i niektórzy koledzy odkryli.
takie myślenie sugeruje, że nietoperze nie będą w stanie złapać ważek. W nocy, kiedy nietoperze są na zewnątrz, ważki są „zasadniczo siedzi w roślinności mając nadzieję, że nie zostaną zjedzone”, mówi Geipel. Ważki nie mają uszu — nie słyszą nawet nadlatującego nietoperza. To pozostawia ich całkiem bezbronnych, gdy siedzą w ciszy.
ale zespół zauważył, że M. microtis wydaje się żywić się ważkami. „W zasadzie wszystko, co pozostało pod grządką, to kupa nietoperza i skrzydła ważki” – zauważył Geipel. Jak nietoperze znalazły owada na liściastym okoni?,
wezwanie i odpowiedź
Geipel złapał kilka nietoperzy i przyniósł je do klatki na eksperymenty. Używając szybkiej kamery, ona i jej koledzy obserwowali, jak nietoperze zbliżają się do ważek przyklejonych do liści. Ustawili mikrofony wokół klatki. Te śledziły lokalizacje nietoperzy podczas lotu i wykonywały połączenia. Nietoperze nigdy nie leciały prosto w kierunku owadów-zauważył zespół. Zawsze wpadały z boku lub z dołu. To sugerowało, że kąt podejścia był kluczowy dla wykrycia ich ofiary.,
aby przetestować ten pomysł, zespół Geipela zbudował zrobotyzowaną głowę nietoperza. Głośniki wydawały dźwięki, jak usta nietoperza. A mikrofon imitował uszy. Naukowcy odtwarzali apele nietoperzy w kierunku liścia z ważką i bez niej oraz nagrywali Echo., Poruszając głową nietoperza, odwzorowali, jak echa zmieniały się wraz z kątem.
Zbliż się do liścia głową, a odbicia wiązki dźwiękowej przytłaczają Wszystko inne, tak jak myśleli naukowcy. Jest to podobne do tego, co się dzieje, gdy patrzysz prosto w lustro trzymając latarkę, zauważa Geipel. Promień odbicia latarki „oślepia” Cię. Ale stań na bok, a promień odbija się pod kątem. Tak się dzieje, gdy nietoperze wpadają pod kątem., Duża część wiązki sonaru odbija się, pozwalając nietoperzom wykryć słabe ECHA odbijające się od owada. „Myślę, że nadal niewiele wiemy o tym, jak korzystać z ich echolokacji i do czego jest zdolny ten system”, mówi Geipel.
nietoperze mogą nawet rozróżniać obiekty o podobnym wyglądzie. Na przykład zespół Geipela zaobserwował, że nietoperze wydają się być w stanie odróżnić gałązki od owadów, które wyglądają jak patyki. „Mają bardzo dokładne zrozumienie obiektu, który znajdują”, zauważa Geipel.
jak dokładnie?, Inni naukowcy trenują nietoperze w laboratorium, aby spróbować rozplątać, jak wyraźnie postrzegają kształty.
nauczyciele i rodzice, Zapisz się do ściągawki
cotygodniowe aktualizacje, które pomogą Ci korzystać z wiadomości naukowych dla uczniów w środowisku uczenia się
szczeniaki wielkości dłoni
nietoperze mogą nauczyć się kilku sztuczek i wydają się cieszyć pracą na smakołyki. Kate Allen jest neurobiologiem na Uniwersytecie Johnsa Hopkinsa w Baltimore, Md. Porównuje nietoperze Eptesicus fuscus, z którymi współpracuje, do ” małych szczeniąt wielkości dłoni.,”Nazwa zwyczajowa tego gatunku, big brown bat, jest nieco myląca. „Ciało jest o wielkości samorodka kurczaka, ale ich rzeczywista rozpiętość skrzydeł wynosi około 10 cali”, zauważa Allen.
Allen trenuje swoje nietoperze, aby rozróżniać dwa obiekty o różnych kształtach. Używa metody, której używają trenerzy psów. Za pomocą klikera wydaje dźwięk, który wzmacnia związek między zachowaniem a nagrodą — tutaj przepyszny robak mięsny.
w ciemnym pomieszczeniu wyłożonym pianką anty-echo nietoperze siedzą w pudełku na platformie. Stają twarzą do otworu pudełka i kierują się echolokacją w kierunku obiektu przed nimi. Jeśli jest to kształt hantla, wytrenowany nietoperz wspina się na platformę i dostaje poczęstunek. Ale jeśli nietoperz wyczuje sześcian, powinien pozostać na miejscu.
tyle, że w rzeczywistości nie ma żadnego obiektu., Allen oszukuje swoje nietoperze głośnikami, które odtwarzają Echo, które obiekt o takim kształcie odbije. Jej eksperymenty wykorzystują niektóre z tych samych sztuczek akustycznych używanych przez producentów muzycznych. Z fantazyjnym oprogramowaniem mogą sprawić, że piosenka będzie brzmiała tak, jakby została nagrana w katedrze echo-y. Albo mogą dodać zniekształcenia. Programy komputerowe robią to poprzez zmianę dźwięku.
Allen nagrywał ECHA wołania nietoperza odbijającego się od prawdziwego hantla lub kostki pod różnymi kątami. Kiedy nietoperz w pudełku dzwoni, Allen używa programu komputerowego, aby zamienić te rozmowy w Echo, które chce usłyszeć nietoperz., Dzięki temu Allen może kontrolować, jaki sygnał otrzymuje nietoperz. „Jeśli po prostu pozwolę im mieć fizyczny przedmiot, mogą odwrócić głowę i uzyskać wiele kątów”, wyjaśnia.
Allen przetestuje nietoperze z kątami, których nigdy wcześniej nie brzmiały. Jej eksperyment bada, czy nietoperze mogą zrobić coś, co większość ludzi łatwo zrobić. Wyobraź sobie przedmiot, taki jak krzesło lub ołówek. W twoim umyśle, może będziesz w stanie to odwrócić. A jeśli widzisz krzesło siedzące na ziemi, wiesz, że to krzesło bez względu na to, w jakim kierunku jest skierowane.,
eksperymentalne próby Allena zostały opóźnione przez pandemię koronawirusa. Może iść do laboratorium tylko po to, by opiekować się nietoperzami. Ale zakłada, że nietoperze potrafią rozpoznać obiekty nawet wtedy, gdy patrzą je z nowego punktu widzenia. Dlaczego? „Z obserwacji polowania wiemy, że potrafią rozpoznać owady pod każdym kątem” – mówi.
eksperyment może również pomóc naukowcom zrozumieć, jak wiele nietoperzy musi zbadać obiekt, aby utworzyć obraz mentalny. Wystarczy jeden czy dwa zestawy ECHA? A może wykonuje serię połączeń z wielu stron?
jedno jest jasne., Aby złapać owada w ruchu, nietoperz musi zrobić więcej niż podnieść jego dźwięk. Musi namierzyć pluskwę.
śledzisz?
wyobraź sobie zatłoczony korytarz, być może w szkole przed pandemią COVID-19. Dzieci pędzą między szafkami i klasami. Ale rzadko ludzie się zderzają. To dlatego, że kiedy ludzie widzą osobę lub obiekt w ruchu, ich mózgi przewidują ścieżkę, którą podążą. Może szybko zareagowałeś, żeby złapać spadający przedmiot. „Cały czas używasz przepowiedni” – mówi Clarice Diebold. Jest biologiem badającym zachowania zwierząt na Uniwersytecie Johnsa Hopkinsa., Diebold bada, czy nietoperze również przewidują ścieżkę obiektu.
podobnie jak Allen, Diebold i jej koleżanka, Angeles Salles trenowali nietoperze do siedzenia na platformie. W swoich eksperymentach nietoperze echolokują w kierunku poruszającego się robaka mięsnego. Wijąca się przekąska jest przymocowana do silnika, który porusza ją od lewej do prawej przed nietoperzami. Zdjęcia pokazują, że głowy nietoperzy zawsze obracają się lekko przed celem. Wydaje się, że kierują swoje rozmowy w oparciu o ścieżkę, którą spodziewają się robaka mięsnego.,
nietoperze robią to samo, nawet gdy część ścieżki jest ukryta. To symuluje, co się dzieje, gdy owad leci za drzewem, na przykład. Ale teraz nietoperze zmieniają taktykę echolokacji. Wykonują mniej połączeń, ponieważ nie otrzymują tyle danych na temat poruszającego się robaka mięsnego.,
w dziczy stworzenia nie zawsze poruszają się przewidywalnie. Więc naukowcy mieszają się z ruchem robaka mięsnego, aby zrozumieć, czy nietoperze aktualizują swoje przewidywania moment po chwili. W niektórych testach mięsień porusza się za przeszkodą, a następnie przyspiesza lub zwalnia.
a nietoperze się przystosowują.
gdy zdobycz jest ukryta i pojawia się trochę za wcześnie lub trochę za późno, niespodzianka nietoperzy pojawia się w ich rozmowach-mówi Diebold. Nietoperze zaczynają dzwonić częściej, aby uzyskać więcej danych. Wydaje się, że aktualizują swój model mentalny na temat poruszania się robaka mięsnego.,
nie dziwi to Diebolda, biorąc pod uwagę, że nietoperze są zdolnymi łapaczami owadów. Ale ona również nie bierze tej zdolności za pewnik. „Poprzednie prace u nietoperzy donosiły, że nie są w stanie przewidzieć” – zauważa.
the booty scoop
ale nietoperze nie tylko odbierają informacje przez uszy. Potrzebują innych zmysłów, aby pomóc im złapać żarcie. Nietoperze mają długie, cienkie kości ułożone jak palce. Między nimi rozciągają się błony pokryte mikroskopijnymi włoskami. Włosy te pozwalają nietoperzom wyczuć dotyk, przepływ powietrza i zmiany ciśnienia. Takie sygnały pomagają nietoperzom kontrolować ich lot., Ale te włosy mogą również pomóc nietoperzom w akrobacji jedzenia w podróży.
aby przetestować ten pomysł, Brittney Boublil wymyśliła depilację ciała nietoperza. Neurobiolog behawioralny, Boublil pracuje w tym samym laboratorium co Allen i Diebold. Usuwanie włosów ze skrzydła nietoperza nie różni się tak bardzo od tego, jak niektórzy ludzie pozbywają się niechcianych włosów na ciele.
zanim jakiś nietoperz się nagi, Boublil trenuje swoje duże brązowe nietoperze, aby złapać wiszącego robaka. Nietoperze echolokują, gdy lecą w kierunku uczty. Kiedy idą go złapać, podnoszą ogon do góry i do środka, używając tyłu, aby zgarnąć robaka., Po złapaniu, ogon rzuca nagrodę w pysk nietoperza — wszystko, gdy wciąż latają. „Są bardzo utalentowani”, mówi. Boublil rejestruje ten ruch za pomocą szybkich kamer. To pozwala jej śledzić, jak udane są nietoperze w chwytaniu robaków mięsnych.
następnie nadszedł czas na zastosowanie Nair lub Veet., Produkty te zawierają substancje chemiczne, których ludzie używają do usuwania niechcianych włosów. Mogą być ostre dla delikatnej skóry. Więc Boublil rozcieńcza je, zanim wystrzeli je na skrzydle nietoperza. Po jednej lub dwóch minutach wyciera zarówno chemikalia, jak i włosy ciepłą wodą.
brakuje tych pięknych włosów, nietoperze mają teraz więcej problemów z łapaniem zdobyczy. Wczesne wyniki boublila sugerują, że nietoperze częściej tęsknią za robakiem Bez włosów ogona i skrzydeł. Nietoperze krótkowłose również spędzają więcej czasu zbliżając się do swojej ofiary., Boublil uważa, że nietoperze nie dostają tyle informacji o przepływie powietrza-danych, które mogą pomóc im dostosować ich ruchy. To może wyjaśniać, dlaczego nie spieszą się z lataniem i echolokacją.
te nowe podejścia ujawniają bardziej szczegółowy obraz tego, jak nietoperze „widzą” świat. Wiele wczesnych ustaleń dotyczących echolokacji — odkrytych w latach 50 — tych-nadal brzmi prawdziwie, mówi Boublil. Ale badania z szybkimi fotoradarami, fantazyjnymi mikrofonami i sprytnym oprogramowaniem pokazują, że nietoperze mogą mieć bardziej wyrafinowany widok niż wcześniej sądzono., Wiele kreatywnych eksperymentów pomaga naukowcom dostać się do głowy nietoperzy w zupełnie nowy sposób.