Här är vad fladdermöss ” se ” när de utforskar världen med ljud

natt faller på Barro Colorado Island i Panama. En gyllene glöd badar den tropiska skogens otaliga nyanser av grönt. Vid denna förtrollade timme växer skogens invånare raucous. Vrålapor morra. Fåglar Prat. Insekter trumpet deras närvaro till potentiella kompisar. Andra ljud gå med i striden-samtal för högfrekventa för mänskliga öron att höra. De kommer från jägare på väg in i natten: fladdermöss.

några av dessa petite rovdjur fångar stora insekter eller till och med ödlor som de drar tillbaka till sina tuppar., Fladdermössen känner av sina miljöer och hittar byte genom att ropa ut och lyssna på ekon som gjorts när dessa ljud studsar av föremål. Denna process kallas echolocation (Ek-oh-loh-KAY-shun).

det är ”ett sensoriskt system som är lite främmande för oss”, säger beteende ekolog Inga Geipel., Hon studerar hur djur interagerar med sina miljöer vid Smithsonian Tropical Research Institute i Gamboa, Panama. Geipel tänker på ekolokalisering som att gå igenom en värld av ljud. ”Det är som att ha musik runt dig hela tiden”, säger hon.

på grund av hur ekolokalisering fungerar hade forskare länge trott att fladdermöss inte skulle kunna hitta små insekter som sitter stilla på ett blad. Ett eko som studsar av en sådan bugg skulle drunkna ut av ljudet som reflekteras från bladet, de tänkte.

fladdermöss är inte blinda., Men de förlitar sig på ljud för information som de flesta djur får med sina ögon. I många år trodde forskare att detta begränsade en fladdermöss syn på världen. Men nya bevis störtar några av dessa idéer. Det avslöjar hur andra sinnen hjälper fladdermöss fylla i bilden. Med experiment och teknik får forskare det bästa utseendet ännu på hur fladdermöss ” se ” världen.

I Panama, Geipel arbetar med gemensamma big-eared bat, Micronycteris microtis. ”Jag är ganska glad att jag inte kan höra dem, för jag tror att de skulle vara … öronbedövande”, säger hon., Dessa små fladdermöss väger ungefär lika mycket som ett mynt-fem till sju gram (0.18 till 0.25 ounce). De är super fluffiga och har stora öron, geipel anteckningar. Och de har ett” underbart, vackert ” näsblad, säger hon. ”Det är precis ovanför näsborrarna och är typ av en hjärtformad köttig flik.”Den strukturen kan hjälpa fladdermössen att styra sin ljudstråle, hon och några kollegor har hittat.

sådant tänkande föreslog fladdermöss skulle inte kunna fånga sländor. På natten, när fladdermöss är ute, sitter sländor ”i grunden i vegetationen och hoppas inte bli ätit”, säger Geipel. Sländor saknar öron – de kan inte ens höra en fladdermus som kommer. Det lämnar dem ganska försvarslösa när de sitter i tystnad.

men laget märkte att M. microtis verkar festa på sländor. ”I grund och botten är allt kvar under rosten bat bajs och dragonfly vingar,” märkte Geipel. Så hur hittade fladdermössen en insekt på sin lummiga abborre?,

samtal och svar

Geipel fångade några fladdermöss och förde dem till en bur för experiment. Med hjälp av en höghastighetskamera såg hon och hennes kollegor hur fladdermössen närmade sig sländor som fastnat på löv. De placerade mikrofoner runt buren. Dessa spårade fladdermössens platser när de flög och ringde. Fladdermössen flög aldrig rakt mot insekterna, laget märkte. De svepte alltid in från sidan eller under. Det föreslog att infallsvinkeln var nyckeln till att låta ut sitt byte.,

För att testa denna idé byggde geipels team ett robotiskt bat-Huvud. Högtalare producerade ljud, som en fladdermus mun. Och en mikrofon imiterade öronen. Forskarna spelade bat samtal mot ett blad med och utan en trollslända och spelade in ekon., Genom att flytta bat huvudet runt, de mappade ut hur ekon förändrats med vinkeln.

fladdermöss använde bladen som speglar för att reflektera ljud, fann forskarna. Närma sig lövhuvudet och reflektionerna av ljudstrålen överväldigar allt annat, precis som forskare hade trott. Det liknar vad som händer när du tittar rakt in i en spegel medan du håller en ficklampa, geipel anteckningar. Ficklampans reflekterade stråle ”mörkar” dig. Men stå vid sidan och strålen studsar av i en vinkel. Det är vad som händer när fladdermöss sveper in i en vinkel., Mycket av ekolodstrålen reflekterar bort, vilket gör att fladdermöss att upptäcka svaga ekon studsar av insekten. ”Jag tror att vi fortfarande vet så lite om hur man använder sin ekolokalisering och vad detta system kan, säger Geipel.

fladdermöss kan till och med kunna skilja mellan liknande objekt. Till exempel har Geipels team observerat att fladdermöss verkar kunna berätta kvistar från insekter som ser ut som pinnar. ”De har en mycket noggrann förståelse för ett objekt som de hittar,” noterar Geipel.

hur exakt?, Andra forskare tränar fladdermöss i labbet för att försöka reda ut hur tydligt de uppfattar former.

palmstora valpar

fladdermöss kan lära sig ett trick eller två, och de verkar njuta av att arbeta för godsaker. Kate Allen är en neuroforskare vid Johns Hopkins University i Baltimore, Md. Hon gillar Eptesicus fuscus fladdermöss som hon arbetar med till ” små palmstora valpar.,”Den här artens vanliga namn, den stora bruna fladdermusen, är lite av en missvisande. ”Kroppen handlar om kyckling-nugget-storlek, men deras faktiska vingspann är som 10 inches,” Allen notes.

Allen tränar sina fladdermöss för att skilja mellan två objekt med olika former. Hon använder en metod som hund tränare använder. Med en klicker gör hon ett ljud som förstärker kopplingen mellan ett beteende och en belöning — här en härlig mjölkmask.

inuti ett mörkt rum fodrat med anti-eko skum, fladdermöss sitter i en låda på en plattform. De möter lådans öppning och echolocate mot ett objekt framför dem. Om det är en hantelform, klättrar en utbildad fladdermus på plattformen och får en behandling. Men om fladdermusen känner av en kub, borde den stanna kvar.

förutom att det faktiskt inte finns något objekt., Allen tricks hennes fladdermöss med högtalare som spelar ekon som ett objekt av den formen skulle reflektera. Hennes experiment använder några av samma akustiska knep som används av musikproducenter. Med fancy software kan de göra en låt som det spelades in i en echo-y-katedral. Eller de kan lägga till förvrängning. Datorprogram gör detta genom att ändra ett ljud.

Allen registrerade ekon av bat-samtal studsar av en riktig hantel eller kub från olika vinklar. När fladdermusen i rutan ringer, använder Allen datorprogrammet för att göra dessa samtal till ekon hon vill att fladdermusen ska höra., Det gör att Allen kan styra vilken signal bat får. ”Om jag bara låter dem ha det fysiska objektet, kan de vända huvudet och få många vinklar”, förklarar hon.

Allen kommer att testa fladdermöss med vinklar som de aldrig har låtit ut Tidigare. Hennes experiment undersöker om fladdermöss kan göra något de flesta människor lätt göra. Föreställ dig ett objekt, som en stol eller en penna. I ditt sinne, kanske du kan vända den runt. Och om du ser en stol som sitter på marken, vet du att det är en stol oavsett vilken riktning den står inför.,

Allens experimentella studier har försenats av coronaviruspandemin. Hon kan bara gå till labbet för att ta hand om fladdermössen. Men hon hypoteser att fladdermössen kan urskilja objekten även när de ser dem från nya vinklar. Varför? ”Vi vet från att titta på dem jaga de kan känna igen insekter från vilken vinkel som helst”, säger hon.

experimentet kan också hjälpa forskare att förstå hur mycket fladdermöss som behöver inspektera ett objekt för att bilda en mental bild. Är en eller två uppsättningar ekon tillräckligt? Eller tar det en serie samtal från många vinklar?

en sak är tydlig., För att fånga en insekt på resande fot måste en fladdermus göra mer än att hämta sitt ljud. Det måste spåra felet.

spårar du?

bild en fullsatt Hall, kanske i en skola före COVID-19 pandemin. Barn rusar mellan skåp och klassrum. Men sällan kolliderar människor. Det beror på att när människor ser en person eller ett objekt i rörelse, förutsäger deras hjärnor den väg det kommer att ta. Kanske har du reagerat snabbt för att fånga ett fallande föremål. ”Du använder förutsägelse hela tiden, säger Clarice Diebold. Hon är biolog som studerar djurbeteende vid Johns Hopkins University., Diebold undersöker om fladdermöss också förutsäga ett objekts väg.

som Allen, Diebold och hennes kollega Angeles Salles utbildade fladdermöss att sitta på en plattform. I sina experiment, fladdermöss ekolocate mot en rörlig mealworm. Det squirming mellanmålet är riggat upp till en motor som flyttar den från vänster till höger framför fladdermössen. Bilder visar att fladdermössens huvuden alltid vänder något före sitt mål. De verkar styra sina samtal baserat på den väg de förväntar sig att målmasken ska ta.,

fladdermössen gör samma sak även när en del av sökvägen är dold. Detta simulerar vad som händer när en insekt flyger bakom ett träd, till exempel. Men nu ändrar fladdermössen sin ekolokaliseringstaktik. De gör färre samtal eftersom de inte får så mycket data om den rörliga mjölkmasken.,

i naturen rör sig inte varelser alltid förutsägbart. Så forskarna bråkar med målmaskens rörelse för att förstå om fladdermöss uppdaterar sina förutsägelser ögonblick för ögonblick. I vissa tester rör sig mjölmasken bakom ett hinder och påskyndar sedan eller saktar ner.

och fladdermöss anpassar sig.

när bytet är dolt och dyker upp lite för tidigt eller lite för sent, dyker fladdermössens överraskning upp i sina samtal, säger Diebold. Fladdermöss börjar ringa oftare för att få mer data. De verkar uppdatera sin mentala modell om hur målmasken rör sig.,

detta förvånar inte Diebold, med tanke på att fladdermöss är skickliga insektsfångare. Men hon tar inte heller denna förmåga för givet. ”Tidigare arbete i fladdermöss hade rapporterat att de inte kan förutsäga,” hon noterar.

the booty scoop

men fladdermöss hämtar inte bara information genom öronen. De behöver andra sinnen för att hjälpa dem att ta tag i grub. Batwings har långa tunna ben ordnade som fingrar. Membran täckta med mikroskopiska hår sträcker sig mellan dem. Dessa hår tillåter fladdermöss att känna beröring, luftflöde och tryckförändringar. Sådana ledtrådar hjälper fladdermöss styra sin flygning., Men dessa hår kan också hjälpa fladdermöss med akrobatik äta på språng.

För att testa denna idé har Brittney Boublil listat ut bat body-hårborttagning. En beteendeneuroscientist, Boublil arbetar i samma labb som Allen och Diebold. Att ta bort hår från en fladdermusvinge är inte så annorlunda än hur vissa människor befriar sig från oönskat kroppshår.

innan några batwings få naken, tränar Boublil hennes stora bruna fladdermöss att fånga en hängande mealworm. Fladdermöss ekolocate när de flyger mot behandla. När de går för att ta tag i det, tar de sin svans upp och in, med sin baksida för att skopa upp masken., Efter fångsten flyger svansen priset i fladdermusens mun-allt medan de fortfarande flyger. ”De är väldigt begåvade”, säger hon. Boublil fångar denna rörelse med hjälp av höghastighetskameror. Detta gör det möjligt för henne att spåra hur framgångsrik fladdermössen är på att ta tag i köttmaskarna.

då är det dags för en tillämpning av Nair eller Veet., Dessa produkter innehåller kemikalier som människor använder för att ta bort oönskat hår. De kan vara hårda på känslig hud. Så Boublil späder ut dem innan de slatherar några på en fladdermus vinge. Efter en eller två minuter torkar hon både kemikalien och håret med varmt vatten.

saknar det fina håret, fladdermössen har nu mer problem med att fånga sitt byte. Boublil tidiga resultat tyder på att fladdermöss missar masken oftare utan deras svans och vinge hår. Knappa-of-hair fladdermöss spenderar också mer tid på att närma sig sitt byte., Boublil tror att dessa fladdermöss inte får så mycket information om luftflöde — data som kan hjälpa dem att justera sina rörelser. Det kan förklara varför de tar sin tid att flyga runt och echolocating.

dessa nya metoder avslöjar en mer detaljerad bild av hur fladdermöss ”se” världen. Många tidiga fynd om ekolokalisering — som upptäcktes på 1950-talet-fortfarande ring sant, säger Boublil. Men studier med höghastighetskameror, snygga Mikrofoner och smart programvara visar att fladdermöss kan ha en mer sofistikerad vy än tidigare misstänkt., En mängd kreativa experiment nu hjälper forskare komma in fladdermöss huvuden på ett helt nytt sätt.