研究情況
聲調(diào)感知
2013年12月15日,《動物學前沿》雜志上發(fā)布的一項研究報告表明:蝙蝠可以通過同類所發(fā)出聲調(diào)變化來判斷它們的情緒狀態(tài)。
研究人員對吸血蝠進行觀察,他們訓練這些蝙蝠在樹枝上等待食物。在一些測試中,研究人員通過揚聲器發(fā)出“侵略性的信號”,通常防衛(wèi)樹枝的蝙蝠會從即將來臨的蝙蝠那里得到并發(fā)出這種信號。在其他的實驗中,研究人員發(fā)出“緩和的信號”,一般情況下這種信號會由蝙蝠在接近已經(jīng)有處棲息的蝙蝠時發(fā)出,以此尋求分享其空間。研究人員對每只蝙蝠單獨進行了測試,使用信號錄音是為了確保蝙蝠對所錄音的內(nèi)容作出反應,而不是對看到其他蝙蝠的視覺線索作出反應。
在所有測試中,科學家每隔20秒發(fā)出一個信號,直到蝙蝠開始忽略這個信號,然后他們再發(fā)出一個有輕微差異的相同信號,該信號會更加緊迫(有更短、更緊密間隔的音節(jié))或者更加舒緩。新設定的侵略信號總是會使蝙蝠轉(zhuǎn)向揚聲器,然而新的緩和信號只有在變得更加緊迫的時候才會使蝙蝠作出一定的反應。
蝙蝠未能對弱化的緩和信號作出回應表明:蝙蝠能夠理解所接收信號中帶有情感色彩的內(nèi)容,這種知覺可能比之前認為的更廣泛地存在于哺乳動物中。
捕魚蝙蝠
大足鼠耳蝠
北京房山區(qū)霞云嶺鄉(xiāng)蝙蝠洞生活著3000只大足鼠耳蝠,這是特有的蝙蝠種類,也是截止至2014年亞洲被證實會捕魚的唯一一種蝙蝠。1936年,在中國福州的哈佛大學博物館館長艾倫,收到了一只十分特別的蝙蝠標本:這只小小的野獸,居然長著一雙巨大的爪子,比其它蝙蝠足足大出了一倍,彎曲如鉤、鋒利無比。 艾倫給這種蝙蝠取名叫做“大足鼠耳蝠”,他推測:這是一種罕見的會用雙爪捕魚的奇特蝙蝠。按照動物的進化原則:它們身上的每一個特殊器官,都必然會有獨特的功能與之對應。就像寬大有力的翅膀,對應著強大的飛行能力一樣。
接下來,艾倫便搜尋這種蝙蝠吃魚的直接證據(jù)。要想證實蝙蝠有沒有吃魚,最直接的方法就是到它們的腸道和胃中去尋找,看看有沒有留下魚的線索,尤其是魚鱗和魚骨。 標本只有一件,解剖工作必須謹慎進行。當艾倫從蝙蝠體內(nèi)取出黏糊糊的物質(zhì)之后,發(fā)現(xiàn)腸道內(nèi)空空蕩蕩的,找不到有用的線索。而在蝙蝠的胃中的黑色物質(zhì),全都是昆蟲的殘肢,連一丁點兒魚的蹤跡都沒有。
70年過去了??茖W家在墨西哥西部的一座小島,人們從地面的石縫里,找到了會吃魚的“索諾拉鼠耳蝠”。在南美的北部叢林中,還有另一種類似的會吃魚的蝙蝠“墨西哥兔唇蝠”。這兩種蝙蝠用來捕魚的爪子巨大而又尖利;腳掌很小,腳趾很長;脛骨與普通蝙蝠有著明顯區(qū)別,不僅長,而且與翼膜之間的結(jié)合點非常高。 2002年,中國科學院動物學博士馬杰,在北京房山區(qū)霞云嶺鄉(xiāng)展開考察研究。馬杰開始從蝙蝠糞便中尋找魚的蹤跡。在實驗室,馬杰將地面采集的糞便樣品置于顯微鏡下,但是僅僅找到了大足鼠耳蝠會吃昆蟲的證據(jù)。
一個月后,馬杰再次來到蝙蝠洞捉到覓食歸來的蝙蝠,對取到的糞便樣品分析,觀察到樣品在強烈的燈光下閃閃發(fā)光。經(jīng)過魚類專家鑒定,樣品中發(fā)光的正是魚鱗!通過魚鱗的特征,把魚的種類鑒定出來了。分析的結(jié)果表明:大足鼠耳蝠至少吃了三種魚。 食魚蝙蝠由經(jīng)常在水面捕食昆蟲的蝙蝠進化而來。食魚蝙蝠的祖先在水面追捕昆蟲時,或取食水面漂浮或浮游的昆蟲,這些蝙蝠偶爾也捕獲跳出水面或浮游的小魚。由于小魚較昆蟲有更高的營養(yǎng),因此它們逐漸傾向捕食小魚。
蝙蝠與仿生學
仿生學(bionics)在具有生命之意的希臘語bion上,加上有工程技術涵義的ics而組成的詞。大約從1960年才開始使用。生物具有的功能迄今比任何人工制造的機械都優(yōu)越得多,仿生學就是要在工程上實現(xiàn)并有效地應用生物功能的一門學科。例如關于信息接受(感覺功能)、信息傳遞(神經(jīng)功能)、自動控制系統(tǒng)等,這種生物體的結(jié)構與功能在機械設計方面給了很大啟發(fā)??膳e出的仿生學例子,如將海豚的體形或皮膚結(jié)構(游泳時能使身體表面不產(chǎn)生紊流)應用到潛艇設計原理上。仿生學也被認為是與控制論有密切關系的一門學科,而控制論主要是將生命現(xiàn)象和機械原理加以比較,進行研究和解釋的一門學科。 可以舉個例子:蒼蠅,是細菌的傳播者,誰都討厭它。可是蒼蠅的楫翅(又叫平衡棒)是“天然導航儀”,人們模仿它制成了“振動陀螺儀”。這種儀器應用在火箭和高速飛機上,實現(xiàn)了自動駕駛。蒼蠅的眼睛是一種“復眼”,由3000多只小眼組成,人們模仿它制成了“蠅眼透鏡”。“蠅眼透鏡”是用幾百或者幾千塊小透鏡整齊排列組合而成的,用它作鏡頭可以制成“蠅眼照相機”,一次就能照出千百張相同的相片。這種照相機已經(jīng)用于印刷制版和大量復制電子計算機的微小電路,大大提高了工效和質(zhì)量?!跋壯弁哥R”是一種新型光學元件,它的用途很多。蝙蝠
自然界形形色色的生物,都有著怎樣的奇異本領?它們的種種本領,給了人類哪些啟發(fā)?模仿這些本領,人類又可以造出什么樣的機器?這里要介紹的一門新興科學——仿生學。 仿生學是指模仿生物建造技術裝置的科學,它是在本世紀中期才出現(xiàn)的一門新的邊緣科學。仿生學研究生物體的結(jié)構、功能和工作原理,并將這些原理移植于工程技術之中,發(fā)明性能優(yōu)越的儀器、裝置和機器,創(chuàng)造新技術。從仿生學的誕生、發(fā)展,短短幾十年的時間內(nèi),它的研究成果已經(jīng)非??捎^。仿生學的問世開辟了獨特的技術發(fā)展道路,也就是向生物界索取藍圖的道路,它大大開闊了人們的眼界,顯示了極強的生命力。
蝙蝠在水平地面上是無法起飛的,一定要有一點高低落差。蝙蝠的導航能力絕不僅限于回聲定位,它體內(nèi)具有磁性“指南針”導航功能,可依據(jù)地球磁場從數(shù)千英里外準確返回棲息地。而此前,眾所周知,蝙蝠是著名的“夜行俠”,雖然它的視力非常差,但其擁有超常的回聲定位方法,仍可在黑暗中導航覓食。 美國新澤西州普林斯頓大學生物學家理查德·霍蘭德和同事們研究發(fā)現(xiàn),當蝙蝠處于人造磁場環(huán)境中,會干擾蝙蝠原來正確的航向,使蝙蝠“誤入歧途”。該研究是科學家首次揭示蝙蝠具有磁性導航能力,有助于進一步增進科學家對蝙蝠導航飛行的認知。 擅長夜晚飛行的蝙蝠擁有獨特的回聲定位,通過發(fā)出高音頻聲音并能根據(jù)回聲判斷物體的方位及距離,這種能力可幫助蝙蝠準確判斷獵物所在位置,并有效地繞開樹、建筑物等。依據(jù)這一理論,蝙蝠的回聲定位功能在近距離飛行中可以游刃有余,但對于遠距離飛行而言,視力非常差的蝙蝠似乎無計可施了。
霍蘭德的這項研究推翻了這種錯誤觀點,他指出蝙蝠具有磁性感官能力,在飛行數(shù)千英里之遠仍能準確判斷方向,蝙蝠的這種能力與某些鳥類有相同之處,除依據(jù)磁場,它們還都使用日落作為方向標識器。這將有助于調(diào)整動物體內(nèi)的“指南針”,并有效地區(qū)分磁場北向和真實北向之間的差別。霍蘭德說,“通過這項研究進一步增強了對蝙蝠深入研究的興趣,原本認為蝙蝠只有最遠飛行幾英里,但實際看來,它們與候鳥具有相同之處,可以飛行至數(shù)千英里?!?/span>
在研究實驗中,霍蘭德帶領研究小組在大褐蝙蝠身體上裝配了微型無線電發(fā)射器,然后從它們棲息地向北12英里處釋放,在蝙蝠返回棲息地的過程中,研究小組通過小型飛機在蝙蝠上空進行監(jiān)控。一些未受人造磁場干擾的蝙蝠基于日落磁場識別能力向南飛行,很輕易地就找到了自己的老家。
然而在此之前,研究小組釋放了兩組蝙蝠,分別處于地球磁場北極順時針90°和逆時針90°的人造磁場環(huán)境中。處于逆時針90°磁場飛行的蝙蝠一直向西飛行;另一組受順時針90°磁場的干擾,卻一直向東飛行,但這些差點迷失方向的蝙蝠通過日落作為方向標識器,最終意識到飛行方向錯誤,改變飛行方向順利地返回棲息地。
科學家們已知道自然界的動物主要分為兩種類型磁性感官定位:一種是簡單的“指南針”感官功能,這是基于體內(nèi)磁鐵礦顆粒與外界環(huán)境發(fā)生的反應;另一種則是某些鳥類能根據(jù)處于地球磁場不同位置所“看到”的磁場光強度,來準確判斷飛行方向。