研究情況
聲調(diào)感知
2013年12月15日,《動(dòng)物學(xué)前沿》雜志上發(fā)布的一項(xiàng)研究報(bào)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(duì)吸血蝠進(jìn)行觀察,他們訓(xùn)練這些蝙蝠在樹枝上等待食物。在一些測(cè)試中,研究人員通過揚(yáng)聲器發(fā)出“侵略性的信號(hào)”,通常防衛(wèi)樹枝的蝙蝠會(huì)從即將來臨的蝙蝠那里得到并發(fā)出這種信號(hào)。在其他的實(shí)驗(yàn)中,研究人員發(fā)出“緩和的信號(hào)”,一般情況下這種信號(hào)會(huì)由蝙蝠在接近已經(jīng)有處棲息的蝙蝠時(shí)發(fā)出,以此尋求分享其空間。研究人員對(duì)每只蝙蝠單獨(dú)進(jìn)行了測(cè)試,使用信號(hào)錄音是為了確保蝙蝠對(duì)所錄音的內(nèi)容作出反應(yīng),而不是對(duì)看到其他蝙蝠的視覺線索作出反應(yīng)。
在所有測(cè)試中,科學(xué)家每隔20秒發(fā)出一個(gè)信號(hào),直到蝙蝠開始忽略這個(gè)信號(hào),然后他們?cè)侔l(fā)出一個(gè)有輕微差異的相同信號(hào),該信號(hào)會(huì)更加緊迫(有更短、更緊密間隔的音節(jié))或者更加舒緩。新設(shè)定的侵略信號(hào)總是會(huì)使蝙蝠轉(zhuǎn)向揚(yáng)聲器,然而新的緩和信號(hào)只有在變得更加緊迫的時(shí)候才會(huì)使蝙蝠作出一定的反應(yīng)。
蝙蝠未能對(duì)弱化的緩和信號(hào)作出回應(yīng)表明:蝙蝠能夠理解所接收信號(hào)中帶有情感色彩的內(nèi)容,這種知覺可能比之前認(rèn)為的更廣泛地存在于哺乳動(dòng)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(shí)會(huì)捕魚的唯一一種蝙蝠。1936年,在中國福州的哈佛大學(xué)博物館館長艾倫,收到了一只十分特別的蝙蝠標(biāo)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(cè):這是一種罕見的會(huì)用雙爪捕魚的奇特蝙蝠。按照動(dòng)物的進(jìn)化原則:它們身上的每一個(gè)特殊器官,都必然會(huì)有獨(dú)特的功能與之對(duì)應(yīng)。就像寬大有力的翅膀,對(duì)應(yīng)著強(qiáng)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(shí)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(biāo)本只有一件,解剖工作必須謹(jǐn)慎進(jìn)行。當(dāng)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(diǎn)兒魚的蹤跡都沒有。
70年過去了。科學(xué)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(huì)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(huì)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(diǎn)非常高。 2002年,中國科學(xué)院動(dòng)物學(xué)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(shí)驗(yàn)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(huì)吃昆蟲的證據(jù)。
一個(gè)月后,馬杰再次來到蝙蝠洞捉到覓食歸來的蝙蝠,對(duì)取到的糞便樣品分析,觀察到樣品在強(qiáng)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(jìn)化而來。食魚蝙蝠的祖先在水面追捕昆蟲時(shí),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(xué)
仿生學(xué)(bionics)在具有生命之意的希臘語bion上,加上有工程技術(shù)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(jī)械都優(yōu)越得多,仿生學(xué)就是要在工程上實(shí)現(xiàn)并有效地應(yīng)用生物功能的一門學(xué)科。例如關(guān)于信息接受(感覺功能)、信息傳遞(神經(jīng)功能)、自動(dòng)控制系統(tǒng)等,這種生物體的結(jié)構(gòu)與功能在機(jī)械設(shè)計(jì)方面給了很大啟發(fā)。可舉出的仿生學(xué)例子,如將海豚的體形或皮膚結(jié)構(gòu)(游泳時(shí)能使身體表面不產(chǎn)生紊流)應(yīng)用到潛艇設(shè)計(jì)原理上。仿生學(xué)也被認(rèn)為是與控制論有密切關(guān)系的一門學(xué)科,而控制論主要是將生命現(xiàn)象和機(jī)械原理加以比較,進(jìn)行研究和解釋的一門學(xué)科。 可以舉個(gè)例子:蒼蠅,是細(xì)菌的傳播者,誰都討厭它??墒巧n蠅的楫翅(又叫平衡棒)是“天然導(dǎo)航儀”,人們模仿它制成了“振動(dòng)陀螺儀”。這種儀器應(yīng)用在火箭和高速飛機(jī)上,實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)駕駛。蒼蠅的眼睛是一種“復(fù)眼”,由3000多只小眼組成,人們模仿它制成了“蠅眼透鏡”?!跋壯弁哥R”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(jī)”,一次就能照出千百張相同的相片。這種照相機(jī)已經(jīng)用于印刷制版和大量復(fù)制電子計(jì)算機(jī)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(xué)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(lǐng)?它們的種種本領(lǐng),給了人類哪些啟發(fā)?模仿這些本領(lǐng),人類又可以造出什么樣的機(jī)器?這里要介紹的一門新興科學(xué)——仿生學(xué)。 仿生學(xué)是指模仿生物建造技術(shù)裝置的科學(xué),它是在本世紀(jì)中期才出現(xiàn)的一門新的邊緣科學(xué)。仿生學(xué)研究生物體的結(jié)構(gòu)、功能和工作原理,并將這些原理移植于工程技術(shù)之中,發(fā)明性能優(yōu)越的儀器、裝置和機(jī)器,創(chuàng)造新技術(shù)。從仿生學(xué)的誕生、發(fā)展,短短幾十年的時(shí)間內(nèi),它的研究成果已經(jīng)非常可觀。仿生學(xué)的問世開辟了獨(dú)特的技術(shù)發(fā)展道路,也就是向生物界索取藍(lán)圖的道路,它大大開闊了人們的眼界,顯示了極強(qiáng)的生命力。
蝙蝠在水平地面上是無法起飛的,一定要有一點(diǎn)高低落差。蝙蝠的導(dǎo)航能力絕不僅限于回聲定位,它體內(nèi)具有磁性“指南針”導(dǎo)航功能,可依據(jù)地球磁場(chǎng)從數(shù)千英里外準(zhǔn)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(dǎo)航覓食。 美國新澤西州普林斯頓大學(xué)生物學(xué)家理查德·霍蘭德和同事們研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)蝙蝠處于人造磁場(chǎng)環(huán)境中,會(huì)干擾蝙蝠原來正確的航向,使蝙蝠“誤入歧途”。該研究是科學(xué)家首次揭示蝙蝠具有磁性導(dǎo)航能力,有助于進(jìn)一步增進(jìn)科學(xué)家對(duì)蝙蝠導(dǎo)航飛行的認(rèn)知。 擅長夜晚飛行的蝙蝠擁有獨(dú)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(zhǔn)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(duì)于遠(yuǎn)距離飛行而言,視力非常差的蝙蝠似乎無計(jì)可施了。
霍蘭德的這項(xiàng)研究推翻了這種錯(cuò)誤觀點(diǎn),他指出蝙蝠具有磁性感官能力,在飛行數(shù)千英里之遠(yuǎn)仍能準(zhǔn)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(chǎng),它們還都使用日落作為方向標(biāo)識(shí)器。這將有助于調(diào)整動(dòng)物體內(nèi)的“指南針”,并有效地區(qū)分磁場(chǎng)北向和真實(shí)北向之間的差別?;籼m德說,“通過這項(xiàng)研究進(jìn)一步增強(qiáng)了對(duì)蝙蝠深入研究的興趣,原本認(rèn)為蝙蝠只有最遠(yuǎn)飛行幾英里,但實(shí)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(shí)驗(yàn)中,霍蘭德帶領(lǐng)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(jī)在蝙蝠上空進(jìn)行監(jiān)控。一些未受人造磁場(chǎng)干擾的蝙蝠基于日落磁場(chǎng)識(shí)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(chǎng)北極順時(shí)針90°和逆時(shí)針90°的人造磁場(chǎng)環(huán)境中。處于逆時(shí)針90°磁場(chǎng)飛行的蝙蝠一直向西飛行;另一組受順時(shí)針90°磁場(chǎng)的干擾,卻一直向東飛行,但這些差點(diǎn)迷失方向的蝙蝠通過日落作為方向標(biāo)識(shí)器,最終意識(shí)到飛行方向錯(cuò)誤,改變飛行方向順利地返回棲息地。
科學(xué)家們已知道自然界的動(dòng)物主要分為兩種類型磁性感官定位:一種是簡(jiǎn)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(yīng);另一種則是某些鳥類能根據(jù)處于地球磁場(chǎng)不同位置所“看到”的磁場(chǎng)光強(qiáng)度,來準(zhǔn)確判斷飛行方向。