蝙蝠如何避免相互碰撞

大鼠尾蝙蝠在夜空中飞行，寻找昆虫。致谢：延斯·赖德尔。

（蜘蛛网eeook.com）据《大众科学》（劳拉·贝萨斯）：当一群蝙蝠离开洞穴，在晚上飞上天空狩猎时，它们经常成群结队，看起来几乎像一个巨大的斑点。几十年来，科学家们一直困惑于这些有翅膀的哺乳动物如何达到如此紧密的密度——有时可达数十万只蝙蝠——却不会相互碰撞。

现在，研究人员相信，他们已经弄清楚蝙蝠如何在嘈杂的鸡尾酒会中仍然能听到声音。它们似乎改变了回声定位的方式，以便更好地了解离它们最近的蝙蝠的确切位置。3月31日发表在《美国国家科学院院刊》上的一项研究详细介绍了这些发现。

像海豚、齿鲸和一些鸟类一样，许多蝙蝠物种使用回声定位来感知周围的世界。他们发出一个电话，倾听反射的回声。这种回声使他们能够“看到”他们面前的东西。

然而，如果许多蝙蝠同时进行回声定位，比如当整个群体在几分钟内从洞穴中出来时，其他蝙蝠的噪音应该掩盖了蝙蝠需要绕过的关键回声信息。这种声学信息的丢失被称为“干扰”。蝙蝠应该会因为干扰而发生碰撞，但洞穴外的空中事故实际上非常罕见。

德国马克斯·普朗克动物行为研究所的研究合著者、动物行为博士后学者阿亚·戈德斯坦在一份声明中说：“当你看到一个时，你几乎会很兴奋。”。

科学家们在实验室中部署了几种技术，试图弄清楚蝙蝠是如何听到周围环境的喋喋不休的——比如拥挤的餐厅里的噪音。他们通过观察蝙蝠如何以略微不同的频率进行生态定位，研究了蝙蝠如何群体回声定位。理论上，这应该会减少干扰，但之前的研究结果并没有就如何或为什么提供足够有力的答案。

以色列特拉维夫大学的研究合著者、神经生态学家Yossi Yovel在一份声明中说：“没有人从单个蝙蝠出现时的角度来看待这种情况。如果我们不研究它的行为，我们怎么能理解它呢？”。

在这项研究中，研究小组研究了生活在以色列胡拉山谷的大鼠尾蝙蝠（Rhinopoma microphyllum），并在两年多的时间里直接从黄昏时分从洞穴中出现的野生蝙蝠那里收集数据。他们用轻便的追踪器标记了这个群体中的几只蝙蝠，这些追踪器每秒都会记录它们的位置。一些标签还配备了超声波麦克风，可以从蝙蝠的角度记录声音。为了研究这种行为，他们使用了高分辨率跟踪、超声波报告和感觉运动计算机建模的新组合，观察蝙蝠在挤出洞穴开口时的感觉。

大鼠尾蝠栖息在一个洞穴里的数千只蝙蝠中，等待夜幕降临，以昆虫为食。信用证：Eran Amichai。Eran Amichai

然而，被标记的蝙蝠被释放到洞穴外，进入新出现的群体。这意味着在密度最高时从洞穴开口采集的数据缺失。为了填补这一空白，该团队使用了由研究合著者Omer Mazar开发的计算模型，该模型模拟了涌现。该模型使用跟踪器和麦克风收集的数据来重建完整的行为序列，从洞穴入口开始，到蝙蝠在山谷中飞行1.2英里（2公里）后结束。

特拉维夫大学博士生Mazar在一份声明中说：“该模拟使我们能够验证我们对蝙蝠在羽化过程中如何解决这一复杂任务的假设。”。

数据显示，蝙蝠在离开洞穴时，会听到刺耳的叫声。94%的回声定位被干扰，但蝙蝠在离开洞穴的五秒钟内显著减少了回声定位干扰。蝙蝠也被观察到做出了两个重要的行为变化。首先，它们从密集的群体核心向外散开，同时保持群体结构。接下来，他们以更高的频率发出更短、更弱的呼叫。

最初，研究小组怀疑蝙蝠会通过迅速逃离洞穴来减少干扰。相反，它们似乎将回声定位改变到更高的频率，尽管理论上这只会增加干扰和碰撞的风险。为了理解原因，团队必须从蝙蝠的角度来处理整个场景。

马扎尔解释说：“想象一下，你是一只蝙蝠，在一个杂乱的空间里飞行。你需要知道的最重要的物体是正前方的蝙蝠。所以你应该以一种只提供蝙蝠最详细信息的方式进行回声定位。”。“当然，由于干扰，你可能会错过大部分可用的信息，但这并不重要，因为你只需要足够的细节来避免撞到蝙蝠。”

蝙蝠似乎改变了回声定位的方式，以获取附近邻居的详细信息。这一策略最终似乎有助于他们成功机动，避免相互碰撞。

根据该团队的说法，蝙蝠如何解决这种嘈杂困境的这一意外结果是通过在自然环境中研究蝙蝠而实现的。

戈德斯坦说：“过去的理论和实验室研究使我们能够想象这种可能性。”。“但只有尽可能地站在动物的角度，我们才能理解它们面临的挑战以及它们如何解决这些挑战。”