мыши - Blog Posts

Вот что «видят» летучие мыши, исследуя мир со звуком

 Новая информация опровергает представления о том, как использование звука ограничивает взгляд летучей мыши на мир.

  Большинство млекопитающих передвигается по зрению. Летучие мыши ориентируются и охотятся, используя звук. Они издают высокие крики, и их уши улавливают эхо. Ученые теперь лучше понимают, что эти животные воспринимают с помощью эхолокации.

Ночь выпадает на острове Барро-Колорадо в Панаме. Золотое сияние омывает бесчисленные оттенки зеленого тропического леса. В этот волшебный час жители леса начинают звучать. Рычат обезьяны-ревуны. Птицы щебечут. Насекомые сообщают о своем присутствии потенциальным партнерам. К драке присоединяются и другие звуки - крики, слишком высокие для человеческого уха. Они происходят от охотников, уходящих в ночь: летучих мышей.

Некоторые из этих миниатюрных хищников ловят огромных насекомых или даже ящериц, которых таскают обратно к своим убежищам. Летучие мыши чувствуют окружающую среду и находят добычу, крича и прислушиваясь к эхо, издаваемому, когда эти звуки отражаются от объектов. Этот процесс называется эхолокацией.

  Это «чуждая нам сенсорная система», - говорит бихевиористский эколог Инга Гейпель. Она изучает, как животные взаимодействуют с окружающей средой в Смитсоновском институте тропических исследований в Гамбоа, Панама. Гейпель считает эхолокацию хождением по миру звуков. «Это похоже на то, что ты постоянно слышишь музыку», - говорит она.

Из-за того, как работает эхолокация, ученые долгое время думали, что летучие мыши не смогут найти маленьких насекомых, неподвижно сидящих на листе. Они полагали, что эхо, отражающееся от такого жука, будет заглушено звуком, отраженным от листа.

  Летучие мыши не слепые. Но они полагаются на звук для получения информации, которую большинство животных получает своими глазами. Многие годы ученые считали, что это ограничивает взгляд летучих мышей на мир. Но новые доказательства опровергают некоторые из этих идей. Это показывает, как другие чувства помогают летучим мышам заполнить картину. Благодаря экспериментам и технологиям исследователи могут лучше понять, как летучие мыши «видят» мир.

В Панаме Гейпель работает с ушастой летучей мышью Micronycteris microtis. «Я очень рада, что не слышу их, потому что думаю, что они будут… оглушительными», - говорит она. Эти крошечные летучие мыши весят примерно как монета - от пяти до семи граммов (от 0,18 до 0,25 унции). «Они очень пушистые и у них большие уши», - отмечает Гейпель. И у них есть «чудесный, красивый» носовой лист, - говорит она. «Он находится прямо над ноздрями и представляет собой мясистый лоскут в форме сердца». Эта структура может помочь летучим мышам управлять своим звуковым лучом, как выяснили она и некоторые коллеги.

   Такое мышление предполагало, что летучие мыши не смогут ловить стрекоз. Ночью, когда летучие мыши отсутствуют, стрекозы «в основном сидят в растительности, надеясь, что их не съедят», - говорит Гейпель. У стрекоз нет ушей - они даже не слышат приближения летучих мышей. Это оставляет их довольно беззащитными, когда они сидят в тишине.

Но команда заметила, что M. microtis, похоже, питается стрекозами. «В основном все, что осталось под насестом, - это фекалии летучих мышей и крылья стрекозы», - заметил Гейпель. 

Вопрос и ответ

Гейпель поймал несколько летучих мышей и поместил их в клетку для экспериментов. Используя высокоскоростную камеру, она и ее коллеги наблюдали, как летучие мыши подходят к прилипшим к листьям стрекозам. Они разместили микрофоны вокруг клетки. Они отслеживали местонахождение летучих мышей, когда они летали и совершали звонки. Команда заметила, что летучие мыши никогда не летели прямо на насекомых. Они всегда нападали сбоку или снизу. Это наводило на мысль, что угол подхода был ключом к зондированию их добычи.

  Чтобы проверить эту идею, команда Гейпеля построила роботизированную голову летучей мыши. Выступающие издавали звуки, похожие на рот летучей мыши. А микрофон имитировал уши. Ученые воспроизвели крики летучих мышей в сторону листа со стрекозой и без нее и записали эхо. Перемещая голову летучей мыши, они отметили, как эхо меняется с углом.

Исследователи обнаружили, что летучие мыши использовали листья как зеркала для отражения звука. Подойдите к листу прямо, и отражения звукового луча заслонят все остальное, как и предполагали ученые. 

   Гейпель отмечает, что это похоже на то, что происходит, когда вы смотрите прямо в зеркало с фонариком. Отраженный луч фонарика «ослепляет» вас. Но отойдите в сторону, и луч отразится под углом. Вот что происходит, когда летучие мыши нападают под углом. Большая часть луча сонара отражается в сторону, позволяя летучим мышам обнаруживать слабые эхо, отражающиеся от насекомого. «Я думаю, что мы все еще очень мало знаем о том, как [летучие мыши] используют свою эхолокацию и на что способна эта система», - говорит Гейпель.

Летучие мыши могут даже различать похожие на вид объекты. Например, команда Гейпеля заметила, что летучие мыши, похоже, могут отличать веточки от насекомых, которые выглядят как палки. «У них есть очень точное понимание объекта, который они находят», - отмечает Гейпель.

   Щенки размером с ладонь

Летучие мыши могут научиться парочке трюков, и, похоже, им нравится работать за угощения. Кейт Аллен, нейробиолог из Университета Джона Хопкинса в Балтиморе, штат Мэриленд, сравнивает летучих мышей Eptesicus fuscus, с которыми работает, с «маленькими щенками размером с ладонь». Распространенное название этого вида - большая коричневая летучая мышь - немного неверно. «Тело размером с куриный наггетс, но фактический размах их крыльев - около 10 дюймов [25 сантиметров]», - отмечает Аллен.

Аллен обучает своих летучих мышей различать два объекта разной формы. Она использует метод, который используют дрессировщики. С помощью кликера она издает звук, который усиливает связь между поведением и наградой - здесь это восхитительный мучной червь.

В темной комнате, облицованной антиэхо-пеной, летучие мыши сидят в ящике на платформе. Они смотрят на отверстие коробки и эхолотируют к объекту перед ними. Если это форма гантели, тренированная летучая мышь забирается на помост и получает удовольствие. Но если летучая мышь чувствует куб, она должна оставаться на месте.

Только вот объекта на самом деле нет. Аллен обманывает своих летучих мышей с помощью динамиков, воспроизводящих эхо, которое может отражать объект такой формы. В ее экспериментах используются те же акустические приемы, которые используют музыкальные продюсеры. С помощью причудливого программного обеспечения они могут заставить песню звучать так, как если бы она была записана в соборе эха. Или они могут добавить искажения. Компьютерные программы делают это, изменяя звук.

   Аллен проверит летучих мышей с углами, которые они никогда раньше не озвучивали. Ее эксперимент исследует, могут ли летучие мыши делать то, что легко делает большинство людей. Представьте себе объект, например стул или карандаш. На ваш взгляд, вы могли бы перевернуть это. И если вы видите стул, стоящий на земле, вы знаете, что это стул, независимо от того, в каком направлении он смотрит.

Экспериментальные испытания Аллена были отложены из-за пандемии коронавируса. Она может пойти в лабораторию только для ухода за летучими мышами. Но она выдвигает гипотезу, что летучие мыши могут различать объекты, даже когда они рассматривают их под новым углом. Зачем? «Мы знаем, наблюдая за их охотой, [что] они могут распознавать насекомых под любым углом», - говорит она.

Эксперимент также может помочь ученым понять, сколько летучим мышам нужно для осмотра объекта, чтобы сформировать мысленный образ. Достаточно ли одного или двух наборов эхо? Или требуется серия звонков с разных сторон?

Ясно одно. Чтобы поймать насекомое в движении, летучей мыши нужно больше, чем просто улавливать его звук. Она должна отслеживать ошибку.

Нравятся вам эксперименты по изучению летучих мышей?