蝙蝠如何避免相互碰撞 _蝙蝠

大鼠尾蝙蝠在夜空中飛行，尋找昆蟲。致謝：延斯·賴德爾。
據《大眾科學》（勞拉·貝薩斯）：當一群蝙蝠離開洞穴，在晚上飛上天空狩獵時，它們經常成群結隊，看起來幾乎像一個巨大的斑點。幾十年來，科學家們一直困惑于這些有翅膀的哺乳動物如何達到如此緊密的密度——有時可達數十萬只蝙蝠——卻不會相互碰撞。
現在，研究人員相信，他們已經弄清楚蝙蝠如何在嘈雜的雞尾酒會中仍然能聽到聲音。它們似乎改變了回聲定位的方式，以便更好地了解離它們最近的蝙蝠的確切位置。3月31日發表在《美國國家科學院院刊》上的一項研究詳細介紹了這些發現。
蝙蝠“雞尾酒會”
像海豚、齒鯨和一些鳥類一樣，許多蝙蝠物種使用回聲定位來感知周圍的世界。他們發出一個電話，傾聽反射的回聲。這種回聲使他們能夠“看到”他們面前的東西。
然而，如果許多蝙蝠同時進行回聲定位，比如當整個群體在幾分鐘內從洞穴中出來時，其他蝙蝠的噪音應該掩蓋了蝙蝠需要繞過的關鍵回聲信息。這種聲學信息的丟失被稱為“干擾” 。蝙蝠應該會因為干擾而發生碰撞，但洞穴外的空中事故實際上非常罕見。
德國馬克斯·普朗克動物行為研究所的研究合著者、動物行為博士后學者阿亞·戈德斯坦在一份聲明中說：“當你看到一個時，你幾乎會很興奮。” 。
科學家們在實驗室中部署了幾種技術，試圖弄清楚蝙蝠是如何聽到周圍環境的喋喋不休的——比如擁擠的餐廳里的噪音。他們通過觀察蝙蝠如何以略微不同的頻率進行生態定位，研究了蝙蝠如何群體回聲定位。理論上，這應該會減少干擾，但之前的研究結果并沒有就如何或為什么提供足夠有力的答案。
以色列特拉維夫大學的研究合著者、神經生態學家Yossi Yovel在一份聲明中說：“沒有人從單個蝙蝠出現時的角度來看待這種情況。如果我們不研究它的行為，我們怎么能理解它呢？” 。
前往洞穴
在這項研究中，研究小組研究了生活在以色列胡拉山谷的大鼠尾蝙蝠（Rhinopoma microphyllum），并在兩年多的時間里直接從黃昏時分從洞穴中出現的野生蝙蝠那里收集數據。他們用輕便的追蹤器標記了這個群體中的幾只蝙蝠，這些追蹤器每秒都會記錄它們的位置。一些標簽還配備了超聲波麥克風，可以從蝙蝠的角度記錄聲音。為了研究這種行為，他們使用了高分辨率跟蹤、超聲波報告和感覺運動計算機建模的新組合，觀察蝙蝠在擠出洞穴開口時的感覺。

大鼠尾蝠棲息在一個洞穴里的數千只蝙蝠中，等待夜幕降臨，以昆蟲為食。信用證：Eran Amichai 。Eran Amichai
然而，被標記的蝙蝠被釋放到洞穴外，進入新出現的群體。這意味著在密度最高時從洞穴開口采集的數據缺失。為了填補這一空白，該團隊使用了由研究合著者Omer Mazar開發的計算模型，該模型模擬了涌現。該模型使用跟蹤器和麥克風收集的數據來重建完整的行為序列，從洞穴入口開始，到蝙蝠在山谷中飛行1.2英里（2公里）后結束。
特拉維夫大學博士生Mazar在一份聲明中說：“該模擬使我們能夠驗證我們對蝙蝠在羽化過程中如何解決這一復雜任務的假設。” 。
蝙蝠的POV
數據顯示，蝙蝠在離開洞穴時，會聽到刺耳的叫聲。94%的回聲定位被干擾，但蝙蝠在離開洞穴的五秒鐘內顯著減少了回聲定位干擾。蝙蝠也被觀察到做出了兩個重要的行為變化。首先，它們從密集的群體核心向外散開，同時保持群體結構。接下來，他們以更高的頻率發出更短、更弱的呼叫。
最初，研究小組懷疑蝙蝠會通過迅速逃離洞穴來減少干擾。相反，它們似乎將回聲定位改變到更高的頻率，盡管理論上這只會增加干擾和碰撞的風險。為了理解原因，團隊必須從蝙蝠的角度來處理整個場景。
馬扎爾解釋說：“想象一下，你是一只蝙蝠，在一個雜亂的空間里飛行。你需要知道的最重要的物體是正前方的蝙蝠。所以你應該以一種只提供蝙蝠最詳細信息的方式進行回聲定位。” 。“當然，由于干擾，你可能會錯過大部分可用的信息，但這并不重要，因為你只需要足夠的細節來避免撞到蝙蝠。”
蝙蝠似乎改變了回聲定位的方式，以獲取附近鄰居的詳細信息。這一策略最終似乎有助于他們成功機動，避免相互碰撞。
根據該團隊的說法，蝙蝠如何解決這種嘈雜困境的這一意外結果是通過在自然環境中研究蝙蝠而實現的。
戈德斯坦說：“過去的理論和實驗室研究使我們能夠想象這種可能性。” 。“但只有盡可能地站在動物的角度，我們才能理解它們面臨的挑戰以及它們如何解決這些挑戰。”