研究情況
聲調感知
2013年12月15日,《動(dòng)物學(xué)前沿》雜志上發(fā)布的一項研究報告表明:蝙蝠可以通過(guò)同類(lèi)所發(fā)出聲調變化來(lái)判斷它們的情緒狀態(tài)。
研究人員對吸血蝠進(jìn)行觀(guān)察,他們訓練這些蝙蝠在樹(shù)枝上等待食物。在一些測試中,研究人員通過(guò)揚聲器發(fā)出“侵略性的信號”,通常防衛樹(shù)枝的蝙蝠會(huì )從即將來(lái)臨的蝙蝠那里得到并發(fā)出這種信號。在其他的實(shí)驗中,研究人員發(fā)出“緩和的信號”,一般情況下這種信號會(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。研究人員對每只蝙蝠單獨進(jìn)行了測試,使用信號錄音是為了確保蝙蝠對所錄音的內容作出反應,而不是對看到其他蝙蝠的視覺(jué)線(xiàn)索作出反應。
在所有測試中,科學(xué)家每隔20秒發(fā)出一個(gè)信號,直到蝙蝠開(kāi)始忽略這個(gè)信號,然后他們再發(fā)出一個(gè)有輕微差異的相同信號,該信號會(huì )更加緊迫(有更短、更緊密間隔的音節)或者更加舒緩。新設定的侵略信號總是會(huì )使蝙蝠轉向揚聲器,然而新的緩和信號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。
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容,這種知覺(jué)可能比之前認為的更廣泛地存在于哺乳動(dòng)物中。
捕魚(yú)蝙蝠

大足鼠耳蝠
北京房山區霞云嶺鄉蝙蝠洞生活著(zhù)3000只大足鼠耳蝠,這是特有的蝙蝠種類(lèi),也是截止至2014年亞洲被證實(shí)會(huì )捕魚(yú)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(cháng)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(cháng)著(zhù)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(wú)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(jiàn)的會(huì )用雙爪捕魚(yú)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 )有獨特的功能與之對應。就像寬大有力的翅膀,對應著(zhù)強大的飛行能力一樣。
接下來(lái),艾倫便搜尋這種蝙蝠吃魚(yú)的直接證據。要想證實(shí)蝙蝠有沒(méi)有吃魚(yú),最直接的方法就是到它們的腸道和胃中去尋找,看看有沒(méi)有留下魚(yú)的線(xiàn)索,尤其是魚(yú)鱗和魚(yú)骨。 標本只有一件,解剖工作必須謹慎進(jìn)行。當艾倫從蝙蝠體內取出黏糊糊的物質(zhì)之后,發(fā)現腸道內空空蕩蕩的,找不到有用的線(xiàn)索。而在蝙蝠的胃中的黑色物質(zhì),全都是昆蟲(chóng)的殘肢,連一丁點(diǎn)兒魚(yú)的蹤跡都沒(méi)有。
70年過(guò)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(yú)的“索諾拉鼠耳蝠”。在南美的北部叢林中,還有另一種類(lèi)似的會(huì )吃魚(yú)的蝙蝠“墨西哥兔唇蝠”。這兩種蝙蝠用來(lái)捕魚(yú)的爪子巨大而又尖利;腳掌很小,腳趾很長(cháng);脛骨與普通蝙蝠有著(zhù)明顯區別,不僅長(cháng),而且與翼膜之間的結合點(diǎn)非常高。 2002年,中國科學(xué)院動(dòng)物學(xué)博士馬杰,在北京房山區霞云嶺鄉展開(kāi)考察研究。馬杰開(kāi)始從蝙蝠糞便中尋找魚(yú)的蹤跡。在實(shí)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(huì )吃昆蟲(chóng)的證據。
一個(gè)月后,馬杰再次來(lái)到蝙蝠洞捉到覓食歸來(lái)的蝙蝠,對取到的糞便樣品分析,觀(guān)察到樣品在強烈的燈光下閃閃發(fā)光。經(jīng)過(guò)魚(yú)類(lèi)專(zhuān)家鑒定,樣品中發(fā)光的正是魚(yú)鱗!通過(guò)魚(yú)鱗的特征,把魚(yú)的種類(lèi)鑒定出來(lái)了。分析的結果表明:大足鼠耳蝠至少吃了三種魚(yú)。 食魚(yú)蝙蝠由經(jīng)常在水面捕食昆蟲(chóng)的蝙蝠進(jìn)化而來(lái)。食魚(yú)蝙蝠的祖先在水面追捕昆蟲(chóng)時(shí),或取食水面漂浮或浮游的昆蟲(chóng),這些蝙蝠偶爾也捕獲跳出水面或浮游的小魚(yú)。由于小魚(yú)較昆蟲(chóng)有更高的營(yíng)養,因此它們逐漸傾向捕食小魚(yú)。
蝙蝠與仿生學(xué)
仿生學(xué)(bionics)在具有生命之意的希臘語(yǔ)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(kāi)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(xué)就是要在工程上實(shí)現并有效地應用生物功能的一門(mén)學(xué)科。例如關(guān)于信息接受(感覺(jué)功能)、信息傳遞(神經(jīng)功能)、自動(dòng)控制系統等,這種生物體的結構與功能在機械設計方面給了很大啟發(fā)。可舉出的仿生學(xué)例子,如將海豚的體形或皮膚結構(游泳時(shí)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(xué)也被認為是與控制論有密切關(guān)系的一門(mén)學(xué)科,而控制論主要是將生命現象和機械原理加以比較,進(jìn)行研究和解釋的一門(mén)學(xué)科。 可以舉個(gè)例子:蒼蠅,是細菌的傳播者,誰(shuí)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(dòng)陀螺儀”。這種儀器應用在火箭和高速飛機上,實(shí)現了自動(dòng)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。“蠅眼透鏡”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(zhù)怎樣的奇異本領(lǐng)?它們的種種本領(lǐng),給了人類(lèi)哪些啟發(fā)?模仿這些本領(lǐng),人類(lèi)又可以造出什么樣的機器?這里要介紹的一門(mén)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),它是在本世紀中期才出現的一門(mén)新的邊緣科學(xué)。仿生學(xué)研究生物體的結構、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,它的研究成果已經(jīng)非常可觀(guān)。仿生學(xué)的問(wèn)世開(kāi)辟了獨特的技術(shù)發(fā)展道路,也就是向生物界索取藍圖的道路,它大大開(kāi)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(wú)法起飛的,一定要有一點(diǎn)高低落差。蝙蝠的導航能力絕不僅限于回聲定位,它體內具有磁性“指南針”導航功能,可依據地球磁場(chǎng)從數千英里外準確返回棲息地。而此前,眾所周知,蝙蝠是著(zhù)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(xué)生物學(xué)家理查德·霍蘭德和同事們研究發(fā)現,當蝙蝠處于人造磁場(chǎng)環(huán)境中,會(huì )干擾蝙蝠原來(lái)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航能力,有助于進(jìn)一步增進(jìn)科學(xué)家對蝙蝠導航飛行的認知。 擅長(cháng)夜晚飛行的蝙蝠擁有獨特的回聲定位,通過(guò)發(fā)出高音頻聲音并能根據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(kāi)樹(shù)、建筑物等。依據這一理論,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(wú)計可施了。
霍蘭德的這項研究推翻了這種錯誤觀(guān)點(diǎn),他指出蝙蝠具有磁性感官能力,在飛行數千英里之遠仍能準確判斷方向,蝙蝠的這種能力與某些鳥(niǎo)類(lèi)有相同之處,除依據磁場(chǎng),它們還都使用日落作為方向標識器。這將有助于調整動(dòng)物體內的“指南針”,并有效地區分磁場(chǎng)北向和真實(shí)北向之間的差別。霍蘭德說(shuō),“通過(guò)這項研究進(jìn)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(shí)際看來(lái),它們與候鳥(niǎo)具有相同之處,可以飛行至數千英里。”
在研究實(shí)驗中,霍蘭德帶領(lǐng)研究小組在大褐蝙蝠身體上裝配了微型無(wú)線(xiàn)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(guò)程中,研究小組通過(guò)小型飛機在蝙蝠上空進(jìn)行監控。一些未受人造磁場(chǎng)干擾的蝙蝠基于日落磁場(chǎng)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(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(guò)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(xué)家們已知道自然界的動(dòng)物主要分為兩種類(lèi)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(niǎo)類(lèi)能根據處于地球磁場(chǎng)不同位置所“看到”的磁場(chǎng)光強度,來(lái)準確判斷飛行方向。