蝙蝠和鯨類的趨同演化

雖然蝙蝠和齒鯨類早在幾百萬年前就天水兩隔，但它們使用的回聲定位系統(tǒng)卻非常相似。近來，丹麥的研究人員使用一種名為DTAG的新型傳感裝置對野生鯨類的捕食行為進(jìn)行了追蹤，發(fā)現(xiàn)蝙蝠和鯨這兩類動(dòng)物在捕食時(shí)的聲學(xué)行為有著驚人的相似之處。

蝙蝠和齒鯨最近的共同祖先并沒有回聲定位能力，它們本可以在不同的環(huán)境中進(jìn)化出不同的回聲定位技術(shù)，然而它們卻都使用頻率介于1.5萬到20萬赫茲的聲波信號進(jìn)行捕食（人類聽力范圍是20赫茲到2萬赫茲）。這一頻率的重疊很讓人驚訝，因?yàn)槁曇粼谒w中的傳播速度比在空氣中要快5倍，相對于同樣使用這一頻率的蝙蝠，鯨魚有更多的時(shí)間決定是否捕捉探測到的獵物。

丹麥奧胡斯大學(xué)的研究者彼得（Peter Teglberg Madsen）和南丹麥大學(xué)的安瑪麗（Annemarie Surlykke）使用DTAG對這一問題進(jìn)行了研究。這種裝置通過一個(gè)吸盤固定在鯨的皮膚上，能同時(shí)記錄超聲波信號、慣性和水壓。這項(xiàng)技術(shù)使得科學(xué)家能夠?qū)L類在水下的行為進(jìn)行三維重建。之前，人們一直認(rèn)為鯨類在捕食過程中，無論它們和獵物的距離多近，回聲定位信號的頻率是始終保持恒定的。但這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，鯨類也會(huì)在接近獵物時(shí)把回聲定位信號的頻率增加到每秒500個(gè)單脈沖，和蝙蝠幾乎一樣。有一種觀點(diǎn)認(rèn)為，哺乳動(dòng)物的大腦對聲音的加工處理能力的極限決定了它們的聲學(xué)行為。這一相似性支持了這一觀點(diǎn)。

彼得同時(shí)表示，DTAG技術(shù)不僅使得科學(xué)家能深入研究鯨類的水下行為，同時(shí)也有助于保育工作者評估環(huán)境對鯨類行為的影響。

面對噪聲，鯨魚也能“掩耳朵”

齒鯨類發(fā)達(dá)的聲納系統(tǒng)使得它們能在黑暗渾濁的水中暢通無阻。然而在噪聲比較嚴(yán)重的環(huán)境中，敏感的聽覺反而可能成為它們的負(fù)擔(dān)。最近研究人員發(fā)現(xiàn)鯨類如果在噪聲發(fā)生前得到預(yù)警，它們可能會(huì)通過降低聽覺系統(tǒng)的靈敏度來保護(hù)它們的耳朵。

對于美國夏威夷大學(xué)的生物學(xué)家保羅（Paul Nachtigall）來說，鯨類的聽力系統(tǒng)是海洋哺乳動(dòng)物感官中最吸引人的。他與同事在之前的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)鯨類在發(fā)出如步槍發(fā)射般響亮的回聲定位信號時(shí)，會(huì)主動(dòng)屏蔽它們的聽力系統(tǒng)。那么在面對外來的噪音時(shí)，它們會(huì)不會(huì)也像這樣保護(hù)自己的耳朵呢？

研究小組在夏威夷海洋生物研究所馴養(yǎng)的偽虎鯨身上進(jìn)行了一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。在制造噪音前，他們先向偽虎鯨發(fā)出一個(gè)較短的預(yù)警聲音，然后通過一個(gè)吸附在其頭部的傳感器記錄它的腦電波并分析它的聽覺靈敏度。結(jié)果發(fā)現(xiàn)這頭偽虎鯨在接收到預(yù)警信號后，大大降低了它的聽覺靈敏度。

保羅認(rèn)為，偽虎鯨這種配對的警報(bào)信號和噪音的反應(yīng)可能是一種條件反射。諸如石油勘探和船只聲納等人為活動(dòng)在海洋環(huán)境中制造了大量的噪音。如果野生的鯨類能迅速對報(bào)警信號做出反應(yīng)，那么這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)也許會(huì)有助于降低人為噪音對海洋哺乳動(dòng)物的傷害。

目前科學(xué)家們還不是很清楚鯨類是怎么調(diào)節(jié)它們的聽覺靈敏度的。蝙蝠也有類似的聲納系統(tǒng)，當(dāng)它們發(fā)出響亮的回聲定位信號時(shí)，通過收縮耳朵里的肌肉來降低聽覺靈敏度。保羅表示鯨類也許有同樣的調(diào)節(jié)機(jī)制，但要闡明這種機(jī)制還需要更多的研究。“從我們的許多研究工作來看，這也許不僅僅是簡單的條件反射?！北Ａ_說。

這兩個(gè)項(xiàng)目的研究者將會(huì)在5月13日-18日在中國香港舉辦的國際聲學(xué)會(huì)議上對他們的研究成果進(jìn)行詳細(xì)的報(bào)告。