蝙蝠和鯨類(lèi)的趨同演化

雖然蝙蝠和齒鯨類(lèi)早在幾百萬(wàn)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(lái)，丹麥的研究人員使用一種名為DTAG的新型傳感裝置對(duì)野生鯨類(lèi)的捕食行為進(jìn)行了追蹤，發(fā)現(xiàn)蝙蝠和鯨這兩類(lèi)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(méi)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(wàn)到20萬(wàn)赫茲的聲波信號(hào)進(jìn)行捕食（人類(lèi)聽(tīng)力范圍是20赫茲到2萬(wàn)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(duì)于同樣使用這一頻率的蝙蝠，鯨魚(yú)有更多的時(shí)間決定是否捕捉探測(cè)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(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行了研究。這種裝置通過(guò)一個(gè)吸盤(pán)固定在鯨的皮膚上，能同時(shí)記錄超聲波信號(hào)、慣性和水壓。這項(xiàng)技術(shù)使得科學(xué)家能夠?qū)L類(lèi)在水下的行為進(jìn)行三維重建。之前，人們一直認(rèn)為鯨類(lèi)在捕食過(guò)程中，無(wú)論它們和獵物的距離多近，回聲定位信號(hào)的頻率是始終保持恒定的。但這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，鯨類(lèi)也會(huì)在接近獵物時(shí)把回聲定位信號(hào)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(duì)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(lèi)的水下行為，同時(shí)也有助于保育工作者評(píng)估環(huán)境對(duì)鯨類(lèi)行為的影響。

面對(duì)噪聲，鯨魚(yú)也能“掩耳朵”

齒鯨類(lèi)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(wú)阻。然而在噪聲比較嚴(yán)重的環(huán)境中，敏感的聽(tīng)覺(jué)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(lèi)如果在噪聲發(fā)生前得到預(yù)警，它們可能會(huì)通過(guò)降低聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)的靈敏度來(lái)保護(hù)它們的耳朵。

對(duì)于美國(guó)夏威夷大學(xué)的生物學(xué)家保羅（Paul Nachtigall）來(lái)說(shuō)，鯨類(lèi)的聽(tīng)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(lèi)在發(fā)出如步槍發(fā)射般響亮的回聲定位信號(hào)時(shí)，會(huì)主動(dòng)屏蔽它們的聽(tīng)力系統(tǒng)。那么在面對(duì)外來(lái)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(guò)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(tīng)覺(jué)靈敏度。結(jié)果發(fā)現(xiàn)這頭偽虎鯨在接收到預(yù)警信號(hào)后，大大降低了它的聽(tīng)覺(jué)靈敏度。

保羅認(rèn)為，偽虎鯨這種配對(duì)的警報(bào)信號(hào)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(lèi)能迅速對(duì)報(bào)警信號(hào)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(duì)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(lèi)是怎么調(diào)節(jié)它們的聽(tīng)覺(jué)靈敏度的。蝙蝠也有類(lèi)似的聲納系統(tǒng)，當(dāng)它們發(fā)出響亮的回聲定位信號(hào)時(shí)，通過(guò)收縮耳朵里的肌肉來(lái)降低聽(tīng)覺(jué)靈敏度。保羅表示鯨類(lèi)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?！皬奈覀兊脑S多研究工作來(lái)看，這也許不僅僅是簡(jiǎn)單的條件反射?！北Ａ_說(shuō)。

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