蝙蝠的“回声定位”功能是如何被发现的

尽管“耳闻不如眼见”已是众所周知的事实,可有些生物却仍然反其道而行之——用耳朵来代替眼睛。

1793年,一位意大利生理学家做了一个有趣的试验。他将灼瞎了双眼的蝙蝠放到黑暗的房间里,发现蝙蝠仍然飞翔自如,与正常个体毫无区别。但如果把它们的双耳堵住或者封闭住嘴巴,它们就会完全丧失探测能力,再也不能自由飞翔了。

当时,这位生理学家猜测,很可能蝙蝠具有以耳“视”物的能力,所以才产生上面的结果。但遗憾的是,由于和当时的常识差距太远,所以根本没有人理会他。以后一位解剖学家提出,蝙蝠之所以能够在失明条件下自由飞翔,其原因主要是由于运动时皮肤产生触觉的缘故,至于触觉究竟怎样产生,如何感知物体,这位解剖学家也说不清楚。

所以,能够对蝙蝠之谜准确作出解释,已是发明检测超声波仪器以后的事了。20世纪30年代,哈佛大学的一位学生捕捉了一笼小棕黄蝙蝠,并将其放置在检测高频声的仪器旁,发现仪器会发出“嗡嗡嗡”的响声,说明蝙蝠具有发放高频声波的能力。以后通过一系列实验,证明蝙蝠不仅能发出超声波,还能够接收超声波,在接收过程中,通过分析超声的变化,能够感知到某一物体是否在运动,以及如何运动等信息。这就是所谓的“回声定位”术。

现在我们知道,在自然界中能够施行“回声定位”的动物并不罕见,所有已经研究过的小蝙蝠亚目800余个物种,几乎全具备这个能力。它们能够依靠发达的咽喉肌,快速收缩产生超声波,然后由鼻孔或口传出,定位的有效范围大约为2米。由于超声波具有方向性强、辨距精度高等特点,所以这些“空中盲汉”在跟踪飞蛾时,动作之敏捷、成功率之高,使得航天工程师都赞叹不已。

除了蝙蝠,齿鲸是另一类使用“回声定位”的动物。它们的超声波由鼻道发出,经过头骨的反射和鼻隆的声透镜作用射向目标,回声则通过下颌骨传导到耳。由于水中光线的能见度较空气中低,而声波传播速度却高于空气,因而利用声波导航堪称演化中的“聪明之举”。

金丝燕是在山洞里筑巢的鸟类。由于洞穴既深又暗,生活在这里的飞鸟要探明环境、避开障碍物,单靠眼睛是不行的。在长期演化中,金丝燕同样学会了“回声定位”术,不过需要指出的是,金丝燕只有在黑暗的环境中才使用“回声定位器”以耳代目;而处于光亮环境中,则仍然依靠眼睛。所以确切地说,它们实在是“两全其美”的典范呢!

正是由于受到这些动物“回声定位”功能的启发,人类发明了雷达。

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