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行了追蹤，發(fā)現(xiàn)蝙蝠和鯨這兩類動物在捕食時的聲學(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，因為聲音在水體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對這一問題進行了研究。這種裝置通過一個吸盤固定在鯨的皮膚上，能同時記錄超聲波信號、慣性和水壓。這項技術(shù)使得科學(xué)家能夠?qū)L類在水下的行為進行三維重建。之前，人們一直認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。但這項研究發(fā)現(xiàn)，鯨類也會在接近獵物時把回聲定位信號的頻率增加到每秒500個單脈沖，和蝙蝠幾乎一樣。有一種觀點認為，哺乳動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。

彼得同時表示，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。然而在噪聲比較嚴重的環(huán)境中，敏感的聽覺反而可能成為它們的負擔(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，它們可能會通過降低聽覺系統(tǒng)的靈敏度來保護它們的耳朵。

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)是海洋哺乳動物感官中最吸引人的。他與同事在之前的實驗中發(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，會主動屏蔽它們的聽力系統(tǒng)。那么在面對外來的噪音時，它們會不會也像這樣保護自己的耳朵呢？

研究小組在夏威夷海洋生物研究所馴養(yǎng)的偽虎鯨身上進行了一項實驗。在制造噪音前，他們先向偽虎鯨發(fā)出一個較短的預(yù)警聲音，然后通過一個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。

保羅認為，偽虎鯨這種配對的警報信號和噪音的反應(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警信號做出反應(yīng)，那么這項發(fā)現(xiàn)也許會有助于降低人為噪音對海洋哺乳動物的傷害。

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)，當它們發(fā)出響亮的回聲定位信號時，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)機制，但要闡明這種機制還需要更多的研究?！皬奈覀兊脑S多研究工作來看，這也許不僅僅是簡單的條件反射?！北Ａ_說。

這兩個項目的研究者將會在5月13日-18日在中國香港舉辦的國際聲學(xué)會議上對他們的研究成果進行詳細的報告。