يربي الباحثون الخفافيش في هواء غني بالهيليوم للتحقق من شعورها بالصوت

لقد ثبت الآن أن الخفافيش يمكنها تطوير صورة ذهنية لبيئتها باستخدام تحديد الموقع بالصدى. لكننا ما زلنا نتعرف على ما يعنيه ذلك – كيف تأخذ الخفافيش أصداء أصواتها الخاصة وتستخدمها لمعرفة مواقع الأشياء.

في ورقة بحثية صدرت اليوم ، قدم الباحثون دليلاً على أن الخفافيش تنخرط في تحديد الموقع بالصدى جزئيًا لأنها ولدت بإحساس فطري بسرعة الصوت. كيف درس الباحثون هذه الظاهرة؟ عن طريق تربية الخفافيش في جو غني بالهيليوم ، حيث ينتج الهواء المنخفض الكثافة زيادة في سرعة الصوت.

وضع الموقع في صدى

تحديد الموقع بالصدى بسيط إلى حد ما من حيث المبدأ. ينتج الخفاش صوتًا يرتد عن الأشياء الموجودة في بيئته ثم يعود إلى آذان الخفاش. بالنسبة للأجسام البعيدة ، يستغرق الصوت وقتًا أطول للعودة إلى الخفاش ، مما يوفر إحساسًا بالمسافة النسبية.

لكن يمكن للخفافيش استخدام تحديد الموقع بالصدى لتحديد الفريسة في منتصف الرحلة أو اختيار موقع للهبوط عليه. لذلك ، يحتاجون إلى الشعور بالمسافة المطلقة. لا يكفي أن تعرف أن الفرع الذي تريد الهبوط عليه أقرب من المنزل الذي يقع خلفه ؛ عليك أن تعرف متى تبدأ جميع الحركات المعقدة التي ينطوي عليها الإمساك بالفرع أو قد تصطدم به أو تحاول التوقف تمامًا في الجو.

إن أبسط طريقة للحصول على مسافة مطلقة هو الشعور بسرعة الصوت. مع ذلك ، فإن التأخير بين النطق وصدى العودة سيوفر مسافة مطلقة. ولكن كيف تختبر ما إذا كانت الخفافيش لديها بعض الإحساس بسرعة الصوت؟

قرر عيران عميحاي ويوسي يوفيل من جامعة تل أبيب أن هناك طريقة بسيطة: تغيير سرعة الصوت. من العوامل التي تؤثر على سرعة الصوت كثافة الهواء. وهناك طريقة بسيطة لتغيير كثافة الهواء: رفعه بغازات أخف من الهواء. في هذه الحالة ، اختار المؤلفون الهيليوم وأقاموا مجموعة من الخفافيش في جو يحتوي على ما يكفي من الهيليوم لزيادة سرعة الصوت بنسبة 15٪.

(سواء اعتقدت الخفافيش التي نشأت في هذه البيئة أنها تبدو مضحكة أم لا ، للأسف ، لم يتم اختبارها).

مسافات قياس الخفافيش

تعني سرعة الصوت الأسرع أن الأصداء المنعكسة ستعود إلى الخفاش بسرعة أكبر. وهذا بدوره يعني أن الكائن الذي يخلق تلك الأصداء سوف يُنظر إليه على أنه أقرب مما هو عليه في الواقع. لذلك إذا تمكنا بطريقة ما من معرفة مدى قرب الخفاش من إدراك شيء ما ، فيمكننا الحصول على مقياس لفهمهم لسرعة الصوت.

لحسن الحظ ، فإن أنواع الخفافيش المستخدمة في هذه التجارب تغير أصوات تحديد الموقع بالصدى كلما اقتربت من الجسم. لذلك من خلال تتبع الضوضاء التي تصدرها الخفافيش وهي تقترب من كائن ما ، يمكننا أن نفهم مدى قربها من هذا الشيء.

للقيام بذلك بشكل تجريبي ، قام الباحثون بتنمية الخفافيش في حاوية مع محطة تغذية على بعد مسافة محددة ، حيث يتم رفع مجموعة في الهواء الطبيعي ومجموعة أخرى يتم تربيتها في الهواء الغني بالهيليوم. ثم قاموا بتبديل الأجواء للمجموعتين. بالنسبة للخفافيش التي تم تربيتها بالهيليوم ، فإن سرعة الهواء الأبطأ ستجعل أصداء الصدى تستغرق وقتًا أطول للوصول ، وبالتالي تجعل محطة التغذية تبدو بعيدة. سيكون العكس صحيحًا بالنسبة للخفافيش التي نشأت في الهواء الطبيعي.

كما اتضح ، تصرفت كلتا المجموعتين من الخفافيش بنفس الطريقة. لقد أدركوا أن المنصة أقرب في الهواء الغني بالهيليوم وأبعد في الهواء العادي. لذلك لا يهم ما تعلمته الخفافيش من البيئة التي نشأت فيها ؛ كان تصورهم لسرعة الصوت متطابقًا. هذا يشير إلى أن التصور فطري لدى الخفافيش.

غير معدل

هذا أمر مثير للدهشة بعض الشيء نظرًا لأن الخفافيش تشهد تغيرات في الطقس والارتفاع يمكن أن تغير أيضًا سرعة الصوت ، غالبًا بأكثر من خمسة بالمائة. لذلك قد يبدو أنه من المفيد أن تكون قادرًا على ضبط تحديد الموقع بالصدى وفقًا للظروف. لكن Amichai و Yovel وضعوا الخفافيش الناضجة في بيئة الهيليوم لبضعة أسابيع ولم يجدوا أي مؤشر على أن الخفافيش يمكن أن تعدل تصوراتها عن مكان محطة التغذية. كان هذا صحيحًا حتى في الغلاف الجوي الذي يحتوي على 27 بالمائة من الهيليوم. وبالتالي ، يبدو أن معرفة الخفافيش بسرعة الصوت مثبتة في مكانها.

هل يهم؟ من الصعب القول. غالبًا ما فشلت الخفافيش في التجربة في الهبوط بشكل صحيح ، ولكن قد يكون ذلك بسبب الاختلافات في الرفع الديناميكي الهوائي الناتج عن تغيرات الضغط. على عكس تحديد الموقع بالصدى ، يبدو أن الخفافيش في الواقع تقوم بإجراء تعديلات هنا ، حيث تجتاح أجنحتها عبر زاوية أكبر للتعويض عن نقص الرفع.

على أي حال ، لم تؤثر مشكلة الطيران على تصور الخفافيش للمسافة. غالبًا ما تبدأ الخفافيش في تحديد الموقع بالصدى قبل الإقلاع ؛ قدم هذا مؤشرا على المدى البعيد التي اعتقدت الخفافيش أن محطة التغذية كانت.

لذلك ، على الرغم من أنه قد يكون من المفيد أن يكون لديك تصور أكثر دقة للمسافة في ظل مجموعة متنوعة من الظروف ، لا يبدو أن الخفافيش قد طورت القدرة على تعديل تصورها. قد يكون ذلك لأن الميزة ليست كبيرة بما يكفي لإحداث فرق. أو يمكن تعويضها عن طريق المزايا المتنافسة ، مثل القدرة على إدراك المسافة بدقة نسبيًا دون الحاجة إلى التعلم – مما قد يُحدث فرقًا كبيرًا في الرحلات الجوية القليلة الأولى للحيوانات.

PNAS، 2021. DOI: 10.1073 / بناس .2024352118 (حول DOIs).