Когда колония летучих мышей покидает свою пещеру и поднимается в небо ночью, чтобы поохотиться, они часто делают это такими большими группами, что кажутся одним гигантским пятном. Как эти крылатые млекопитающие могут собираться в такие плотные стаи — иногда насчитывающие сотни тысяч особей — и при этом не врезаться друг в друга, учёные не могли понять десятилетиями.
Теперь исследователи считают, что они выяснили, как летучие мыши могут слышать в условиях шума, похожего на шумную коктейльную вечеринку. По-видимому, они меняют способ эхолокации, чтобы лучше понимать, где именно находятся ближайшие к ним летучие мыши. Результаты подробно описаны в исследовании, опубликованном 31 марта в журнале«Труды Национальной академии наук».
Летучая мышь ‘коктейльная вечеринка’
Подобно дельфинам, зубатым китам и некоторым птицам, многие виды летучих мышей используют эхолокацию для восприятия окружающего мира. Они посылают вызов и прислушиваются к отраженному эху. Это эхо позволяет им “видеть” то, что находится перед ними.
Однако если эхолоцируют одновременно много летучих мышей — например, когда целая колония выходит из пещеры всего за несколько минут, — шум от других летучих мышей должен перекрывать критически важную эхолокационную информацию, которая нужна летучим мышам для передвижения. Такая потеря акустической информации называется «помехами». Летучие мыши должны сталкиваться из-за помех, но на самом деле столкновения в воздухе за пределами пещер случаются довольно редко.
«Вы почти радуетесь, когда видите такое», — сказала в своём заявлении Айя Гольдштейн, соавтор исследования и научный сотрудник в области поведения животных в Институте поведения животных Макса Планка в Германии.
Ученые применили в лаборатории несколько методов, чтобы попытаться выяснить, как летучие мыши могут слышать всю эту окружающую болтовню – например, шум внутри переполненного ресторана. Они изучили, как летучие мыши группируются по эхолокации, наблюдая, как летучие мыши эколокируются с несколько иной частотой. Теоретически, это должно уменьшить помехи, но результаты предыдущих исследований не дали достаточно убедительного ответа относительно того, как и почему.
«Никто не рассматривал эту ситуацию с точки зрения отдельной летучей мыши во время вылупления. Как мы можем понять поведение, если не изучаем его в действии?» Йосси Йовель, соавтор исследования и нейроэколог из Тель-Авивского университета в Израиле, сказал в своём заявлении.
В пещеру
Для этого исследования команда изучала больших мышехвостых летучих мышей (Rhinopoma microphyllum), обитающих в израильской долине Хула, и в течение двух лет собирала данные непосредственно от диких летучих мышей, выходящих из пещеры на закате. Они поместили на нескольких летучих мышей из этой колонии лёгкие трекеры, которые каждую секунду записывали их местоположение. Некоторые из трекеров были также оснащены ультразвуковыми микрофонами, которые записывали звуки с точки зрения летучей мыши. Чтобы изучить это поведение, они использовали новую комбинацию отслеживания с высоким разрешением, ультразвукового мониторинга и сенсомоторного компьютерного моделирования, чтобы наблюдать за тем, как летучие мыши чувствуют себя, когда выбираются из пещеры.
Однако помеченных летучих мышей выпустили за пределами пещеры, в формирующуюся колонию. Это означает, что данные, собранные у входа в пещеру, когда плотность популяции была максимальной, отсутствовали. Чтобы восполнить этот пробел, команда использовала вычислительную модель, разработанную соавтором исследования Омером Мазаром, которая имитировала появление летучих мышей. Эта модель использовала данные, собранные с помощью трекеров и микрофонов, чтобы воссоздать полную поведенческую последовательность, начиная с входа в пещеру и заканчивая полётом летучих мышей на расстояние 1,2 мили (два километра) по долине.
“Моделирование позволяет нам проверить наши предположения о том, как летучие мыши решают эту сложную задачу во время появления”, - сказал Мазар, доктор философии.Студент Тель-Авивского университета, говорится в заявлении.
POV летучей мыши
Полученные данные показали, что при выходе из пещеры летучие мыши слышат какофонию криков. Девяносто четыре процента эхолокационных сигналов затруднены, однако летучие мыши значительно уменьшили эхолокационные помехи в течение пяти секунд после выхода из пещеры. У летучих мышей также наблюдались два важных изменения в поведении. Во-первых, они отделились от плотного ядра колонии, сохранив групповую структуру. Затем они отправили более короткие и слабые звонки с более высокой частотой.
Изначально команда предполагала, что летучие мыши уменьшат помехи, быстро покинув пещеру. Вместо этого они, по-видимому, переключились на более высокую частоту эхолокации, хотя теоретически это должно было только усилить помехи и риск столкновений. Чтобы понять почему, команде пришлось взглянуть на всю эту сцену с точки зрения летучей мыши.
«Представьте, что вы летучая мышь, летящая в захламлённом пространстве. Самый важный объект, о котором вам нужно знать, — это летучая мышь прямо перед вами. Поэтому вы должны использовать эхолокацию таким образом, чтобы получать наиболее подробную информацию только об этой летучей мыши, — объяснил Мазар. — Конечно, вы можете упустить большую часть доступной информации из-за помех, но это не имеет значения, потому что вам нужна только достаточная детализация, чтобы не врезаться в эту летучую мышь».
Похоже, что летучие мыши меняют способ эхолокации, чтобы получать подробную информацию о своих соседях поблизости. Эта стратегия в конечном счёте помогает им успешно маневрировать и не сталкиваться друг с другом.
По словам команды исследователей, этот неожиданный результат о том, как летучие мыши решают эту проблему с шумом, стал возможен благодаря изучению летучих мышей в их естественной среде обитания.
«Теоретические и лабораторные исследования прошлого позволили нам представить себе возможности, — сказал Гольдштейн. — Но только если мы поставим себя на место животного, мы сможем понять, с какими трудностями они сталкиваются и что делают для их решения»