В условиях антропогенного шума летучие мыши перестают полагаться на слух

Как морфология летучей мыши помогает эхолокации

Некоторые из физических адаптаций летучей мыши видны. Морщинистый мясистый нос действует как мегафон для проецирования звука. Сложная форма, складки и складки наружного уха летучей мыши помогают ей воспринимать и направлять входящие звуки. Некоторые ключевые адаптации являются внутренними. Уши содержат многочисленные рецепторы, которые позволяют летучим мышам обнаруживать крошечные изменения частоты.

Мозг летучей мыши отображает сигналы и даже учитывает эффект Допплера, который летит оказывает на эхолокацию. Непосредственно перед тем, как летучая мышь издает звук, крошечные кости внутреннего уха отделяются, чтобы уменьшить слуховую чувствительность животного, поэтому она не оглушает себя. Как только мышцы гортани сокращаются, среднее ухо расслабляется, и уши могут получать эхо.

Как и что слышат летучие мыши

Новое исследование, проведенное учеными из Музея естествознания в Берлине, предоставляет самую обширную на сегодняшний день сравнительную оценку слуховой способности летучих мышей и подчеркивает эволюционное давление, влияющее на их сенсорное восприятие. Ученые изучили слух летучих мышей в обоих диапазонах высоких и низких частот, используемых для эхолокации и социальной коммуникации, и установили, что чувствительность слуха одинаково хороша в обоих диапазонах. Более того, сравнительный филогенетический анализ показал, что изменения слуховой чувствительности развивались в ответ на изменение частоты как эхолокационных, так и социальных вызовов.

Как давно известно, летучие мыши живут в мире звуков. Являясь специалистами области слуха, они не только полагаются на высокочастотные эхолокационные призывы для восприятия мира, но также еще и обнаруживают социальные призывы и другие звуки окружающей среды на более низких частотах. Эхолокационные и социальные звонки различаются не только по частоте (высоте тона), но и по амплитуде (громкости), в частности, эхолокационные звонки обычно громче социальных, но ответное эхо звонков может быть очень тихим. Несмотря на то, что летучие мыши представляют собой очень интересный таксон для исследования слухового восприятия, все же сравнительных исследований было проведено мало.

Ученые оценили чувствительность слуха и амплитудное кодирование 11 неотропических видов, используя минимально инвазивный метод, который не повредил летучим мышам. Они выяснили, что для высокочастотных эхолокационных вызовов амплитуда кодируется более точно, чем для низкочастотных социальных вызовов. Объединив свои данных с информацией о других видах летучих мышей в филогенетическом сравнительном анализе, они установили, что видоспецифические пики слуховой чувствительности коррелируют с пиковыми частотами звуков эхолокации и звуков изоляции детенышей. «Это указывает на то, что изменения слуховой чувствительности развивались в ответ на изменение частоты как эхолокационных, так и социальных вызовов», — отметили исследователи.

Также ученые поясняют, что полученные ими данные актуальны не только для летучих мышей. Другие виды, особенно другие эхолокационные таксоны, такие как киты, вероятно, также демонстрируют адаптивную коррелированную эволюцию между пиками слуховой чувствительности и частотами важных звуков. Ученые надеются, что их результаты послужат стимулом для углубленного исследования эволюционного давления, действующего на сенсорное восприятие таксонов эхолокации в целом.

Типы эхолокации

Существует два основных типа эхолокации:

Эхолокация с низким рабочим циклом позволяет летучим мышам оценить свое расстояние от объекта на основе разницы между временем, когда излучается звук, и возвращением эха. Призыв летучей мыши к этой форме эхолокации является одним из самых громких звуков в воздухе, производимых любым животным.

Интенсивность сигнала колеблется от 60 до 140 децибел, что эквивалентно звуку, излучаемому детектором дыма на расстоянии 10 сантиметров. Эти звонки являются ультразвуковыми и, как правило, выходят за пределы человеческого слуха. Люди слышат в диапазоне частот от 20 до 20000 Гц, в то время как микробаты летают с 14 000 до 100 000 Гц.

Высокопроизводительный цикл эхолокации дает летучим мышам информацию о движении и трехмерном местонахождении добычи. Для этого типа эхолокации летучая мышь издает непрерывный вызов, прислушиваясь к изменению частоты возвращенного эха.

Летучие мыши избегают оглушать себя, испуская вызов за пределами своего частотного диапазона. Эхо ниже по частоте, попадая в оптимальный диапазон для их ушей. Крошечные изменения в частоте могут быть обнаружены. Например, подковообразная летучая мышь может обнаруживать различия в частоте до 0,1 Гц.

В то время как большинство звонков летучих мышей являются ультразвуковыми, некоторые виды испускают слышимые щелчки эхолокации. Пятнистая летучая мышь (Euderma maculatum) издает звук, похожий на два камня, ударяющих друг друга. Летучая мышь слушает задержку эха.

Вызовы летучих мышей являются сложными и обычно состоят из смеси вызовов с постоянной частотой (CF) и частотно-модулированной (FM). Высокочастотные вызовы используются чаще, потому что они предоставляют подробную информацию о скорости, направлении, размере и расстоянии добычи. Низкочастотные вызовы распространяются дальше и в основном используются для картирования неподвижных объектов.

Снится летучая мышь

Во многих сонниках говорится о том, что сон, в котором появилась летучая мышь, нельзя игнорировать. Летучая мышь прилетает, чтобы предупредить человека о грозящих опасностях, которые получится избежать, если внимательнее относиться к себе и людям.

Надо сказать, что в одном из сонников встречается толкование сна, где сновидец играет свадьбу с этим животным. Говорится, что знак этот очень добрый, партнёр выбрал для себя правильного спутника жизни, которому всецело можно доверять.

Сонник Миллера

По соннику Миллера увидеть во сне летучую мышь – к хорошим, добрым новостям, но если человеку приснилась мышь белого цвета, то сновидцу стоит опасаться: такая мышь в сновидении принесла на своих крыльях смерть.

Сонник Ванги

Сонник Нострадамуса

Толкования Нострадамуса более позитивные. Человеку, увидевшему во сне летучую мышь, можно собирать чемоданы. Совсем скоро его ожидает деловая и серьёзная поездка.

Однако, нашествие летучих мышей предупреждает о возможности получения серьёзных травм наяву, поэтому сновидцу рекомендуется быть крайне осторожным. Кроме того, огромные потери ждут сновидца, если этот зверь цапнул его во сне.

Как мотыльки бьют летучих мышей

Бабочки являются популярной добычей для летучих мышей, поэтому некоторые виды разработали методы, чтобы победить эхолокацию. Тигровая моль (Bertholdia trigona) подавляет ультразвуковые звуки. Другой вид рекламирует свое присутствие, генерируя собственные ультразвуковые сигналы. Это позволяет летучим мышам идентифицировать и избегать ядовитых или неприятных жертв.

У других видов моли есть орган, называемый барабанной перепонкой, который реагирует на ультразвук, вызывая подергивание летящих мышц моли. Мотылек летит беспорядочно, поэтому летучей мыши сложнее поймать.

Нападает

Если во сне летучая мышь нападает на человека, направляется в его сторону, садится на голову или путается лапами в волосах – ждите беды. Возможно, несчастье случится не с самим сновидцем, а с его близкими родственниками.

Некоторые сонники советуют не браться за важные дела, переждать опасный момент, ведь именно сейчас недоброжелатели затевают против вас недоброе.

Сновидцу, на которого во сне нападала мышь, рекомендуют сузить круг общения, не ездить на встречи, чтобы избежать неприятностей в будущем.

Если зверь атаковал приятеля или друга, то ему надо рассказать о своём сне, предупредить о возможной опасности. Если животное нападало на вашего руководителя, тогда ждите, что в скором времени он вызовет вас на ковёр и станет отчитывать. Если мышка напала на другое животное (кошку или собаку), сновидцу рекомендуется некоторое время отсидеться дома и не знакомиться с новыми людьми.

Если мышь нападала на ребёнка, сновидцу надо вспомнить свои прегрешения, какие-то его дурные поступки очень навредили другим людям, и теперь грядёт расплата за содеянное. Если приснилось как мышь атаковала незнакомого сновидцу человека, то стоит присмотреться к своему окружению, у сновидца появился недоброжелатель.

Если мышь нападала, чтобы защитить свой дом от разрушения, тогда сновидец может успокоиться: наяву он делает всё верно, необходимо продолжать действовать в том же ключе.

Нападающая мышь может быть образом некоего реального человека. Он ничего не делает, но всегда доволен, когда у сновидца дела идут плохи. Для самого сновидца пришло время закончить отношения с теми людьми, которые тормозят его развитие. Делать это нужно без сожалений!

Если сновидец во сне пытается поймать или убить зверя, а он хочет укусить в ответ, то сновидцу нужно прекратить огорчать окружающих своими нападками и придирками.

Если летучей мыши всё-таки удалось цапнуть сновидца, то его ждут одни расстройства как на работе, так и в личной жизни. Если зверь укусил сновидца до крови, то в ближайшее время он получит плохие новости от родных.

Необходимо учесть, что в реальной жизни сновидца нависла угроза, и пришедшим неприятностям будет очень сложно противостоять.

Некоторые сонники рекомендуют укушенному сновидцу решиться и попросить прощения у человека, которого он обидел.

Вспомните, куда укусила мышь? Если в шею, то остерегайтесь бандитов, если в голову, то вашим близким грозит опасность, если в нос или глаз, то возникнут недопонимания с людьми и разногласия, укус в руку означает сложности на службе.

Укус зверя предупреждает о недугах ваших родных. Если крови при этом не было, то придёт весть о погибели кого-то издалека, если же во сне вы видели капли крови от укуса, ждите смерти близкого человека. Толкователи советуют сновидцу быть внимательнее на дорогах и повременить с путешествиями.

Укус мыши – предупреждение о возможном пожаре, будьте бдительны и не играйте с огнём в прямом и переносном смысле.

Если зверёк был небольших размеров, при этом кусался и путался в шевелюре, то оглядитесь. Возможно, в вашем окружении появилась некая пожилая женщина, которая пытается вами управлять. Вычислите её и запретите контролировать вашу жизнь.

Если сновидец после укуса зверя сумел сбросить мышь с себя, пиная её ногами, тогда вскоре он отправится в путешествие, которое будет не слишком приятным.

Если приснилась мёртвая или страдающая от ран летучая мышь, то наяву человеку придётся рыдать и переносить неприятности.

А вот если летучую мышь поймать, то в реальной жизни сновидец может ожидать притока финансовых средств и успеха в делах.

Если сновидец убил летучую мышь, то наяву он может выдохнуть: все проблемы обойдут его стороной, опасаться нечего. Дела пойдут в гору!

Другие невероятные чувства летучей мыши

В дополнение к эхолокации, летучие мыши используют другие чувства, недоступные для людей. Микробаты могут видеть при слабом освещении. В отличие от людей, некоторые видят ультрафиолетовый свет. Поговорка «слеп как летучая мышь» вообще не относится к мегабатам, поскольку эти виды видят так же, как и люди, лучше, чем люди.

Как птицы, летучие мыши могут чувствовать магнитные поля. В то время как птицы используют эту способность, чтобы чувствовать свою широту, летучие мыши используют ее, чтобы отличить север от юга.

Хоть в чём-то не круче людей

Развитой эхолокации, ногам-катапультам, чуткому слуху и осязанию мы можем лишь позавидовать. Но летучие мыши расплатились за эти суперспособности и девайсы зрением и обонянием. Их эволюционная цена хорошо видна, если сравнивать летучих мышей с кузенами по отряду рукокрылых — крыланами. Те преимущественно растительноядны и по жизни больше полагаются на зрение и обоняние. Тогда как летучие мыши предпочитают мясо, а используют преимущественно слух (включая эхолокацию) и осязание. Эта разница находит отражение и в геноме.

Китайские учёные секвенировали геном двух самых продвинутых в эхолокации летучих мышей: гималайского листоноса (Hipposideros armiger) и китайского подковоноса (Rhinolophus sinicus). Выяснилось, что многие связанные со зрением гены у них превратились в неспособные к экспрессии псевдогены. Похожая ситуация с генами, отвечающими за обоняние.

Причём начались эти эволюционные преобразования ещё у общего предка всех летучих мышей. А на гены, связанные со слухом, постоянно действовал положительный отбор. В эволюционном прошлом крыланов даже трендов подобных не было.

Почему за эхолокацию пришлось расплачиваться зрением и обонянием, почему нельзя оставить всё? Учёные-эволюционисты предполагают, что причины энергетические. Обслуживание нейронов и рецепторов — дело затратное. И ресурсы распределяются строго в те области, где они наиболее востребованы.

Какой шум издают летучие мыши?

Производя звуки и прислушиваясь к полученному эхо, летучие мыши могут рисовать богатую картину своего окружения в полной темноте. Этот процесс, называемый эхолокацией, позволяет летучим мышам перемещаться без визуального ввода. Но как на самом деле звучат летучие мыши?

Летучих мышей можно различить по их звукам, которые имеют ультразвуковые частоты или слишком высокие, чтобы люди могли их слышать.

Сам вызов летучей мыши содержит различные компоненты — с частотой либо остается неизменным, либо меняется во времени.

Летучие мыши производят «щелчки» многими различными механизмами — включая использование их голосового ящика, генерирование звуков через их ноздри или щелкая языками. Звуки летучих мышей могут быть записаны с помощью «детекторов летучих мышей», которые изменяют звуки на частоты, которые могут слышать люди.

Как летучие мыши звучат

Во время эхолокации большинство летучих мышей используют свои голосовые связки и гортань, чтобы производить звонки, почти так же, как люди используют свои голосовые связки и гортань, чтобы говорить. Разные виды летучих мышей имеют разные звуки, но в целом звуки летучих мышей описываются как «щелчки». Однако когда эти звуки замедляются, они больше похожи на птичий щебет и имеют тенденцию иметь заметно разные тоны.

Некоторые летучие мыши вообще не используют свои голосовые связки для совершения звонков, а вместо этого щелкают языком или издают звук из ноздрей. Другие летучие мыши производят щелчки, используя свои крылья. Интересно, что точный процесс, с помощью которого летучие мыши щелкают своими крыльями, все еще обсуждается. Неясно, является ли звук результатом хлопания крыльев, щелчков костей в крыльях или ударов крыльев по телу летучей мыши.

Врожденное чувство

Для конкретной оценки расстояния мышь использует сонар, который и производит звуковые импульсы. Волна ударяет по объекту, после чего возвращается и дает необходимую информацию о его удаленности.

Не хуже Стамбула: где отдыхать в России даже лучше, чем в других странах

За «удобрением» бегаю в аптеку: даже старые семена оживают

Лампы, способные подстраиваться под владельца, разработают в Тюмени

Однако данный расчет также зависит от скорости звука, меняющейся в зависимости от условий излучения. Как же в таких условиях животное сможет оценивать расстояние с поддержанием точности?

Для анализа этой способности был проведен эксперимент управления скоростью звука. Для этого воздух бы наполнен гелием, который увеличивает скорость прохождения звуковой волны. Результаты испытаний в таких условиях с подопытными мышами разных возрастов показали, что животные на самом деле не фиксируют скорость звука для расчета расстояния. Они руководствовались врожденным ощущением этого параметра, не делая поправку на особенности среды.

Ультразвуки

Летучие мыши производят ультразвуковые звуки, что означает, что звуки существуют на частотах выше, чем люди могут слышать. Люди могут слышать звуки от 20 до 20000 Гц. Звуки летучих мышей обычно в два-три раза выше, чем верхний предел этого диапазона. У ультразвуковых звуков есть несколько преимуществ:

Ультразвуковые звуки с меньшей длиной волны делают их более вероятными отскакивать от летучей мыши, а не дифрагировать или огибать объекты.

Ультразвуковые звуки требуют меньше энергии для производства.

Ультразвуковые звуки быстро рассеиваются, поэтому летучая мышь может отличить «более новые» от «более старых» звуков, которые все еще могут звучать в этой области.

Вызовы летучих мышей содержат компоненты с постоянной частотой (имеющие одну заданную частоту во времени) и компоненты с частотной модуляцией (имеющие частоты, которые меняются со временем). Частотно-модулированные компоненты сами по себе могут быть узкополосными (состоящими из небольшого диапазона частот) или широкополосными (состоящими из широкого диапазона частот).

Летучие мыши используют комбинацию этих компонентов, чтобы понять их окружение. Например, компонент с постоянной частотой может позволить звуку двигаться дальше и длиться дольше, чем компоненты с частотной модуляцией, что может помочь в определении местоположения и текстуры цели.

В большинстве вызовов летучих мышей преобладают компоненты с частотной модуляцией, хотя у некоторых есть вызовы, в которых преобладают компоненты с постоянной частотой.

Как записать звуки летучих мышей

Хотя люди не могут слышать звуки, издаваемые летучими мышами, детекторы летучих мышей могут. Эти детекторы оснащены специализированными микрофонами, способными записывать ультразвуковые звуки, и электроникой, способной транслировать звук так, чтобы он был слышен человеческим ухом.

Вот некоторые методы, которые эти детекторы летучих мышей используют для записи звуков: Гетеродининг: Гетеродининг смешивает поступающий звук летучей мыши с аналогичной частотой, что приводит к «удару», который могут слышать люди.

Частотное разделение. Как указывалось выше, звуки летучих мышей имеют частоты, которые в два-три раза выше верхнего предела, который могут слышать люди. Детекторы с частотным разделением делят звук летучей мыши на 10, чтобы звук находился в пределах слышимости человека.

Расширение времени: более высокие частоты происходят с более высокими скоростями. Детекторы расширения времени замедляют поступающий звук летучей мыши до частоты, которую люди могут слышать, обычно также в 10 раз.

Летучие мыши предпочли «диалект» стаи материнскому

Биологи из Университета Тель-Авива пришли к выводу, что научение языку через социализацию характерно не только для людей, но и для других млекопитающих. Ученые показали, что молодые летучие мыши при обучении вокализации перенимают не тот «диалект», который использовали их матери, а тот, который они слышали наиболее часто при взрослении. Исследование опубликовано в журнале PLOS Biology .

Обучение языку у людей происходит путем повторения за окружающими. При этом у птиц обучение песне, по-видимому, происходит по-другому, и частично генетически детерминировано. Несмотря на то, что обычно птицы перенимают песню у конкретного учителя, мы рассказывали, что гнездовые паразиты избегают неправильного научения и узнают представителей своего вида, даже если раньше их не слышали. По этой причине исследователи изучают процесс обучения «языку» у разных млекопитающих, чтобы определить, что влияет на него больше — окружение или генетическая компонента.

Млекопитающие, которые используют вокализацию, как и люди, имеют собственные «диалекты», которые используются в разных популяциях одного вида. К примеру, египетские летучие собаки (летучие мыши вида Rousettus aegyptiacus)

, которые были использованы в качестве объекта в исследовании израильских ученых, очень социальны и общительны. Детеныши мышей издают высокие звуки частотой 8-15 кГц, а с возрастом частота уменьшается до 0,2-1,2 кГц. Как показали исследователи, частота издаваемых взрослым животным звуков зависит от «диалекта», принятого в окружении.

В своем предыдущем исследовании ученые показали, что животные, которых оторвали от семьи сразу после рождения, поздно начинали общаться и при этом использовали звуки той частоты, которой им проигрывали в лаборатории. В новой работе авторы повторили эксперимент, на сей раз оставив детенышей с матерью.

Исследователи отловили несколько беременных самок Rousettus aegyptiacus

и рассадили их вольеры со звукоизоляцией. После рождения детенышей их разделили на три группы, в двух было по пять животных, а в третьей четыре. Матерей оставили со своими детенышами. В течение года молодым животным проигрывали звуки, имитирующие стаю мышей в 100-200 особей. Контрольной группе проигрывали «микс» из разных записей со средней частотой 564 Гц, а «опытным» группам низкочастотные звуки (менее 250 Гц) или высокочастотные (выше 1300 Гц). Исследователи в течение эксперимента четыре раза регистрировали, звуки какой частоты издают сами подопытные мыши.

Частота звуков, издаваемых летучими мышами разного возраста (верхняя панель), которым с рождения проигрывали звуки определенной частоты (нижняя панель)

Yosef Prat et al / PLOS Biology 2017

Поделиться

В момент первой записи, через 12 недель после рождения, животные издавали хаотичные звуки без всякой закономерности. Однако к концу эксперимента у летучих мышей сформировались три четко различимых «диалекта» со смещением средней частоты издаваемых звуков в зависимости от звукового фона. Авторы работы назвали наблюдаемый эффект «обучение у толпы», тем самым подчеркнув, что для социальных животных важнее адаптироваться к «языку», принятому в сообществе, чем перенять его у конкретных учителей (например, родителей).

Ранее мы рассказывали, что у людей язык матери влияет на акустические свойства плача младенца, а дети-билингвы начинают различать языки в очень юном возрасте. Дарья Спасская