蝙蝠拥有独特的超快速发声肌肉,能够发出超快速的回声定位叫声

一项新研究表明,唯一会飞的哺乳动物也是唯一拥有能够以惊人速度弯曲的喉部哺乳动物。蝙蝠在扑向猎物时,会以加速的频率发出啾啾声,其回声定位的叫声频率高达每秒 160-190 次。研究人员说,这是因为它们的喉部肌肉每秒可以收缩多达 200 次。

蝙蝠开始时发出的啾啾声较短,在接近猎物时频率会增加,最终发出一种称为“终端蜂鸣”的超快速脉冲。观看下面的视频,了解这种声音。南丹麦大学的 Coen Elemans 和 John Ratcliffe 一直致力于研究蝙蝠如何产生这种蜂鸣声。他们还想确定,蜂鸣声的上限是蝙蝠听到从猎物身上反弹回来的信号的速度,还是蝙蝠自身发声能力的问题。

他们设置了一个装有 12 个麦克风的隔间,并记录了五只不同的自由飞行的达氏蝙蝠的活动。达氏蝙蝠是一种在从英国到日本的林地地区都可以发现的小型蝙蝠。这些蝙蝠在隔间里猎食悬挂的黄粉虫。动物发出啾啾声的速度非常快,以至于研究人员知道它们不可能使用普通的骨骼肌。

他们将蝙蝠的声带肌肉连接到马达和测力计上,并刺激肌肉收缩。研究人员监测了肌肉抽搐所需的时间,并确定肌肉能够以高达 180 赫兹的频率收缩和放松,其中一个案例达到了 200 赫兹。

他们还注意到,单个叫声的回声在下一个叫声开始之前就已经结束,因此蝙蝠不会混淆自己。但理论上,蝙蝠可以以高于 200 赫兹的频率发出叫声——高达 400 赫兹,之后回声干扰才会成为问题。它们为什么不这样做呢?超快速肌肉的速度有限。

宾夕法尼亚大学文理学院生物学研究生 Andrew Mead 说,这种肌肉性能可以比作汽车发动机:“它可以被调校成高效,或者调校成强劲,取决于你想要它做什么。”

他在一份声明中说,蝙蝠为了实现快速振动会牺牲一些力量。“从某种意义上说,这就像一辆被调校成极高转速的发动机。”

研究人员说,这些喉部肌肉的收缩速度是人类最快眼部肌肉的 20 倍,比典型的骨骼肌快约 100 倍。

Lasse Jakobsen & Coen Elemans

此前,科学家们认为这种极快的肌肉收缩只存在于响尾蛇和某些鱼类的发声器官中。2008 年,Elemans 还在歌鸟身上发现了它们,现在他又在哺乳动物身上发现了它们。这表明这些特殊的肌肉比之前认为的更普遍。

这项研究发表在今天的《科学》杂志上。

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丽贝卡·博伊尔是一位屡获殊荣的自由撰稿人,她撰写关于天文学、人畜共患病以及介于两者之间的各种主题的文章。她是《大西洋月刊》的特约撰稿人,她的作品经常出现在《大众科学》、《新科学家》、《FiveThirtyEight》、《连线》以及许多其他面向成人和儿童的出版物上。丽贝卡在科罗拉多州长大,离太空更近一英里,现在住在圣路易斯,靠近大陆两条最强大的河流的交汇处。

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