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2011-03-28
生科系副教授吳忠信 探索臺灣蝙蝠回聲定位之謎
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【03/28公關室周芳宜報導】過去科學家發現不同種類的蝙蝠為了尋找獵物以及躲避障礙物,都會發出超高頻的叫聲,國立臺灣師範大學生命科學系副教授、同時也是臺灣蝙蝠學會理事長吳忠信,投入蝙蝠研究長達10年,現更發現蝙蝠懂得尋找自己發射出去的超聲回波,所以他們可以自由遨翔捕食獵物,卻不會在天空相撞!

特殊回聲定位能力  黑暗中幫助辨識方位
由於鳥類主宰了白天的天空,蝙蝠則選擇天敵及競爭對手較少的黑夜活動,白天收束翅膀,以後肢的爪倒懸而睡,當夜晚來臨,成群的蝙蝠飛離洞穴開始覓食,晝伏夜出,成群聚集。

有關蝙蝠如何能在黑暗中捕食昆蟲的研究,原本是一位義大利籍的科學家Lazarro Spallanzani發現蝙蝠在黑暗中可以辨識方位,貓頭鷹卻會撞上障礙物,推測蝙蝠有第六感。後來有瑞士籍科學家發現只要將蝙蝠的一邊耳朵堵住,蝙蝠就會失去方向感並且無法規避障礙,推敲蝙蝠是「用耳朵在看東西」。

直到1930年,哈佛學生Donald R. Griffin,利用可轉換蝙蝠超聲波的特殊儀器,解開蝙蝠如何可以在黑暗中分辨方位的謎題,並提出「回聲定位(echolocation)」一詞。

蝙蝠回聲定位能力可練習 增加捕食昆蟲成功率且互不干擾
為了瞭解蝙蝠的回聲定位行為,吳忠信教授利用特殊的超聲波偵測器記錄蝙蝠的聲波,並且利用電腦分析聲波資料。此外,為探討台灣蝙蝠的生理構造,吳忠信也特地為蝙蝠進行MRI核磁共振的醫學掃描。

吳忠信教授介紹蝙蝠的超聲波回聲定位行為,自然界中大部分的食蟲蝙蝠可以發射人耳聽不見的超頻聲音,利用反射的回聲,來定位獵物或障礙物的位置。當蝙蝠飛行時,會利用喉頭的肌肉快速收縮產生高頻率的音波,再經由嘴或鼻送出超聲波,當音波碰觸到牠前面的物體,會反射回耳際,藉由這套回聲定位系統,判斷前方物體的位置以及特性。

過去有個關於蝙蝠回聲定位行為的問題一直困擾科學家,就是蝙蝠在空中快速飛翔獵食時,如何辨識自己的超聲回波,同時又不被其他蝙蝠的超聲波所干擾。吳忠信教授認為,蝙蝠跟人類一樣,具有預期的心理行為,牠的大腦對聲音有選擇性,當蝙蝠利用鼻孔發出一個長音的超聲波,牠會預期之後所接收的回聲會是一個長聲,每一隻蝙蝠發出超聲波後,會去找自己所發出的回聲,這樣蝙蝠群就不會彼此干擾了,大家都能相安無事在空中遨翔、自由覓食,並不會在空中相撞。

至於回聲定位能力是否是蝙蝠與生俱來的能力?吳教授認為,青年蝙蝠捕獲昆蟲的數量要比壯年蝙蝠差,因為青年蝙蝠需要不斷練習回聲定位才能成功捕獲昆蟲,經過長時間的經驗累積,青年蝙蝠才能增加昆蟲捕食的成功率。

蝙蝠所發展出的超音波回聲定位,除了在夜晚時可充分利用昆蟲資源外,讓蝙蝠可以無拘無束地住在黝黑的洞穴身處,避免天敵的干擾,降低蝙蝠被捕食的機會,這就是為什麼洞穴蝙蝠形成群聚的原因之一。

FM型和CF-FM蝙蝠  偏好不同的飛行與覓食的環境
會發射超聲波的蝙蝠又可分為「調頻型(frequency-modulated; FM)蝙蝠」型及「常頻-調頻(constant-frequency-frequency-modulated; CF-FM)蝙蝠」,其偏好的飛行與覓食的環境有相當差異,FM型蝙蝠喜歡在開闊的地方或森林邊緣活動,而CF-FM型蝙蝠則喜歡茂密的叢林。

FM型蝙蝠在回聲定位期間,會逐步縮短所發出的超聲波時程,以避免發聲和折返回聲重疊,吳忠信教授認為,這跟FM型蝙蝠的聽覺系統,可能無法忍受發聲與折返回聲的重疊有關;相反的,CF-FM型蝙蝠生活在充滿障礙物的密林中,推測其必定具備忍受回聲干擾的能力。例如生活在茂密樹林中的「臺灣蹄鼻蝠」和「臺灣葉鼻蝠」,會發射CF-FM型超聲波,當超聲波打到目標物表面會反射回來被蝙蝠接收,此時蝙蝠可以靠著經驗判別前方物體的特性,如果蝙蝠判斷是「食物」就會進行捕食,但若判定前方為「障礙物」,則會趕緊繞道而行。

夜蛾的欺敵行為  對蝙蝠的反偵測神經系統
雖然蝙蝠具有非常精密的超聲波回聲定位系統,但是有時候也會有失靈的情事發生。例如夜蛾具有偵測蝙蝠超聲波的能力,這是由於夜蛾的胸腹之間長有一個鼓膜器,讓牠可以在30公尺以外偵測到蝙蝠超聲波,使牠有充裕的時間逃脫。由於夜蛾可以根據蝙蝠超聲波的強弱,決定自己應該採取的行動策略,例如夜蛾一旦被蝙蝠緊盯不放時,夜蛾會不斷改變飛行方向或者縮起雙翼,急遽下降到地面,讓蝙蝠以為自己偵測到的目標是落葉,就會放棄追蹤,夜蛾也因此逃過一劫,避免成為蝙蝠的盤中飧了。

此外,當蝙蝠發現夜蛾時,有些夜蛾可以很快偵測到,並且利用足部關節的振動器開始震動,發出一連串超聲波來干擾蝙蝠的回聲定位,有些蛾類甚至可以利用身上的絨毛來吸收蝙蝠的超聲波,類似反雷達作戰策略。

媒體露出彙整

報導日期

標題

新聞來源

2011-03-29

  超聲波回聲定位 蝙蝠夜行不相撞

人間福報

2011-03-29

  會回聲定位 夜航獵食不怕撞 正港天然殺蟲劑 蝙蝠不是吸血鬼

中國時報

2011-03-29

  台灣蝙蝠俠吳忠信解密�過濾回聲定位 蝙蝠不對撞

自由時報

2011-03-29

  為蝙蝠平反 保育教材進校園

國語日報

2011-03-29

  台灣葉鼻蝠 害蟲剋星

蘋果日報

2011-03-29

  夜飛不相撞 揭蝙蝠之謎

聯合報

2011-03-28

  20112012年為國際蝙蝠年

飛碟廣播電台

2011-03-28

  聲波辨位 數萬蝙蝠夜行不相撞

聯合晚報

2011-03-28

  台師大發現蝙蝠靠回聲定位飛行

聯合晚報

2011-03-28

  臺師大教授吳忠信 解開蝙蝠回聲定位之謎

國立教育廣播電台

2011-03-28

  台師大教授 解開蝙蝠回聲定位之謎

中央廣播電台

2011-03-28

  超聲波回聲定位 蝙蝠飛行不相撞

公共電視新聞

2011-03-28

  蝙蝠不嗜血 回聲定位利獵食

中廣新聞

2011-03-28

  過濾超聲回波 蝙蝠會防撞

中央通訊社

2011-03-28

  2011-2012國際蝙蝠年慶祝活動展開

國立教育廣播電台

 

 

 

 

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