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《科学大众》

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开博时间:2016-07-01 14:43:00

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蝙蝠的回声定位及蜜蜂的交流

2009-02-27 21:28:48

  蝙蝠的回声定位(1940年)

  唐纳德·格里芬(1914~),罗伯特·加兰博什(1915~)

  18世纪晚期,印度牧师拉扎罗·斯帕兰札尼弄瞎蝙蝠的眼睛,以证明它们可以在完全黑暗的环境中飞行而不会撞到任何物体,他的实验表明蝙蝠被蒙住口部就会失去这种能力,这意味着蝙蝠使用了另外一种感官。与斯帕兰札尼同时代的瑞士生物学家查尔斯·尤林在实验中堵住蝙蝠的耳朵,蝙蝠无法在黑暗中飞行时避开障碍物,从而首次证明听觉才是其导航器官。尤林证明蝙蝠耳内的螺旋状管可以对人耳听不到的声音频率做出反应。

  1940年,唐纳德·格里芬和罗伯特·加兰博什最终证实,蝙蝠可以发出人耳无法听到的超声波,利用它的回声对物体进行定位和距离判断,也利用回声定位在黑暗中捕食蛾子。然而后来的研究又带来另一个变数:某些蛾子已经可以探测到蝙蝠发出的超声波,从而能够采取躲避行为。而有些蛾子则可以发出高频超声波,干扰蝙蝠的回声定位。这是捕食者与被捕食者之间进化“竞赛”的经典例证。

  蝙蝠的回声定位系统不尽相同,也有极少数的例外。例如,以昆虫为食的小翼手目蝙蝠的回声定位系统就非常发达。毫无联系的鸟类和哺乳动物的回声定位系统也各自在进化发展着。例如,岩居的油鸟和东亚雨燕、夜间活动的尖鼠、齿鲸和鼠海豚。这些动物的感官活动超出了人类感官的感知范围。

  蜜蜂的交流(1945年)

  卡尔·冯·弗里希(1886~1982年)

  最早揭示蜜蜂如何交流的是奥地利人卡尔·冯·弗里希,他是研究动物行为生态学的创始人之一。早在1919年,他就证明蜜蜂可以用身体动作进行交流。1945年,弗里希已经能够对工蜂向其蜂类同胞传递信息的一系列舞蹈加以解释。他的《起舞的蜜蜂》一书初版于1927年,并于1955年译成英文。在该书中,弗里希描绘了觅食的蜜蜂在返回蜂巢时如何表演“圆舞”和“8字舞”。舞蹈的节奏,相对蜂巢和太阳的方位以及腹部的摆动都向即将出发的工蜂传递出花粉和花蜜源地的距离和方位的信息。

  纯粹通过人的感官来诠释动物行为只会歪曲反映动物的感觉世界。蜜蜂的行为就是最好的例证,它的感觉能力远远超出了人类的体验范围。弗里希进行了艰苦而细致的观察实验,例如,在彩色卡片上放置人造食源,然后训练蜜蜂去造访它们。由此弗里希证明了蜜蜂能够看到紫外线,而且能够看得出人的肉眼看不到的花瓣的纹理。他还研究了蜜蜂的嗅觉和味觉。1949年,他发现,即使太阳被云遮住,蜜蜂依然可以以太阳为参照飞行。

  1973年卡尔·冯·弗里希和另外两位生态学的创始人尼克·廷伯根和康拉德·洛伦兹共同获得了1973年度的诺贝尔生理和医学奖。