Как летучие мыши захватили ночь

Летучие мыши, обладающие эхолокацией (ориентацией по отраженному звуку), господствуют в ночном небе. Существует более 1000 видов этих эхолоцирующих ночных существ, по сравнению с всего 80 видами неэхолоцирующих ночных птиц. Хотя кажется, что эхолокация работает вместе со зрением, давая летучим мышам эволюционное преимущество, точный механизм этого был неизвестен.

Доктор Арьян Бунман и доктор Йосси Йовель из Департамента зоологии Тель-Авивского университета предполагают, что летучие мыши используют зрение для ориентации и отслеживания пути, а эхолокацию — для охоты на мелких насекомых, которых большинство ночных хищников не видит. Результаты, опубликованные в Frontiers in Physiology, расширяют научное понимание сенсорной эволюции.

«Представьте, что вы едете по шоссе: всё вдалеке чётко видно, но объекты размываются, когда вы проезжаете мимо. Эхолокация даёт летучим мышам уникальную способность нацеливаться на мелкие объекты — в основном насекомых — во время полёта на высокой скорости», — сказал доктор Бунман.

Битва чувств

Летучие мыши кормятся в основном в сумерках, когда насекомые наиболее активны и ещё достаточно света. В этих условиях зрение кажется лучшим вариантом, чем эхолокация — оно передаёт больше информации, быстрее и с более высоким разрешением. Исследователи задались вопросом: если летучие мыши развили зрение раньше эхолокации, как считают учёные, то зачем вообще появилась эхолокация?

Команда решила ответить на этот вопрос, сравнив дистанции, на которых два чувства могут обнаруживать мелкие объекты. Чтобы оценить дальность ультразвуковой эхолокации, исследователи воспроизводили записанные сигналы двух видов летучих мышей в звукоизолированной комнате и записывали, как звук отражается от четырёх мёртвых насекомых — моли, муравья, златоглазки и комара. Зрение сложно смоделировать, поэтому, экстраполируя данные двух предыдущих исследований, учёные рассчитали расстояние, с которого летучие мыши смогли бы увидеть тех же насекомых при среднем и слабом освещении.

Даже делая расчёты в пользу зрения, исследователи обнаружили, что эхолокация была в два раза эффективнее зрения в обнаружении насекомых при среднем и слабом свете — с 40 футов (около 12 метров) против 20 футов (около 6 метров) эффективной дальности зрения. Они также отмечают, что на эхолокацию не влияют объекты на заднем плане, в то время как дальность зрения ухудшается в 3–5 раз, когда приходится учитывать препятствия вроде растительности. Предыдущие исследования показали, что эхолокация обеспечивает более точную оценку расстояния и скорости объектов, а иногда даже расстояния до фона за ними.

Эти результаты позволяют предположить, что эхолокация даёт летучим мышам огромное эволюционное преимущество, позволяя отслеживать насекомых с большего расстояния и с большей точностью в пиковое время кормления. Эхолокация также, конечно, позволяет летучим мышам продолжать охоту ночью, когда их конкуренты ослеплены темнотой.

Эволюционный комбинационный удар

С другой стороны, эхолокация летучих мышей плохо обнаруживает крупные объекты на расстоянии: зрение может обнаруживать крупные объекты на дистанциях, на несколько порядков больших, чем эхолокация. Исследователи полагают, что летучие мыши поэтому используют оба чувства в комбинации: зрение в основном для ориентации, навигации и избегания крупных объектов вдалеке, а эхолокацию — для поиска мелкой добычи. Разные виды летучих мышей, вероятно, сочетают чувства несколько по-разному.

«Мы считаем, что летучие мыши постоянно интегрируют два потока информации — от зрения и от эхолокации — чтобы создать единую картину мира. Эта картина имеет более высокое разрешение, чем создаваемая одним только зрением», — сказал доктор Йовель, также из Школы нейронаук Сагола ТАУ.

Сочетание зрения и эхолокации открыло для летучих мышей большое ночное преимущество, в рамках которого они размножились и диверсифицировались — летучие мыши составляют 20% всех классифицированных видов млекопитающих на Земле сегодня. Исследователи предполагают, что ночные птицы, возможно, не развили собственную ультразвуковую эхолокацию по анатомическим причинам. Следующие шаги — исследовать, как летучие мыши интегрируют эхолокацию и зрение, и каковы эволюционные «затраты» эхолокации.