Naukowcy wykazali, że echolokujące nietoperze korzystają z akustycznej mapy poznawczej, aby pokonywać duże odległości w całkowitej ciemności, identyfikować swoje położenie i znajdować drogę do domu.
Badanie to, przeprowadzone na nietoperzach pipistrelle Kuhla w izraelskiej dolinie Hula, pokazuje, że nietoperze wykorzystują echolokację i, co zaskakujące, także wzrok, do nawigacji opartej na mapach, kwestionując wcześniejsze założenia dotyczące ich zdolności sensorycznych.
Mapowanie poznawcze w ciemności: jak nawigują nietoperze
Wykazano, że nietoperze wykonujące echolokację posiadają „akustyczną mapę poznawczą” swojego zasięgu, umożliwiającą im poruszanie się na dużych dystansach przy użyciu wyłącznie echolokacji. To przełomowe odkrycie, opublikowane 31 października w Naukaopracowali naukowcy z Instytutu Zachowania Zwierząt im. Maxa Plancka, Cluster of Excellence Center for the Advanced Study of Collective Behaviour na Uniwersytecie w Konstancji w Niemczech, Uniwersytecie w Tel Awiwie i Uniwersytecie Hebrajskim w Jerozolimie.
Wyobraź sobie, że znajdujesz się w całkowitej ciemności, do trzech kilometrów (~2 mil) od domu i masz tylko latarkę, która Cię prowadzi. Czy potrafisz znaleźć drogę powrotną? Podobne zadanie mają nietoperze wykonujące echolokację, w których nawigacji opierają się na skupionej wiązce dźwięku, a nie na świetle. Chociaż od dawna wiadomo, że nietoperze wykorzystują echolokację do omijania przeszkód i orientowania się, zespół badawczy pod przewodnictwem Ayi Goldshtein z grupy Iaina Couzina w Instytucie Zachowania Zwierząt im. Maxa Plancka i Centrum Doskonałości Cluster of Excellence for the Advanced Study of Collective Behaviour przy ul. Uniwersytetu w Konstancji wykazało, że nietoperze potrafią rozpoznać swoją lokalizację po przemieszczeniu się i mogą wykorzystywać echolokację do nawigacji na dużych dystansach w oparciu o mapę.
Film z gazety przedstawiający zrekonstruowaną mapę doliny. Źródło: Xing Chen
Wnioski empiryczne z eksperymentów terenowych
Aby to zbadać, zespół przeprowadził eksperymenty z pipistrelle Kuhla (Pipistrellus kuhlii), nietoperz gatunek ważący zaledwie 6 gramów, w izraelskiej dolinie Hula. W ciągu kilku nocy badacze wyśledzili 76 nietoperzy w pobliżu ich kryjówek i przenieśli je do różnych punktów w promieniu trzech kilometrów, ale nadal w ich zasięgu. Każdy nietoperz został oznaczony innowacyjnym, lekkim rewersem GPS system śledzenia o nazwie ATLAS, który zapewniał śledzenie w czasie rzeczywistym w wysokiej rozdzielczości.
Niektórym nietoperzom wyposażono wyłącznie w system ATLAS, podczas gdy inne poddano dodatkowym manipulacjom, aby ocenić, jak ich wzrok, węch, zmysł magnetyczny i echolokacja wpływają na ich zdolność do powrotu do kryjówek. Co ciekawe, nawet przy zastosowaniu samej echolokacji 95 procent nietoperzy powróciło na swoje kryjówki w ciągu kilku minut, co pokazuje, że nietoperze potrafią nawigować w skali kilometrowej, korzystając wyłącznie z wysoce kierunkowego i stosunkowo lokalnego sposobu wykrywania. Wykazano jednak również, że nietoperze, jeśli są dostępne, usprawniają nawigację za pomocą wzroku. „Byliśmy zaskoczeni, gdy odkryliśmy, że te nietoperze również potrafią widzieć” – zauważa Aya Goldshtein. „Nie tego się spodziewaliśmy. To było niesamowite zobaczyć, że nawet z tak małymi oczami mogą polegać na wzroku w takich warunkach”.
Analiza wzorców lotu i integracja sensoryczna
Oprócz eksperymentów terenowych zespół stworzył szczegółową mapę całej doliny. „Chcieliśmy zwizualizować, czego doświadczył każdy nietoperz podczas lotu i zrozumieć, w jaki sposób wykorzystywał informacje akustyczne do nawigacji” – wyjaśnia Xing Chen z laboratorium Yossi Yovela na Uniwersytecie w Tel Awiwie, który opracował rekonstrukcję doliny.
Model ujawnił, że nietoperze mają tendencję do latania w pobliżu obiektów środowiskowych o wyższej „entropii echa” – czyli obszarów dostarczających bogatszych informacji akustycznych. „W fazie lokalizacji nietoperze wykonują kręty lot, który w pewnym momencie zmienia się w lot kierunkowy w kierunku celu, co sugeruje, że już wiedzą, gdzie się znajdują” – mówi Goldshtein. „Nietoperze latają w pobliżu obiektów środowiskowych, mając więcej informacji akustycznych i podejmują decyzje nawigacyjne”. Nietoperze potrafią wykorzystać te informacje akustyczne do rozróżnienia elementów środowiska, takich jak drzewo i droga, i w ten sposób wykorzystać je jako akustyczne punkty orientacyjne.
Wniosek: niezwykłe umiejętności nawigacyjne nietoperzy
Z badania wynika, że pipistrele Kuhla mogą poruszać się na dystansie kilku kilometrów, korzystając wyłącznie z echolokacji. Jednakże, gdy dostępny jest wzrok, poprawiają one wydajność nawigacji, łącząc oba zmysły. Po przemieszczeniu te małe nietoperze najpierw identyfikują swoje nowe miejsce, a następnie odlatują do domu, wykorzystując elementy środowiska z charakterystycznymi sygnałami akustycznymi jako punkty orientacyjne. To zachowanie sugeruje, że posiadają akustyczną mapę mentalną swojego zasięgu.
Więcej informacji na temat tego badania można znaleźć w artykule Z zawiązanymi oczami i nie do zatrzymania: mistrzostwo nietoperzy w echolokacji.
Odniesienie: „Akustyczna nawigacja oparta na mapach poznawczych u nietoperzy echolokujących” autorstwa Aya Goldshtein, Xing Chen, Eran Amichai, Arjan Boonman, Lee Harten, Omer Yinon, Yotam Orchan, Ran Nathan, Sivan Toledo, Iain D. Couzin i Yossi Yovel, 31 październik 2024, Nauka.
DOI: 10.1126/science.adn6269
