Біологія
Біологія

Швидкість звуку виявилася вроджено закодованою в мозку кажанів

Кажани мають вроджене відчуття швидкості звуку та не можуть його змінити у процесі навчання або пристосувати до середовищ, де звук поширюється швидше або повільніше. До такого висновку дійшли ізраїльські науковці, коли досліджували ехолокацію нетопирів, яких помістили у камери, де швидкість поширення звуку відрізнялася. Результатами вони поділилися в журналі Proceedings of the National Academy of Sciences.

BatsLIFE

BatsLIFE

Чому це досліджували?

Для живих організмів життєвою необхідністю є здатність відчувати навколишнє середовище, яке забезпечується різними органами чуття. Часто найбільше значення має зір, що є вродженою здатністю. Але для багатьох кажанів важливішою можна назвати ехолокацію. Вона полягає у тому, що кажан випускає ультразвуковий сигнал, а потім аналізує відлуння звукових хвиль. Звертаючи увагу на час, за який повернувся до них звук від об'єктів у оточенні, тварини можуть досить чітко визначити відстань до них. Однак звукові хвилі поширюються за різних умов з різною швидкістю. На це впливає температура, вологість, висота тощо. Приміром, відмінність у швидкості звуку може сягати 7 відсотків, якщо порівнювати його поширення у спекотні літні дні або холодні зимові. У зв'язку з цим вчені з Тель-Авівського університету зацікавилися, чи навчаються кажани визначати швидкість звуку в різних середовищах, відповідно й ехолокації, або ж це вроджена здібність. Вони провели експеримент, що знайти відповіді на це запитання.

Як вивчали кажанів?

Науковці провели дослідження в лабораторних умовах. Вони створили спеціальні камери, де завдяки різному вмісту кисню та гелію могли маніпулювати швидкістю звуку всередині них. У них вони проводили досліди на особинах середземноморського нетопира (Pipistrellus kuhlii).

У процесі дослідження вчені вирощували шістьох новонароджених кажанів у звичайних атмосферних умовах, а п'ятьох — у багатому на гелій середовищі, у якому через меншу густину цього газу звук поширюється швидше. У таких же камерах випробували й здатність до ехолокації дорослих кажанів.

Які результати?

Як дитинчата, що вирощувалися з народження в нетипових умовах, так і дорослі особини, що їх лише на кілька днів поміщали в нове середовище, усі вони не змогли пристосуватися до гелієвої камери, де звук поширюється швидше. Цих тварин тренували визначати за допомогою ехолокації їжу, але в камерах із гелієм усі вони приземлялися, суттєво не долітаючи до цілі. Тобто, їм здавалося, що ціль знаходиться ближче до них, ніж це було насправді. І з часом вони не пристосували свою поведінку до вищої швидкості звуку.

Із цього автори висновують, що відчуття швидкості звуку має бути вродженим, закодованим у мозку у кажанів. Це пояснює, чому його не можна змінити навіть у процесі навчання, що й продемонстрували дитинчата кажанів, які щоразу повторювали свою помилку в досягненні цілі. Також результати вказують, що кажани не переводять вимірювання часу відлуння у визначення відстані. Схоже, їхнє просторове сприйняття базується лише на самому визначенні часу. Вчені вважають, що їхні результати поширюються й на інших видів кажанів, не тільки нетопирів, оскільки структури мозку, що відповідають за ехолокацію, подібні в рукокрилих.

Нездатність адаптуватися до змін швидкості звуку може здаватися суттєвим недоліком, проте вчені припускають, що в цьому може бути еволюційна перевага. У багатьох видів кажанів дитинчата досить рано, у віці кількох тижнів, повинні вчитися літати та ставати самостійними. Тож вроджене відчуття швидкості звуку може допомогти заощадити час на навчанні, навіть якщо іноді воно працює не надто добре.