在人們的印象中,蝙蝠通常與黑暗,嗜血和恐怖聯系在一起。它日夜不停地出現,帶着吸血鬼,生活在黑暗的洞穴、森林或荒涼的城堡裡。我不認為世界上會有任何動物比蝙蝠更"臭名昭著"。讓我們科學地了解蝙蝠。
首先,他發現蝙蝠可以"武功"
作為哺乳動物中唯一能真正飛行的動物,蝙蝠除了具有一般哺乳動物的特征外,還具有一系列适應飛行的形态特征:全身輕質骨骼,控制飛行的肌肉,後肢退化,大耳朵。
為什麼大耳朵是适應飛行的身體特征?這是因為蝙蝠練習單門"武功"——回聲定位。當蝙蝠飛行時,它會從嘴裡發出超音波,并從耳朵接收聲波以進行定位。
蝙蝠的國術最初是由意大利生物學家Lazzaro Spallanzani發現的。1793年夏天,習慣于晚飯後出去散步的斯帕拉奇注意到,許多蝙蝠在夜空中靈活地飛來飛去,從不撞到樹木或牆壁。
斯帕拉奇不禁好奇:蝙蝠有什麼特殊能力才能在夜空中自由飛翔?
二、揭開蝙蝠"武功"的秘密
起初,斯帕奇以為精靈們一定有一雙特别鋒利的眼睛。如果他們的眼睛被擋住了,就不可能在黑暗中巧妙地逃脫障礙物并迅速捕捉飛蛾。是以斯帕拉奇蒙住了蝙蝠的眼睛,讓它們飛了起來。令他完全驚訝的是,蝙蝠仍然能夠靈活地飛行。
斯帕拉特想知道,沒有眼睛,蝙蝠怎麼能分辨前方的物體并捕捉飛蛾?這一次,他擋住了蝙蝠的鼻子。結果,蝙蝠仍然很容易飛行。
"他有薄薄的翅膀,不僅會飛,而且可以看到晚上的一切嗎?"斯帕裡奇推測道。他又抓了幾隻蝙蝠,把它們畫遍了,但這并沒有影響它們的飛行。
最後,斯帕拉奇堵住了蝙蝠的耳朵,把它們放在夜空中。蝙蝠失去了之前的樣子,像一隻無頭蒼蠅一樣在空曠的中東相撞,很快就倒在了地上。
是的!夜間飛行的蝙蝠過去依靠聽覺來識别方向和識别目标!正是斯帕拉奇的好奇心和毅力揭示了蝙蝠飛行的秘密。
後來人們繼續學習,終于明白了原理。蝙蝠從人耳發出聽不見的"聲音",沿着喉嚨,直線行進并反彈回來,就好像它們在鏡子上被照亮一樣。蝙蝠從耳朵裡接收到這種反射的"聲音",使它們能夠快速做出道路判斷,并靈巧地飛行并捕獲食物。
實驗表明,大多數蝙蝠從喉嚨發出聲音,但方式不同,一些大型食果蝙蝠,如棕色果蝠,用舌頭發出聲音。
那麼,蝙蝠發出的這種聽不見的"聲音"是什麼呢?是的,這是你們都聽說過的超音波。根據聲音的頻率,聲音可以從低到高分為二級,可聽覺和超音波。人類可以聽到的聲音頻率範圍從20 Hz到20,000 Hz。頻率小于20赫茲,人類聽不到,稱為"二次聲波",但有些動物能聽到,比如大象。
頻率超過20,000 Hz的聲音不會被人類聽到,被稱為超音波。蝙蝠用來定位導航的聲音是"超音波",這就是為什麼蝙蝠在夜間如此安靜地飛行。
人們在找到"超音波"後,利用它,給生活帶來很多便利。其實我們對超音波并不陌生,現在我們身邊有很多超音波應用。
例如,醫院常用的B-supersystem就是用超音波來檢查人體的健康狀況或胎兒的發育情況。在現代社會中,許多人的第一張照片都是在母親的肚子裡拍的B-super。
超音波清洗技術也很常見。用超音波可以清洗眼鏡等日用品,一些電動牙刷也采用超音波技術來提高除塵效果。
倒車雷達為駕駛員提供了更多的安全提示,已成為大多數汽車的标準配置,并使用超音波來檢測障礙物并計算距離。
北方家庭常用的加濕器也使用超音波将水分解成小液滴,進而實作霧化。
我們受到蝙蝠的啟發,将其作為"無聲的功勳",進而使超音波廣泛應用于工業、醫療等諸多領域,極大地友善了人們的生産和生活。我們應該感謝蝙蝠嗎?
三、為蝙蝠"驅散謠言"
在網際網路時代,媒體每天都在播放"謠言"和"虛假資訊"的代号。這裡我也為蝙蝠"虛假資訊"兩個。
首先,由于原理的相似性,許多人認為"雷達是根據蝙蝠發明的",是仿生學的"模型"。真的是這樣嗎?
讓我們先來看看雷達是如何工作的。雷達通過天線向某個方向發送電磁波。這些電磁波在遇到目标時被反射回來,雷達天線接收反射波,并通過處理資料計算目标的距離、速度、高度、方向等資訊。
首先,雖然原理看似一緻,但實際上蝙蝠的超音波是一種機械波,而雷達産生的電磁波,兩者有着根本的不同。
其次,早在1886年,德國實體學家海因裡希·魯道夫·赫茲就證明了電磁波的存在,進而為雷達的發明奠定了理論基礎。在20世紀30年代後期,雷達成為軍事用途的裝置。美國動物學家唐納德·雷德菲爾德·格裡芬(Donald Redfield Griffin)通過超音波和回聲定位發現了蝙蝠,他在1938年試圖研究蝙蝠時是哈佛大學的學生,直到1944年他才确定了這種動物的回聲定位能力。
是以,雷達的發明與蝙蝠回聲定位無關。
其次,蝙蝠具有回聲定位能力,許多人認為蝙蝠是"盲目的"。是真的嗎?
蝙蝠屬于有翅膀的手,種類繁多的身體主要分為大蝙蝠亞眼和小蝙蝠亞眼,兩者都使用不同的感官模式來感覺周圍環境。
大型蝙蝠的子目的之一是巨大的翼手龍。蝙蝠缺乏喉嚨回聲定位,依靠嗅覺或視覺來尋找食物,并且具有高度發達的視覺系統。
小型蝙蝠的子用途視力低于大型蝙蝠,但它們也有助于在照明環境中飛行。雖然他們有視力,但回聲定位仍然是感覺周圍環境的主要手段。
是以,蝙蝠不是"瞎子",也不是所有的蝙蝠都有視力差。
話雖如此,你認為蝙蝠非常好嗎?當我們以高超的技巧面對蝙蝠這個"天生精靈"時,我們不僅要驚慌、厭惡甚至憎恨,更應該科學客觀地對待它。對于它帶給我們的啟示,我們應該科學地研究和使用它。
蝙蝠卓越的飛行技能和複雜的回聲定位技術超出了目前人類技術水準的範疇。仿生學、力學、醫學等方面的蝙蝠研究将越來越深入。人類應該始終敬畏自然,與自然環境和諧相處。