科普文章丨蝙蝠“武功”里的小秘密

　　图/豆瓣电影

　　在人们的印象中，蝙蝠往往与黑暗、嗜血、恐怖相连。它昼伏夜出，与吸血鬼为伍，它生活在阴暗的山洞、森林或荒废的古堡里。我想世界上不会有动物比蝙蝠背负更多的“恶名”了。下面我们来科学地认识一下蝙蝠吧。

　　图/Giphy

　　一、他发现蝙蝠会“武功”

　　作为哺乳动物中唯一能够真正飞翔的兽类，蝙蝠除一般哺乳动物的特点外，还有一系列适应飞行的形态特征：全身骨质轻，控制飞行的肌肉发达，后肢退化，拥有大大的耳朵。

　　为什么大耳朵是适应飞行的体型特征呢？这是因为蝙蝠练就的一项独门“武功”——回声定位。蝙蝠飞行时，从口中发出超声波，用耳朵接收声波以便定位。

　　蝙蝠的这个“武功”最早由一位意大利生物学家斯帕拉捷（Lazzaro Spallanzani）发现。1793年夏天，习惯晚饭后外出散步的斯帕拉捷留意到，很多蝙蝠在夜空中灵活地飞来飞去，从来不会撞到树上或墙壁上。

　　斯帕拉捷（图/Encyclopedia Britannica）

　　（https://www.britannica.com/biography/Lazzaro-Spallanzani）

　　斯帕拉捷不禁好奇：蝙蝠凭什么特殊本领能在夜空中自由自在地飞行？

　　二、揭示蝙蝠“武功”的秘密

　　刚开始，斯帕拉捷认为这些小精灵一定长着一双特别敏锐的眼睛。假如它们的眼睛被遮挡，就不可能在黑夜中灵巧地躲过各种障碍物，并且敏捷地捕捉飞蛾。于是斯帕拉捷蒙住蝙蝠的眼睛，再放飞它们。事实完全出乎他的意料，蝙蝠仍然能够灵活飞行。

　　斯帕拉捷纳闷了，不用眼睛，蝙蝠怎么辨别前方的物体、捕捉飞蛾？这次，他把蝙蝠的鼻子堵住。结果，蝙蝠还是飞得轻松自如。

　　“难道他它薄膜似的翅膀，不仅能够飞翔，还能在夜间洞察一切吗？”斯帕拉捷这样猜想。他又捉来几只蝙蝠，用油漆涂满它们的全身，然而还是没有影响到它们飞行。

　　最后，斯帕拉捷堵住蝙蝠的耳朵，把他们放到夜空中。蝙蝠没了先前的神气，像无头苍蝇一样在空中东碰西撞，很快就跌落在地。

　　啊！在夜间飞行的蝙蝠原来是靠听觉来辨别方向、确认目标的！正是斯帕拉捷的好奇与执着，揭示了蝙蝠飞行的秘密。

　　后来人们继续研究，终于弄清了其中的原理。蝙蝠靠喉咙发出人耳听不到的“声音”，这种声音沿着直线传播，一碰到物体就像光照到镜子上那样反射回来。蝙蝠用耳朵接收到这种反射回来的“声音”，就能迅速做出路况判断，从而灵巧地自由飞翔、捕捉食物。

　　实验证明，多数蝙蝠的发声部位是喉咙，但也不尽相同，某些大型的食果蝠如棕果蝠是利用舌头来发声的。

　　那么，蝙蝠发出的这种听不见的“声音”又是什么呢？没错，正是你们都听说过的超声。根据声音的不同频率，从低到高可将声音分为次声、可听声和超声。人类能够听到的声音频率范围是20赫兹至2万赫兹。频率低于20赫兹的声音，人类听不见，叫“次声波”，但有些动物可以听到，例如大象。

　　频率高于2万赫兹的声音，人类也听不到，这种声音叫“超声波”。蝙蝠用来定位导航的声音就是“超声波”，这也是蝙蝠夜晚飞行时如此安静的原因。

　　人们发现“超声”后，对它加以利用，给生活带来了很多便利。其实大家对超声波并不陌生，现如今我们身边就有很多超声波的应用。

　　例如，医院里常用的B超系统，就是用超声波检查人体的健康情况或胎儿发育情况等。现代社会，很多人的第一张照片就是在妈妈肚子里用B超拍摄的。

　　此外，超声波清洗技术也比较常见。用超声波可以清洗眼镜等多种生活用品，有些电动牙刷也是利用超声波技术来提高清除污垢的效力。

　　“倒车雷达“能给驾驶员提供更多的安全提示，已经成为大部分汽车的标配部件，它也是借助超声波来检测障碍物并计算距离的。

　　北方家庭常用的加湿器也是利用超声波将水打碎成小水滴，从而达到雾化效果。

　　我们在蝙蝠这位“无声的功臣”身上受到太多的启发，进而使超声被广泛应用于工业、医疗等众多领域，极大地便利了人们的生产生活。我们是不是该感谢蝙蝠呢？

　　三、为蝙蝠“辟谣”

　　互联网时代里，每天媒体上都上演着“谣言”与“辟谣”的戏码。在此我也为蝙蝠“辟谣”两条。

　　第一条，由于原理近似，很多人认为“雷达是根据蝙蝠发明的”，是仿生学的“典范”。真的是这样吗？

　　我们先来看看雷达的工作原理。雷达通过天线向空中某一方向发射电磁波。这些电磁波遇到目标就会被反射回来；雷达天线再接收反射波，通过对这些数据的处理，计算出目标的距离、速度、高度、方位等信息。

　　首先，虽然原理上看似相同，但事实上蝙蝠发出的超声波属于机械波，而雷达产生的是电磁波，两者有本质的不同。

　　其次，早在1886年，德国物理学家海因里希·鲁道夫·赫兹（Heinrich Rudolf Hertz）证实了电磁波的存在，从而奠定了雷达发明的理论基础。20世纪30年代末期雷达最终成为应用于军事领域的设备。而发现蝙蝠具有超声波和回声定位特性的美国动物学家唐纳德·雷德菲尔德·格里芬(Donald Redfield Griffin)，在1938年尝试研究蝙蝠的时候还只是一名哈佛大学的学生，1944年才确定了动物的回声定位(Animal Echolocation) 能力。

　　所以，雷达的发明与蝙蝠回声定位无关。

　　第二条，蝙蝠具有回声定位的能力，很多人就认为蝙蝠都是“瞎子”。这是真的吗？

　　蝙蝠属于翼手目，种类众多，从体型上主要分为大蝙蝠亚目和小蝙蝠亚目，两者利用不同的感觉模式感知周围环境。

　　大蝙蝠亚目的代表之一就是体型硕大的狐蝠（Pteropus dasymallus）。这种蝙蝠缺乏喉部回声定位能力，依赖嗅觉或视觉寻找食物，它有一个高度发达的视觉系统。

　　小蝙蝠亚目的视力虽不及大蝙蝠，但在有光的环境中也对飞行起到了辅助作用。虽然它们具有视力，但回声定位能力依然是其感知周围环境的主要手段。

　　所以，蝙蝠并不是“瞎子”，而且也并非所有的蝙蝠都视力都不好。

　　说了这么多，大家是不是觉得蝙蝠本事很大呢？当我们面对蝙蝠这位身怀绝技的“自然精灵”时，不应只有恐慌、厌恶甚至是憎恨，而应科学、客观地对待它。对于它带给我们的启发，我们要科学地去研究和利用。

　　蝙蝠高超的飞行技巧和精巧的回声定位技术，都是人类目前技术水平所望尘莫及的。针对蝙蝠的仿生学、机械学、医学等多方面的研究会日益深入。人类在大自然面前要时刻保持敬畏之心，并与自然环境和谐相处。

　　注：文中无标注的图片均来源于Pixabay。