Czy nietoperze znają prędkości dźwięku od urodzenia czy muszą się jej nauczyć?

Karlik średni

Większość nietoperzy używa echolokacji do orientacji w przestrzeni. Produkują dźwięki o wysokiej częstotliwości i na podstawie czasu powrotu potrafią ocenić odległość przeszkód, od których dźwięk się odbił. Jednak by oceniać odległość na podstawie czasu w jakim powróci echo, trzeba znać prędkość dźwięku. Problem w tym, że prędkość dźwięku nie jest stała, w środowisku naturalnym nietoperzy może zmieniać się nawet o ponad 5%, w zależności od temperatury, wilgotności powietrza czy wysokości nad poziomem morza*.

Jak myślisz, czy nietoperze rodzą się ze znajomością prędkości dźwięku i tym samym oceny odległości, czy muszą się tego nauczyć?

Ponieważ prędkość dźwięku nie jest stała, naukowcy przewidywali, że wiedza o niej nie jest u nietoperzy wrodzona, ale raczej nabyta na podstawie doświadczenia. Badania pokazały jednak, że jest odwrotnie.

W doświadczeniach wykorzystano nietoperze karliki średnie (Pipistrellus kuhlii). Występują one głównie w rejonie Morza Śródziemnego i na Bliskim Wschodzie, choć można je czasem zaobserwować w Polsce. W środowisku naturalnym nietoperze te doświadczają szerokiej gamy temperatur i tym samym środowisk o różnej prędkości dźwięku.

By ocenić efekt zmian prędkości dźwięku na echolokację i zachowanie nietoperzy, naukowcy przeprowadzili doświadczenia w normalnym powietrzu i w atmosferze z dodatkiem helu – z większą prędkością dźwięku** i szybciej powracającym echem. Porównano młode nietoperze od urodzenia przebywające w różnych warunkach oraz dorosłe nietoperze, które wychowały się normalnym powietrzu.

Okazało się, że nietoperze zmuszone do życia w atmosferze z helem, niezależnie od wieku czy środowiska wychowania, oceniają odległość do jedzenia jako bliższą niż jest w rzeczywistości. Ich echolokacja jest taka sama jak w przypadku bliżej znajdujących się obiektów w normalnym powietrzu (wydają krótkie dźwięki z krótkimi pauzami). Dodatkowo w atmosferze z helem nietoperze często zwalniały i przygotowywały się do lądowania zbyt wcześnie i tym samym lądowały przed platformą z jedzeniem. Nawet po paru dniach w atmosferze z helem dorosłe osobniki nie zmieniły zachowania i nie trafiały do celu częściej niż na początku doświadczenia.

To wszystko wskazuje na to, że prędkość dźwięku jest zakodowana w mózgach nietoperzy od urodzenia.  Jak, w takim razie, radzą sobie one przy zmianach prędkości dźwięku w środowisku naturalnym?  Po pierwsze, zmiany te są zwykle mniejsze niż te w doświadczeniu. Po drugie, gdy nietoperz zbliża się do ofiary czy przeszkody, bezwzględny błąd w ocenie odległości maleje. Błąd jest ułamkiem odległości – np. przy zwiększeniu prędkości dźwięku o 10% obiekt oddalony o 100 cm wydaje się znajdować w odległości 90 cm – błąd 10 cm. Ale jeśli obiekt jest oddalony o 10 cm, błąd wynosi tylko 1 cm. Po trzecie, nietoperze zwykle nie łapią zdobyczy pyskiem, ale raczej zagarniają ją najpierw skrzydłami i ogonem, dzięki czemu nie muszą być bardzo precyzyjne. Chociaż na wolności nietoperze mogą także chybić celu.

Choć zwierzęta mają niesamowite zdolności uczenia się i przystosowywania do środowiska, to w tym wypadku, poleganie na wrodzonych zdolnościach wzięło górę.


* Na przykład w powietrzu o temperaturze 0°C dźwięk porusza się z prędkością około 332 m/s, a w 30°C – 350 m/s. Echo powraca więc szybciej w wyższej temperaturze.

** Warunki eksperymentalne zwiększyły prędkość dźwięku o 10%, 15% lub 27% – w zależności od ilości helu.


Zdjęcie: Leonardoancillotto86 – Italy, CC BY 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=15410420


You can find the English version of this post here.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *