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蝙蝠
蝙蝠在动物世界可以说独树一帜。它们是唯一会飞的哺乳动物,而且一生中大多数时间都是倒挂着的。大多数种类的蝙蝠都在夜晚、黄昏或黎明时活动,它们生活在黑暗的洞穴中。许多蝙蝠的适应能力越来越强,能够在黑暗中找到路线(和猎物)。所有人都知道蝙蝠会吸血,但实际上只有少数几种蝙蝠会吸血。
乔治亚自然历史博物馆供图
西米诺尔蝙蝠是美国众多本地蝙蝠中的一种。西米诺尔蝙蝠绝大多数时间生活在树林里,它们靠捕食苍蝇、甲虫和蟋蟀以及其他昆虫为生。
蝙蝠吸血的特性激发了编故事者的想象力,而且也吸引了不少爱听故事的人,人们认为这种动物被赋予了神秘的超自然力。不幸的是,这些故事带给蝙蝠的是邪恶的坏名声。实际上,大多数蝙蝠是无害的。在本文中,我们将揭开蝙蝠的奥秘,了解蝙蝠是如何做到那些令人惊奇的事情。我们还将了解到蝙蝠对人类的种种益处,并探讨如果这种动物不复存在,世界将会怎样。
会飞的老鼠?
蝙蝠在德语中是Fledermäuse,翻译出来就是“会飞的老鼠”。我们很容易看出这个名字的由来——许多蝙蝠的确看起来像是会飞的鼠科动物。但实际上,蝙蝠与人类的亲缘关系要比与鼠类近得多。如果仔细观察蝙蝠的翅膀,就会看到相似之处。
上图显示的是蝙蝠翅膀、飞鸟翅膀和人类手臂的骨骼结构。飞鸟翅膀的骨骼结构相当刚硬,移动骨骼的主要飞行肌在翅膀与身体的连接处。而蝙蝠的翅膀结构要灵活得多,更像是人类的手和臂,只是多了一层皮肤薄膜(称为翼膜),延伸到“手”和身体之间,以及每根手指骨之间。蝙蝠的翅膀就跟人类的手一样,因此当它们在空中挥动翅膀飞行时就像在空中“游泳”。 蝙蝠的“大拇指”从翅膀上伸出来,像一个小爪,可以帮助它们在树上和其他建筑物上攀爬。这样,它们就可以到达很高的“起飞点”开始飞行。正因为其翅膀的特点,蝙蝠被归为翼手目(Chiroptera,在希腊语中意为“手翅”)。
科学家们认为蝙蝠是由不会飞的哺乳动物进化而来,在大约一亿年前长年生活在树上。跟狐猴或松鼠一样,这种动物可以在树枝间跳动。后来,这个物种出现了变异,其中一些个体出生时在手臂和身体之间有更多的皮肤延展物,可以让它们在空中跳得更高(某些狐猴和松鼠也出现过类似的生理现象)。产生这种突变的蝙蝠具有比其他蝙蝠更好的移动性,因此更易于生存和繁殖。就这样在自然选择的过程中,蝙蝠手臂和身体间的皮肤隔膜越来越宽,最后进化成功能完备的翅膀。
鸟类的翅膀很硬,可以更有效地帮助它们上升;而蝙蝠的翅膀比较柔软,更易于操作。蝙蝠能将翅膀摆到不同位置,快速改变上升的角度和方向。因此,它们在空中迂回行进和俯冲的方式与其他动物完全不同,在捕捉猎物方面有着明显的优势。
Heurisko有限公司供图
最小的蝙蝠种类之一是新西兰的长尾蝠。这些蝙蝠重量只有8到11克,可以把尾巴当作小袋将捕获的昆虫带回栖息之地。
最大的蝙蝠与最小的蝙蝠
蝙蝠是种类最多的哺乳动物之一,迄今为止已发现的蝙蝠种类已达一千多种。实际上,哺乳动物种类中有超过四分之一都是蝙蝠类。蝙蝠物种分为两支亚目:
大蝙蝠亚目(也称为飞狐蝠或果蝠)——这种蝙蝠主要生活在非洲、亚洲和澳大利亚,特征是口鼻很长。大多数大蝙蝠亚目物种是食草动物,依靠野果和花粉为生。 小蝙蝠亚目——这种蝙蝠通常比大蝙蝠亚目类蝙蝠要小,多数具有塌陷的鼻子,与狮子狗很相像。这种蝙蝠遍布世界各地,通常是食肉动物。大多数主以昆虫为生。
Heurisko有限公司供图
澳大利亚的花蝠是一种较小的飞狐蝠。
花蝠主要以花和花蜜为食,也吃一些果实和树叶。
各种蝙蝠在大小和外形上差异很大。最小的蝙蝠是黄蜂蝠,翅膀张开大约只有15厘米,而最大的蝙蝠——马来半岛飞狐蝠翅膀张开长达1.8米。大蝙蝠亚目类蝙蝠的外形与其他哺乳动物类相似,也有大眼睛、小耳朵和长鼻子,只不过多了一对坚韧的翅膀。另一方面,大多数小蝙蝠亚目种类则具有独特的面部外形,具有宽大、伸展的耳朵和形状特殊的鼻孔。这些奇怪的特征有助于蝙蝠在黑暗中行动,我们将在下一部分为您介绍。
蝙蝠发声原理
在上一部分,我们看到蝙蝠独特的翅膀结构便于它们更好地操控。这对于蝙蝠的生存非常关键,因为它们主要的猎物是快速移动的小昆虫。捕食对蝙蝠而言比一般动物还要困难,因为它们只在夜晚、黄昏和黎明活动。这种生活方式可以帮助它们躲避在白天活动的凶恶的肉食飞禽,也有利于捕捉在晚间活动的大量昆虫
乔治亚自然历史博物馆供图
自然科学家拉菲内斯克(Rafinesque)在美国东南部发现的大耳蝠属于小蝙蝠亚目类。庞大的耳朵有助于蝙蝠准确地瞄准猎物。
为了更好地在黑暗中发现猎物,大多数蝙蝠进化出了著名的导航系统,称为“回声定位”。要了解回声定位的工作原理,可以想象一下“回声峡谷”。如果站在峡谷边大喊“您好”,不久之后就能听到自己的回声。
这一过程非常简单。当肺中的气体呼出经过振动的声带时,就会产生声音。这些振动使吐出的空气产生波动,形成声波。声波正是气压条件下振动的传播形式。变化的气压将周围的气体微粒推开,然后再将它们拉回,这些微粒再推动或拉回它们附近的微粒,传递声音的能量和形式。利用这种方式,声音可以通过空气传播很长的距离。声音的音高和音调由气压波动的频率确定,而气压波动的频率由声带运动的方式确定。
在您喊叫时,产生的声波在峡谷中传播。声音的气压能量被峡谷对面的岩石表面反射,向反方向移动,传回您耳中。在大气压力和空气成分恒定的区域,声波始终以相同速度移动。如果您知道该区域声音的速度,而且有一个非常精确的秒表,就可以用声音来确定峡谷的宽度。
假设您在海平面上,空气相对干燥。在这种条件下,声波以1193千米/小时或0.32千米/秒的速度前进。要算出穿越峡谷的距离,应当记录第一次开始喊叫和 第一次听到回声的时间间隔。我们假设所用的精确时间为3秒钟。如果声波以0.32千米/秒的速度传播了3秒钟,则传播距离为0.96公里。这是整个行程 的距离,即穿越峡谷后再返回。整个行程除以二,单程即为0.48公里。
这就是回声定位的基本原理。蝙蝠发声的原理也同样是让呼出的空气振动声带。有些蝙蝠从嘴里发出声音,在飞行时它们会一直张开嘴。另外一些蝙蝠是通过鼻子发声。虽然还没有完全弄清楚蝙蝠发出声音的原理,但是科学家们认为有些蝙蝠奇怪的鼻子结构可以集中杂音,用于精确瞄准猎物。
大多数蝙蝠用来回声定位的声音音调极高——超出 了人类听觉的范围。但是这种声音的传播方式跟人类发出的声音相同。它在空气中像波一样传播,遇到任何目标时都会反射回来。蝙蝠发出声波,并仔细分辨回声。 蝙蝠的大脑对返回的信息进行处理,处理方法与我们使用秒表和计算器处理喊叫声音相同。通过确定杂音返回所用的时长,蝙蝠的大脑算出目标离自己有多远。
蝙蝠还可以确定目标所在的位置、大小以及移动方向。通过比较声音到达右耳的时间和到达左耳的时间,蝙蝠还可以辨别出昆虫是在左侧还是右侧:如果回声先到达右耳再到达左耳,则昆虫显然在右侧。蝙蝠的耳朵有复杂的褶皱,有助于确定昆虫的垂直位置。从下面和上面传来的回声会碰到外耳褶皱上的不同点,因此两种回声到达蝙蝠的内耳时会有所不同。
Heurisko有限公司供图
鬼蝠是澳大利亚唯一一种食肉类蝙蝠。利用回声定位,鬼蝠可以猎到较大的昆虫、蜥蜴、青蛙、鸟类以及其他动物。
蝙蝠根据回声的密度可以分辨出昆虫的个头大小。较小的目标反射回的声波也较少,因此产生的回声不太强烈。蝙蝠根据回声的大小可以感觉出昆虫正向哪个方向移动。如果昆虫是从蝙蝠身边飞离,则返回的回声要比原始的声音低;而昆虫飞近蝙蝠时,回声要比原始的声音高。两者的不同是由于多普勒效应,相关内容请查看雷达的奥秘
蝙蝠的大脑自动处理所有这方面的信息,处理方式与我们处理眼睛和耳朵收集到的视觉和听觉信息相同。蝙蝠在其大脑中形成回声定位影像,与人类基于视觉信息在大脑中形成的影像类似。蝙蝠还会处理视觉信息——这与普遍的认识相反,大多数蝙蝠具有相当敏锐的视觉。它们结合利用回声定位与视觉,而不是完全用回声定位代替视觉。
在下一部分中,我们将了解蝙蝠生活的其它部分:它们在白天干些什么。我们将了解到,蝙蝠在白天的生活与夜晚生活天差地别,但是同样惊人。
蝙蝠为什么倒挂
在上面几部分中,我们了解到独特的适应性可以帮助蝙蝠四处飞行,整夜捕捉虫子。而在白天,蝙蝠过着完全不同的生活。蝙蝠倒挂在隐蔽的地点度过白天,比如洞穴顶上、大桥下面或被挖空的树干里。
蝙蝠选择这种栖息方式有多种原因。首先,这使它们处于最理想的起飞位置。与鸟类不同,蝙蝠无法从地面直接起飞。它们的翅膀无法产生足够的升力使其从静止点起飞,而且后腿很小且没有进化,不能靠跑动产生必需的起飞速度。它们只能用前爪爬到高处,然后下落进入飞行状态。通过在高处倒挂睡眠的方式,在需要逃离栖息地时,它们可以随时起飞。
乔治亚自然历史博物馆供图
大棕蝠是南北美洲的最常见物种之一。
大棕蝠成群地栖息,经常是在阁楼、仓库或其他人造结构中。
倒挂也是躲避天敌的好办法。在大多数食肉动物(特别是肉食性鸟类)的活动时间里,蝙蝠聚集在天敌想不到或达不到的地方。它们借此有效地隐藏起来,好像凭空消失,直到夜晚来临。很少有别的动物与它们竞争这些栖息地,因为其他飞行动物都没有倒挂的本领。
蝙蝠具有特殊的生理适应特征,使它们可以这样倒挂。人用手握住一个物体时,使用了手臂上的多块肌肉。手臂通过肌腱连着手指,一块肌肉收缩就拉动一根肌腱,使一根手指收拢。蝙蝠爪以同样的方式向内收拢,唯一的区别在于它们的肌腱只与上半身相连,而非一块肌肉。
需要倒挂时,蝙蝠就调整身体姿态,张开爪子找到一个可以抓握的表面。要使爪子抓住表面,蝙蝠只需要放松身体即可。上身的重量向下拉动与爪相连的肌腱,使其抓牢。因为是重力保持爪子合住的,而不是靠收缩的肌肉,所以倒挂动作无需耗费蝙蝠的体力。实际上,即使蝙蝠在栖息时死去也将保持倒挂的姿势。而松开爪子时,蝙蝠需要伸缩其他肌肉将爪子拉开。
蝙蝠的其他习性
大多数种类的蝙蝠每晚都以群居的方式栖息在相同的地点,以保证自身的安全和身体的温暖。科学家已经发现,蝙蝠表现出了一些有助于群体生活的利他行为。在某些情况下,当蝙蝠生病或无法自己捕食时,群体中的其他蝙蝠会为它带回食物。科学家还没有完全理解蝙蝠群体的机制,但显然它们是非常复杂、紧密联系的社会团体。
跟所有哺乳动物一样,蝙蝠是温血动物,也就是说它们靠体内机能保持身体温度。但是与大多数哺乳动物不同,蝙蝠在不活动时可以让体温降到与周围温度一致。它们的体温下降时,即进入昏睡状态,此时它们的新陈代谢会减慢。通过减少生理活动、降低体温,蝙蝠可以节省能量。这很重要,因为整夜飞行是非常辛苦的工作。
每到冬季,连续几个月温度很低时,有些蝙蝠会进入深度昏睡状态,也就是冬眠。这使它们可以在食物非常缺乏的月份里存活下去。其他种类的蝙蝠遵循一年一次的迁徙模式,在炎热的月份里迁徙到气候较冷的地区,在寒冷的月份里迁徙到气候较暖的地区。这就是为什么有些区域每年会经历一次“蝙蝠季”。
当蝙蝠进入城镇时,很多人在傍晚和夜里会觉得很不自在。人们担心蝙蝠会咬人、吸血,甚至纠缠在头发里。但事实证明,发生这些事情的可能性非常小。我们将在下一部分里看到,蝙蝠通常对人类是无害的,而且许多种类的蝙蝠实际上是益兽。
吸血蝙蝠
许多人对蝙蝠都有不好的印象,这很容易解释。光是因为它们的外表和行为特性,蝙蝠就扮演了大量人们惧怕的角色。首先,它们只在夜晚出没,夜晚对于人类而言是充满危险和神秘的时段。此外,它们坚韧的翅膀和奇怪的脸部结构都与传说中的妖魔鬼怪非常相似。
乔治亚自然历史博物馆供图
灰色鼠耳蝠是生活在美国的一种蝙蝠。这些蝙蝠群聚栖息,大多是在洞穴中,这使它们成为那些想要消除蝙蝠的人们的目标。因为很容易就可以找到它们,而且可以一次性地清除整个群体。灰色鼠耳蝠的数目在上个世纪急剧减少,现在由于政府的努力保护,数量有所回升。
人们还因为亦真亦幻的吸血鬼传说而害怕蝙蝠。有些吸血蝠确实以为生,但它们并不是嗜血成性的动物。吸血蝠只是咬伤动物或人类,然后舔食流出的血。蝙蝠的唾液中含有效力很强的抗凝血剂,可以防止血液凝固。因此血液会不断流出供蝙蝠吸食。吸血蝠每天只需要大约两匙血就可以生存,因此它们吸食的血永远不足以杀死猎物,它们的猎物通常仅限于牛类等大型动物,偶尔才会选择人。
但是吸血蝠可能非常危险,因为它们有时会携带狂犬病毒,并可能将病毒传播给人类。吸血蝠只有在南美洲和中部美洲才能找到,即使在那里它们对人类的威胁也很小。与被吸血蝠咬到相比,死于蜜蜂叮咬或狗攻击的可能性要大得多。
蝙蝠对人类的益处
大多数蝙蝠不仅对人类无害而且有益。食虫蝙蝠无疑是世界上最好的害虫杀手。小棕蝠是最常见的一种北美洲蝙蝠,一个小时可以捕捉并吃掉1200只蚊子。在德克萨斯州奧斯汀县国会大道桥(Congress Avenue Bridge)下,生活着著名的墨西哥皱鼻蝠群落,它们一晚上就可以吃掉1.4万公斤昆虫。德克萨斯州布拉肯岩洞中的墨西哥皱鼻蝠群共有两千万只蝙蝠,一个晚上可以吃掉大约2百吨昆虫。皱鼻蝠以及其他一些蝙蝠以损坏庄稼的昆虫为食,为农民提供了无法估量的帮助。
Big Waste of Space 供图
一大群蝙蝠从德克萨斯州奧斯汀县的国会大道桥下鱼贯而出。这些蝙蝠曾经被认为是害虫,但现在已经成为奥斯汀县最吸引人的旅游风景。
如果某个区域爆发了狂犬病,人们经常会采取一些极端而不明智的措施。生活在中美洲的吸血蝠可能会给人类带来麻烦,所以当地的居民往往会在找到蝙蝠洞穴后,驱赶甚至杀死整个蝙蝠群。但是最易于找到的蝙蝠往往是有益的种类——吸血蝠栖息时群落很小,并且将自己隐蔽得很好。而一支无害蝠群中往往可能包含成百万只食虫蝙蝠,因此这种捕杀行为可能会对环境造成巨大损失。
蝙蝠也是有益的植物传粉者。许多蝙蝠,特别是生活在热带雨林里的蝙蝠以植物花蜜为食。它们吃食花蜜时,身上会粘到花粉。蝙蝠飞走后,就会传播花粉,帮助植物散播种子。蝙蝠为许多对人类有用的植物传粉,其中包括香蕉、无花果、芒果、腰果和用于制作龙舌兰酒的龙舌兰属植物。
乔治亚自然历史博物馆供图
美洲最大的蝙蝠之一灰蝠,也是迁徙范围最大的一种。
灰蝠迁徙的最南部是智利,最北部是加拿大的西北地区。
蝙蝠还会通过一个比较奇怪的方式为人类提供帮助,也就是用它们的粪便。蝙蝠粪(也称为天然肥料)富含氮,可以作为强效植物肥料。过去,人们还使用其中包含的氮制作炸药。最近,科学家已经发现蝙蝠粪里含有大量的酶,可以作为清洁剂用于洗衣粉和其他产品中,效果非常好。
蝙蝠极有可能会因为它们的繁殖习惯而灭绝。大多数蝙蝠种类每年只生一只小蝙蝠,因此它们的增长速度非常慢。因为蝙蝠的寿命较长(某些物种长达30年),死去一只母蝙蝠也会对种群繁衍速度产生重大影响。
蝙蝠是地球上最令人惊奇的动物之一。它们具备良好的环境适应能力,因此作为一个种群存活了5千多万年,比现存的大多数动物都要长。
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