大长舌尾蝠的 “秘密武器”:尾巴如何助力反向导航与感知世界?

【字体: 时间:2025年03月05日 来源:iScience 4.6

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  研究人员为探究大长舌尾蝠(Rhinopoma microphyllum)尾巴功能,发现其用尾巴导航避障、辨别纹理,意义重大。

  在神秘的动物世界里,动物们为了生存和繁衍,进化出了各种各样神奇的感官能力。多数动物在日常活动中主要向前移动,因此它们的大部分感官器官都集中在身体前端。不过,在一些特殊情况下,向后移动也是必需的技能,比如在狭小空间中转身、躲避危险等。这时候,动物们就需要特殊的感官策略来应对。对于蝙蝠而言,它们的飞行和活动方式独特,在黑暗中穿梭自如,主要依靠超声波定位(echolocation)来感知周围环境。然而,蝙蝠的尾巴在进化过程中大多有所退化,多数蝙蝠的短尾巴嵌入尾膜,主要起到辅助飞行和捕食的作用。但大长舌尾蝠(Rhinopoma microphyllum)却与众不同,它拥有一条长长的、自由伸展的尾巴,而且在向后移动时会像钟摆一样摆动尾巴,这一奇特行为引发了科学家的好奇:这条尾巴究竟有什么特殊功能呢?为了解开这个谜团,来自以色列特拉维夫大学的研究人员开展了相关研究,研究成果发表在《iScience》杂志上。
研究人员采用了行为实验等关键技术方法。在实验中,他们捕获了 6 只成年大长舌尾蝠(3 雄 3 雌),这些蝙蝠来自以色列北部的一个洞穴。研究人员为探究大长舌尾蝠尾巴的功能,设计了两个主要实验。

实验一:避障实验。研究人员搭建了模拟洞穴狭窄裂缝的实验装置,用有机玻璃(Perspex)板和障碍物构建了简单(15 个障碍物)和复杂(26 个障碍物)两种迷宫。通过播放社交叫声吸引蝙蝠向迷宫顶部攀爬,测试蝙蝠在尾巴正常(注射生理盐水的假手术组,sham)和麻醉(注射利多卡因阻断触觉,anesthesia)两种状态下的避障能力。利用商业运动捕捉系统和高速摄像机,以 200 帧 / 秒的速度跟踪蝙蝠的运动,记录其到达迷宫顶部的时间、尾巴摆动频率以及身体移动方向的比例等数据。

实验二:纹理辨别实验。研究人员设计了一个垂直 Y 型迷宫,在迷宫通道的天花板上设置两种不同间距的木格栅(1cm 和 2cm),其中 1cm 格栅通向蝙蝠的栖息箱(奖励侧),2cm 格栅通向封闭区域。训练 5 只蝙蝠在迷宫中向后攀爬,通过改变非奖励侧格栅的间距(从 2cm 变为 1.5cm),观察蝙蝠能否区分不同纹理并做出正确选择,用单侧二项式检验分析蝙蝠的成功率。

研究结果如下:

  1. 避障能力:大长舌尾蝠在尾巴正常时,通过复杂迷宫的速度比尾巴麻醉时快,平均快 2.5 秒(相当于 10%)。在复杂迷宫中,尾巴正常的蝙蝠到达目标的效率更高,横向移动比麻醉尾巴的蝙蝠少 10%。此外,复杂迷宫中尾巴摆动频率在尾巴正常时比麻醉时更高,而在简单迷宫中,尾巴摆动频率在尾巴麻醉时显著降低。
  2. 纹理辨别能力:经过 48 天训练,5 只蝙蝠中有 4 只学会了将 1cm 格栅与奖励(进入栖息箱)联系起来。当非奖励侧格栅间距从 2cm 变为 1.5cm 时,4 只学会任务的蝙蝠中有 3 只能立即选择奖励侧,表明大长舌尾蝠可以用尾巴区分不同纹理,甚至能区分仅 0.5cm 差异的相似格栅。

研究结论和讨论部分表明,大长舌尾蝠利用长尾巴作为触觉传感器,在向后移动时感知物体、避开障碍物,并辨别纹理。在野外,大长舌尾蝠栖息在狭小拥挤的洞穴中,尾巴能帮助它们在复杂环境中快速移动。尾巴的摆动类似于大鼠的触须,通过快速探测扩大感知范围,提高空间导航能力。与其他蝙蝠不同,大长舌尾蝠的尾巴在感知方面发挥了重要作用,这一发现为研究动物的感官策略提供了新的视角。不过,研究也存在一定局限性,如麻醉尾巴后蝙蝠攀爬速度仅降低 10%,可能是因为蝙蝠还能利用其他身体部位感知环境,未来研究可进一步关注其他身体部位的作用。总体而言,这项研究揭示了大长舌尾蝠尾巴独特的触觉感知功能,对于理解动物在复杂环境中的生存策略具有重要意义,也为后续研究动物的多模态感知提供了参考。

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