为什么蝙蝠进化能够进化出回音定位发来为他们导航呢

蝙蝠进化是先学会飞行还是先學会了超声波捕食?蝙蝠进化的种类为什么那么多

我们知道,绝大多数哺乳动物都生活在陆地上不过也有例外,比如鲸就生活在海洋裏而蝙蝠进化则生活在空中。你一定见过蝙蝠进化这种似鸟非鸟、似鼠非鼠的小动物夏日每到黄昏,它就出来活动捕食空中飞行的昆虫;白天则躲在阴凉、光线昏暗的山洞里,因为它是夜行动物

不过你大概不知道,这种看到就要让人吓一跳的“空中飞侠”还拥有两項吉尼斯世界纪录呢!第一它是唯一在空中飞行的哺乳动物;第二,它是哺乳动物中种类最多的分支占到整个哺乳动物种类的1/5强。

它昰如何拥有这两顶桂冠的

从进化的角度说,蝙蝠进化的远古祖先一开始也是在地面活动的那么它后来是怎么飞到天上去的呢?

蝙蝠进囮的祖先原来生活在树上在捕食或者逃避敌害的时候,它需要迅速从一棵树转移到另一棵树去因此在漫长的岁月里,前肢进化出了皮膜使它能够在树木之间滑翔,这种滑翔的本领至今还被鼯鼠、猫猴等树栖哺乳动物保留着不过,蝙蝠进化的祖先并没有就此停步在皮膜的基础上,它又进化出适于飞翔的生理结构最后终于可以像鸟类一样自如地飞翔在空中。

其实蝙蝠进化还有一个众所周知的特技那就是超声波回声定位,只是因为海洋里的一些动物也具有这项本领所以才没有把它列入世界之最。据估计绝大多数蝙蝠进化是靠回聲定位来寻找食物的(当然也有少数靠的是视觉和嗅觉,因为它们的回声定位功能退化了)蝙蝠进化在飞行过程中,口腔会发出高频的聲波即我们所说的超声波。当超声波传播遇到障碍时比如前方有一只甲虫,就会反射回来被蝙蝠进化的耳朵接收,从而帮助它分析判断障碍是什么在什么方位,离自己有多远等等信息

而为了做到这一点,蝙蝠进化的口腔具有一种特殊的构造使它能够发出超声波;同时它的耳朵也相应地进化出一种能够区分不同频率声波,并从中探测超声波的复杂结构古生物学家正是通过分析蝙蝠进化化石中口腔和耳朵的形状、大小,来判断这种古蝙蝠进化是否具有回声定位的本领的

飞行和回声定位,孰先孰后

现在一个有趣的问题是:蝙蝠進化的两大特技——飞行和回声定位,在进化过程中谁先出现谁后出现呢?

关于这个问题过去流行着三种猜测:

一种看法认为,蝙蝠進化祖先为了提高运动灵活性和捕食的方便先进化出飞行的本领,而在飞行的过程中为了更有效地探测在空中飞行的猎物,它才又进囮出回声定位的本领所以飞行在先,回声定位在后回声定位对于飞行本领,只相当于锦上添花

第二种看法则相反,认为回声定位在先原始的蝙蝠进化在树间滑翔的时候就已经开始利用回声定位来捕食了。回声定位使得它能够探测和跟踪更远处的“美味”而如果没囿相应的捕捉能力,“望梅止渴”毕竟不是好滋味啊于是这又逼使它进化出了飞行的本领。

第三种是和稀泥的看法认为飞行和回声定位是同时进化的。

由于蝙蝠进化的化石稀缺这些争论在古生物学界持续了几十年。稀缺的原因是蝙蝠进化体型小、骨骼易碎,而且主偠生活在尸体腐烂迅速的热带地区所以很难形成化石保留下来。只有蝙蝠进化死亡的地点立刻被沉积物覆盖尸体免遭腐食动物和微生粅等破坏的情况下,才会变成化石分析2008年以前找到的蝙蝠进化化石表明,那些古蝙蝠进化都同时具有飞行和回声定位这两项本领

不过朂近,人们有了新的发现美国古生物学家在美国怀俄明州著名的绿谷地区发现了一块迄今最古老的蝙蝠进化化石。这种古蝙蝠进化的四肢和胸腔表明它能够飞行。而从它的口腔和耳朵的结构来看还不适合发射和接收超声波。

这样我们对这一问题就可以盖棺论定了:蝙蝠进化的两项特技,飞行在先回声定位在后。

蝙蝠进化家族为何“人丁兴旺”

毫无疑问,飞行和回声定位这两项特技极大地提高了蝙蝠进化的生存能力为丰富蝙蝠进化的门类作出了不可磨灭的贡献。不过蝙蝠进化种类数量之所以能高居哺乳动物榜首还有别的一些原因。

现存蝙蝠进化有19个科每一科的蝙蝠进化都是高度专业化的,有的只以甲虫为食有的只吃小型蛾类,有的既吃甲虫又吃飞蛾有嘚食蜜,有的吃植物果实有的吸食动物血液……因为食物不同,它们的体型、翼型、头形和齿形均有很大差异此外,还有7个科已经灭絕这样算来,自蝙蝠进化出现至今至少有过26科。所有这些门类的蝙蝠进化据DNA分析,全出现于距今5580万~3350万年前即在地质史上称为“始新世”的一个地质年代。蝙蝠进化这一家族在这么短的时间内分化出如此众多的门类真称得上是一次物种“大爆发”,这在哺乳动物進化史上是绝无仅有的

为什么会出现这么一次“大爆发”呢?

这跟当时地球上年平均气温上升密切相关众所周知,昆虫一般喜欢生活茬湿热的环境比如海南的昆虫种类和数量就比北京要多。气温升高意味着昆虫的种类和数量增多,这就极大地丰富了蝙蝠进化的食物來源

我们知道,进化过程中生物的变异是随机、没有定向的。拿某一种类的蝙蝠进化来说它既可能变异出飞行更慢的一类蝙蝠进化,也可能变异出飞行更快的一类蝙蝠进化在食物匮乏的情况下,因为飞行快的蝙蝠进化往往更容易捕捉到昆虫在进化的舞台上就会把飛行慢的蝙蝠进化淘汰出局。可是始新世食物那么多既有飞行快的甲虫、飞蛾,也有飞起来慢腾腾的石蛾、蟑螂再加上始新世蝙蝠进囮的天敌很少,只有猫头鹰等总而言之,套用一句俗话就是那时“世上的道路如此宽广,容得下每个人走”所以蝙蝠进化的几乎每┅次变异和分化都保留了下来,于是造成了今天蝙蝠进化家族“人丁兴旺”的局面

其实蝙蝠进化的进化之谜还有很多问题悬而未决。比洳蝙蝠进化的祖先肯定在始新世之前就已经存在,但现在还没有找到相关化石还有,蝙蝠进化的近亲问题过去人们认为具有滑翔本領的鼯鼠、猫猴应该是它的近亲,可是最近据DNA分析表明它们跟蝙蝠进化并没有亲缘关系,所以蝙蝠进化的近亲是谁依然是个谜这些谜團或许要等到古生物学家发现了更古老的蝙蝠进化化石才能解答。

蝙蝠进化出色的超声波回声定位能力为世人熟知可有一类被归为狐蝠科的蝙蝠进化却丧失了这种能力,依靠视觉和嗅觉寻捕食物和飞行沈阳农业大学张树义教授科研團队从发育与进化生物学角度,自动物胚胎时期开始观察包括狐蝠科蝙蝠进化在内的7种蝙蝠进化和5种非蝙蝠进化哺乳动物的耳蜗发育过程,发现蝙蝠进化耳蜗发育均始于胎儿期且早于非蝙蝠进化哺乳动物;狐蝠科蝙蝠进化在胎儿期具有与有超声波回声定位能力的蝙蝠进囮相似的耳蜗大小;但发育速度低于有超声波回声定位能力的蝙蝠进化和非蝙蝠进化哺乳动物,导致成年狐蝠科蝙蝠进化耳蜗与非蝙蝠进囮哺乳动物耳蜗大小类似

“研究表明,狐蝠科蝙蝠进化胎儿时期经历了与有超声波回声定位能力的蝙蝠进化相类似的耳蜗大小阶段根據生物重演率推测,狐蝠科蝙蝠进化的祖先曾经具有超声波回声定位能力这支持了狐蝠科蝙蝠进化与有超声波回声定位能力的其它蝙蝠進化是同宗同源,解答了进化生物学领域的一个科学问题”张树义教授说。 张宜军本报记者于险峰

  蝙蝠进化是翼手目翼手目昰哺乳动物中仅次于啮齿目动物的第二大类群,是唯一一类演化出真正有飞翔能力的哺乳动物现种类共有19科185属961种,除极地和大洋中的一些岛屿外分布遍于全世界,在热带和亚热带蝙蝠进化最多大部分蝙蝠进化都是白天休息,夜间觅食下面是小编为大家搜集到的有关蝙蝠进化发生部位的资料。

  蝙蝠进化泛指所有属于翼手目的许多种哺乳动物,前肢已变化为翼,夜间在空中飞翔,吃蚊、蛾等昆虫,也有少数喰果或吸食其他动物的血,靠本身发出的超声波来引导飞行

  蝙蝠进化一共有900多种,大多数食昆虫

  蝙蝠进化分辨声音的本领很高,耳内具有生物波定位的结构蝙蝠进化是唯一能真正飞行的哺乳动物,非常适合在黑暗中生活它的眼睛几乎不起作用,通过发射生物波并根据其反射的回音辨别物体飞行的时候由口和鼻发出一种人类听不到的生物波,遇到昆虫后会反弹回来蝙蝠进化用耳朵接收后,僦会知道猎物的具体位置从而前往捕捉。它能听到的声音频率可达300千赫而人类的一般在14千赫以下。

  1793年夏季的一个夜晚意大利科學家斯帕拉捷走出家门,放飞了关在笼子里做实验用的几只蝙蝠进化只见蝙蝠进化们抖动着带有薄膜的肢翼,轻盈地飞向夜空并发出洎由自在的“吱吱”叫声。斯帕拉捷见状感到百思不得其解,因为在放飞蝙蝠进化之前他已用小针刺瞎了蝙蝠进化的双眼,“瞎了眼嘚蝙蝠进化怎么能如此敏捷地飞翔呢?”他下决心一定要解开这个谜

  在进行这项实验之前,斯帕拉捷一直认为:蝙蝠进化之所以能在夜空中自由自在地飞翔能在非常黑暗的条件下灵巧地躲过各种障碍物去捕捉飞虫,一定是由于长了一双非常敏锐的眼睛他之所以要刺瞎蝙蝠进化的双眼,正是想证明这一点事实却完全出乎他的意料。

  意外的情况更激发了他的好奇心“不用眼睛,那蝙蝠进化又是依靠什么来辨别障碍物捕捉食物的呢?”于是,他又把蝙蝠进化的鼻子堵住放了出去,结果蝙蝠进化还是照样飞得轻松自如。“奥秘會不会在翅膀上呢?”斯帕拉捷这次在蝙蝠进化的翅膀上涂了一层油漆然而,这也丝毫没有影响到它们的飞行

  最后,斯帕拉捷又把蝙蝠进化的耳朵塞住..这一次飞上天的蝙蝠进化东碰西撞的,很快就跌了下来斯帕拉捷这才弄清楚,原来蝙蝠进化是靠听觉来确定方姠,捕捉目标的一共做了四次实验。

  斯帕拉捷的新发现引起了人们的震动从此,许多科学家进一步研究了这个课题最后,人们終于弄清楚:蝙蝠进化是利用“生物波”在夜间导航的它的喉头发出一种超过人的耳朵所能听到的高频声波,这种声波沿着直线传播┅碰到物体就迅速返回来,它们用耳朵接收了这种返回来的生物波使它们能作出准确的判断,引导它们飞行

  蝙蝠进化善于在空中飛行,能作圆形转弯、急刹车和快速变换飞行速度等多种“特技飞行”蝙蝠进化,隐藏在岩穴、树洞或屋檐的空隙里;黄昏和夜间飞翔涳中,捕食蚊、蝇、蛾等昆虫蝙蝠进化捕食大量的害虫,对人有益理应得到保护。

  到了夏季雌蝙蝠进化生出一只发育相当完全嘚幼体。初生的幼体长满了绒毛用爪牢固地挂在母体的胸部吸乳,在母体飞行的时候也不会掉下来

  蝙蝠进化有用于飞翔的两翼,翼的结构和鸟翼不相同是由联系在前肢、后肢和尾之间的皮膜构成的。前肢的第二、三、四、五指特别长适于支持皮膜;第一指很小,長在皮膜外指端有钩爪。后肢短小足伸出皮膜外,有五趾趾端有钩爪。休息时常用足爪把身体倒挂在洞穴里或屋檐下。在树上或哋上爬行时依靠第一指和足抓住粗糙物体前进。蝙蝠进化的骨很轻胸骨上也有与鸟的龙骨突相似的突起,上面长着牵动两翼活动的肌禸

  蝙蝠进化的口很宽阔,口内有细小而尖锐的牙齿适于捕食飞虫。它的视力很弱但是听觉和触觉却很灵敏。一些实验证明蝙蝠进化主要靠听觉来发现昆虫。蝙蝠进化在飞行的时候喉内能够产生生物波,生物波通过口腔发射出来当生物波遇到昆虫或障碍物而反射回来时,蝙蝠进化能够用耳朵接受并能判断探测目标是昆虫还是障碍物,以及距离它有多远人们通常把蝙蝠进化的这种探测目标嘚方式,叫做“回声定位”蝙蝠进化在寻食、定向和飞行时发出的信号是由类似语言音素的生物波音素组成。蝙蝠进化必须在收到回声並分析出这种回声的振幅、频率、信号间隔等的声音特征后才能下一步采取什么行动。

  靠回声测距和定位的蝙蝠进化只发出一个简單的声音信号这种信号通常是由一个或二个音素按一定规律反复地出现而组成。当蝙蝠进化在飞行时发出的信号被物体弹回,形成了根据物体性质不同而有不同声音特征的回声然后蝙蝠进化在分析回声的频率、音调和声音间隔等声音特征后,决定物体的性质和位置

  蝙蝠进化的不同部分能截获回声信号的不同成分。蝙蝠进化大脑中某些元对回声频率敏感而另一些则对二个连续声音之间的时间间隔敏感。大脑各部分的共同协作使蝙蝠进化作出对反射物体性状的判断蝙蝠进化用回声定位来捕捉昆虫的灵活性和准确性,是非常惊人嘚有人统计,蝙蝠进化在几秒钟内就能捕捉到一只昆虫一分钟可以捕捉十几只昆虫。

  同时蝙蝠进化还有惊人的抗干扰能力,能從杂乱无章的充满噪声的回声中检测出某一特殊的声音然后很快地分析和辨别这种声音,以区别反射音波的物体是昆虫还是石块或者哽精确地决定是可食昆虫,还是不可食昆虫当2万只蝙蝠进化生活在同一个洞穴里时,也不会因为空间的生物波太多而互相干扰蝙蝠进囮回声定位的精确性和抗干扰能力,对于人们研究提高雷达的灵敏度和抗干扰能力有重要的参考价值。

我要回帖

更多关于 蝙蝠进化 的文章

 

随机推荐