Science: у летучих мышей есть акустические когнитивные карты

Было обнаружено, что летучие мыши, использующие эхолокацию, обладают акустической когнитивной картой своего ареала обитания, что позволяет им ориентироваться на расстояниях в километры, используя только эхолокацию.

Это открытие, опубликованное в журнале Science, было продемонстрировано исследователями из Института поведения животных Общества Макса Планка, Центра передового опыта по передовому изучению коллективного поведения при Университете Констанца (Германия), Тель-Авивского университета и Еврейского университета в Иерусалиме (Израиль).

Сможете ли вы мгновенно определить свое местоположение и найти дорогу домой из любой случайной точки в радиусе трех километров в полной темноте, имея в качестве ориентира только фонарик? Эхолокационные летучие мыши сталкиваются с похожей проблемой, имея локальный и направленный звуковой луч — их эхолокацию — чтобы направлять их путь. Летучие мыши давно известны тем, что используют эхолокацию, чтобы избегать препятствий и ориентироваться.

Однако исследовательская группа под руководством Айи Гольдштейн из группы Иэна Кузена в Институте поведения животных Общества Макса Планка и Центре передового опыта по передовому изучению коллективного поведения при Университете Констанца теперь продемонстрировала, что летучие мыши могут определять свое местоположение даже после перемещения и использовать эхолокацию для навигации по карте на большие расстояния.

Чтобы изучить это, команда провела эксперименты с нетопырем Куля (Pipistrellus kuhlii), видом летучих мышей весом всего 6 граммов, в израильской долине Хула. В течение нескольких ночей исследователи отслеживали 76 летучих мышей возле их гнезд и перемещали их в различные точки в радиусе трех километров, но все еще в пределах их домашней зоны обитания.

Каждая летучая мышь была снабжена инновационной легкой системой обратного GPS-слежения под названием ATLAS, которая обеспечивала отслеживание с высоким разрешением в режиме реального времени.

Некоторым летучим мышам была установлена только система ATLAS, в то время как на других дополнительно влияли зрение, обоняние, магнитное чувство и эхолокация, чтобы оценить, как их способность возвращаться в места обитания влияет на их способность к перемещению.

Примечательно, что даже при использовании только эхолокации 95% летучих мышей вернулись в свои убежища в течение нескольких минут, что демонстрирует, что летучие мыши могут осуществлять навигацию в масштабе километра, используя только этот высоконаправленный и относительно локальный режим восприятия. Однако было также показано, что, когда он доступен, летучие мыши улучшают свою навигацию, используя зрение.

«Мы были удивлены, обнаружив, что эти летучие мыши также используют зрение», — отмечает Ая Гольдштейн. «Это было не то, чего мы ожидали. Было невероятно увидеть, что даже с такими маленькими глазами они могут полагаться на зрение в таких условиях».

В дополнение к полевым экспериментам команда создала подробную карту всей долины. «Мы хотели визуализировать то, что каждая летучая мышь испытывала во время полета, и понять, как они использовали акустическую информацию для навигации», — объясняет Син Чен из лаборатории Йосси Йовеля в Тель-Авивском университете, который разработал реконструкцию долины.

Модель показала, что летучие мыши склонны летать вблизи объектов окружающей среды с более высокой «эхо-энтропией» — областей, которые предоставляют более богатую акустическую информацию.

«Во время фазы локализации летучие мыши совершают извилистый полет, который в определенный момент сменяется направленным полетом к месту назначения, что говорит о том, что они уже знают, где находятся», — говорит Гольдштейн. «Летучие мыши летают вблизи экологических объектов, обладающих большей акустической информацией, и принимают навигационные решения».

Летучие мыши могут использовать эту акустическую информацию для различения таких объектов окружающей среды, как дерево и дорога, и, таким образом, использовать их в качестве акустических ориентиров.

Исследование приходит к выводу, что нетопыри Куля могут перемещаться на расстояние в несколько километров, используя только эхолокацию. Однако, когда доступно зрение, они улучшают свою навигационную эффективность, комбинируя оба чувства.

После перемещения эти маленькие летучие мыши сначала идентифицируют свое новое местоположение, а затем летят домой, используя в качестве ориентиров особенности окружающей среды с отличительными акустическими сигналами. Такое поведение предполагает, что у них есть акустическая ментальная карта их домашнего ареала.