Liliecii folosesc ecolocația pentru a face hărți mentale pentru navigare

Multe specii de lilieci folosesc ecolocația pentru a evita obstacole precum ramurile copacilor și vânează insecte mici în timp ce zboară prin întuneric. Dar se dovedește că ecolocarea pentru lilieci este mult mai mult decât un sistem de evitare a obstacolelor pe distanță scurtă și de țintire a pradei. Un studiu recent arată că o specie de lilieci poate îmbina mii și mii de semnături sonore în hărți acustice pe care le folosesc pentru a naviga cu succes câțiva kilometri pe terenurile lor de vânătoare. Hărțile funcționează chiar dacă liliecii sunt complet legați la ochi.

Lilieci legati la ochi

„Ce fac liliecii care ecolocalizează este că emit sunete, ultrasonice sau nu, și folosesc caracteristicile ecoului reflectat pentru a simți obiectele pe care le au în fața lor. Am vrut să știm dacă îl folosesc pentru navigarea pe scară largă. Majoritatea oamenilor se gândesc: „Desigur că da”, dar realitatea este că noi nu știam asta”, spune Aya Goldshtein, cercetător la Institutul Max Planck de Comportament Animal din Konstanz, Germania. Goldshtein a colaborat cu oamenii de știință de la Universitatea Tel Aviv la un studiu despre modul în care o specie de lilieci numită pipistrelle Kuhl navighează în mediul lor natural.

Au existat mai multe motive pentru care navigarea prin ecolocație nu era deloc evidentă. Pentru început, ecolocația este limitată fără speranță când vine vorba de rază de acțiune. Liliecii îl pot folosi pentru a detecta obiecte care se află la cel mult câteva zeci de metri distanță. Este un instrument mai aproape de un senzor de parcare cu ultrasunete dintr-o mașină decât de un sonar de lungă distanță într-un submarin. De asemenea, nu este omnidirecțional. Conul de acoperire pe care îl obțin liliecii din ecolocație este de obicei de maxim 120 de grade, deși îl pot modula într-o măsură, în funcție de forma gurii.

În plus, liliecii au alte simțuri care, teoretic, ar trebui să funcționeze mai bine pentru a naviga în timpul zborurilor lungi. Unii lilieci au o vedere surprinzător de bună, un simț al mirosului ascuțit și chiar pot simți câmpul magnetic al Pământului, care este cunoscut pentru navigație de către păsări. Pentru a izola ecolocația ca un potențial instrument de navigare, echipa lui Goldshtein a trebuit mai întâi să găsească specia de lilieci potrivită. Au mers după liliecii pipistrelle ai lui Kuhl.

„Sunt foarte mici, cântăresc în jur de 6 grame, au o vedere relativ slabă, zboară foarte jos deasupra solului și abilitățile lor de ecolocație sunt excelente”, a spus Goldshtein. Echipa ei a prins 76 dintre acești lilieci și i-a împărțit în grupuri cu diferite niveluri de privare senzorială temporară. Liliecii din primul grup puteau zbura cu toate simțurile la dispoziție. Al doilea grup a fost legat la ochi; al treilea era lipsit de vedere și miros; iar al patrulea a trebuit să zboare fără vedere, miros sau capacitatea de a simți câmpul magnetic. (Acest lucru a fost realizat prin montarea liliecilor cu magneți care au creat un câmp local mai puternic decât cel al Pământului.) Toți liliecii au fost etichetați radio pentru a urmări cu precizie poziția lor aproape în timp real, luați la câțiva kilometri distanță de adăpost și eliberați într-un câmp deschis.

Ideea era să văd dacă se pot întoarce la adăpost. S-a dovedit că toți puteau. Au zburat câteva minute pentru a-și da seama unde se aflau, apoi s-au întors acasă.

Este foarte sugestiv, dar echipa lui Goldshtein nu a putut identifica exact rolul pe care l-a jucat ecolocația în timpul navigației. Acest lucru ar fi putut fi răspuns prin privarea unui al cincilea grup de ecolocație, dar liliecii pur și simplu au refuzat să zboare fără ea. Deci, acolo lucrurile au devenit un pic mai high-tech.

Sună un peisaj

Primul pas a fost construirea unei hărți 3D precise a întregii văi Hula din Israel, unde a avut loc experimentul. „Am început cu un avion echipat cu Lidar. Apoi, am folosit drone pentru a face scanări de înaltă rezoluție ale terenului și pentru a le compara cu rezultatele Lidar”, explică Goldshtein. Când topografia văii a fost surprinsă cu succes de o serie de nori de puncte Lidar, echipa a simulat ecourile pe care le primesc liliecii atunci când zburau deasupra peisajului.

„Raza de orientare a liliecilor a fost împărțită în celule spațiale separate. Apoi, în simulare, am emis sunete de ecolocație și am măsurat ecourile reflectate la fiecare celulă spațială din întreaga zonă pentru a vedea cât de complex este semnalul”, spune Goldshtein. Apoi, echipa a folosit o ecuație a entropiei Shannon pentru a simplifica acele semnale până la o singură valoare pe care echipa a numit-o entropie ecoică. Caracteristicile terenului mai complexe, cum ar fi livezile sau malurile râurilor, aveau entropie ecoică mare, în timp ce locurile mai puțin complexe, cum ar fi câmpurile sau drumurile, aveau entropie ecoică scăzută.

În cele din urmă, echipa a folosit o măsură numită Distanța de divergență Kullback-Leibler pentru a vedea cât de asemănător este semnalul ecoic în diferite tipuri de caracteristici ale peisajului. Ecolocația a oferit suficiente informații pentru a distinge o livadă de alta sau a distinge anumite puncte de-a lungul malului aceluiași râu? S-a dovedit că a făcut-o.

Scopul acestei tehnologii a fost să descopere cum arăta lumea, sau poate cum suna, din perspectiva unui liliac atunci când era percepută doar prin ecolocație. „Nu înseamnă că așa fac liliecii. Acesta a fost modul nostru de a analiza și de a înțelege cum o fac,” spune Goldshtein. Ultima piesă a puzzle-ului a fost să verifice ce ecouri au primit liliecii de-a lungul călătoriilor lor între câmpul unde au fost eliberați la adăpost.

4 comentarii