没有眼睛 这种可爱动物是如何在沙漠里找到方向的

来源:科普中国发布时间:2020-06-23

不用眼睛,因为它们有“顺风耳”。

非洲的沙漠里生活着一种毛茸茸的生物,这种像宝可梦中的神奇动物一样的小毛球名字叫金毛鼹(Chrysochloridae),是一类有着柔顺亮毛的哺乳动物,统称金毛鼹科,金毛鼹科辖下动物有金鼹属、黄毛鼹属等数种。

金毛鼹 图源:pinterest

虽然看起来和鼹鼠差不多,名字里也带有鼹鼠两字,但事实上,从基因的角度来看,金毛鼹其实和土豚的关系更近一些。不过它身上有一个特点与土豚完全不同,那就是没有眼睛。在荒凉的沙漠里,没有眼睛的金毛鼹鼠是如何生存下来的呢?

不用眼睛,因为它们有“顺风耳”

因为生活在资源稀缺、水与食物匮乏的沙漠里,金毛鼹想要获得自己的食物--白蚁,通常是一件很难的事。在沙漠里,白蚁的聚集地往往很少,而且因为沙质松散,不像泥土那么牢靠,所以聚集地不像其他地方可以连在一块,不同白蚁聚集地相隔很远。同样的,金毛鼹鼠也不可能在沙漠里打隧道,因为隧洞出现一瞬间就会崩塌。

蚁群的位置在沙漠分散且稀少只能算难点之一,金毛鼹鼠它们眼睛已经退化了,没了眼睛,根本没法通过视力来直接看到东西,也不能通过利用太阳的方位来导航。那么,在没有熟悉的地道,看不见东西的情况下,它们是如何在茫茫沙漠里找到食物的呢?

荒漠鼹 图源:Wikipedia

1997年,生物学家Peter Narins写了一篇论文,报道了一种名为荒漠鼹(Eremitalpa granti)的动物身上的奇怪现象。白天,它们会在沙漠里进行“沙泳”,到了晚上,沙地凉快了,就开始在沙地表面寻找食物,而沙地表面一般草丛附近食物更多。尽管它们视力很差,并且沙地里草丛零零星星的,但是在乌漆嘛黑的夜晚,这些动物却几乎可以直接从一片草丛窜到另一片草丛,这引起了Narins的极大好奇。

荒漠鼹的踪迹 图源:Frans Lanting

经过Narins仔细观察,荒漠鼹并不是埋头一路直接窜过去的,而是先在沙地里钻着,钻一会就把头探出沙地几秒钟,然后又继续前进。他注意到,荒漠鼹距离下一簇草越近,探头的次数就越频繁。探头的目的很明显是为了定位,但这到底是如何发生作用的呢?

荒漠鼹在草丛间的移动踪迹 图源:文献1

经过长时间的观察,Narins觉得荒漠鼹是根据随风摆动的草丛发出的低频声音,来判断草丛的位置的。这种风吹草动的声音,响度很低,频率很低,在人类耳朵里算不上敏感信号。为了验证自己的想法,Narins做了一个试验,他在一个圆形的试验场周围均匀放置了8个音响,并让音响发出响度只有4分贝(dB)的低频声音,然后,把荒漠鼹放到试验场地观察它的行动。

钻到沙地里的荒漠鼹 图源:文献1

4dB是什么概念?大概就是比远处的沙沙声还要再小些。这么小的频率,荒漠鼹可以感知到吗?

图源:http://www.polytecoptical.com/

实验发现,在低频音响发出声音的时候,荒漠鼹会朝向声源移动。也就是说,荒漠鼹拥有可以探测到低频低响度信号的能力,哪怕是轻风划过的声音也能被感知。

实验中,荒漠鼹鼠处于场地的中间位置,三个音响会发出低频信号,荒漠鼹会向声源移动 图源:文献2

“顺风耳”如何探测低频信号

金毛鼹,包括荒漠鼹,具有一个不为人知的属性。这些神奇的动物有着不同寻常的耳朵,耳朵中有一组叫作听骨链的小骨,用于将鼓膜感受到的声波传入内耳。从解剖学上来看,金毛鼹的中耳的听骨链包括砧骨,锤骨和镫骨,其中旋转的锤骨头部大大增大。

下图是荒漠鼹a和金鼹b(不是金毛鼹,生活在有土地的地方)的锤骨对比,两者的差异显而易见,荒漠鼹锤骨比金鼹大了好几倍。

图源:文献3

这块锤骨占了荒漠鼹鼠总体重的0.1%,这个数字听起来似乎并不多,但如果做了对比,你就知道这到底有多重了。对于同样大小的老鼠,这个数字只有0.001% ,而对于人类,这个数字是0.00008%!现在你知道荒漠鼹头里这块骨头有多重了吧。

一些研究认为,这块锤骨之所以那么大,可能是为了听到非常低振幅、低频率的声音。因为锤骨变大变重,随之的惯性也会增加,其重心也发生了改变,相对于其他动物来说,更容易偏离旋转轴。当低频声音传入荒漠鼹的耳朵时,头骨可能会在低频下跟锤骨一起动,锤骨相对位置几乎保持不变,头部指向性地摆动,让它获取了发出低频声音的位置。根据一些其他科学家做的研究计算,金毛鼹中耳小骨的传导频率最高约在200-300赫兹。

Narins在对荒漠鼹进行观察后,他认为荒漠鼹是利用了能探测到低频声音的能力,感知到了随风摆动的草丛的位置。具体来说,就是当低频声音传入荒漠鼹的中耳时,头部会跟着一起动,这时候荒漠鼹就会往震源方向移动,越接近震源,感知到的信号也随之增强。这也是为什么当足够近的时候,荒漠鼹会频繁探头,就是为了更精准地定位白蚁的所在位置。

图源:IUCN red list

上帝在给你关上一扇门的时候,还会打开一扇窗。失去眼睛的金毛鼹拥有了非凡的听觉感知能力,这是其他动物所没有的,也成为了让它们能够生存下去的看家本领。
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参考文献:

1. Narins P M, Lewis E R, Jarvis J J U M, et al. The use of seismic signals by fossorial southern African mammals: a neuroethological gold mine[J]. Brain research bulletin, 1997, 44(5): 641-646.

2. Lewis E R, Narins P M, Jarvis J U M, et al. Preliminary evidence for the use of microseismic cues for navigation by the Namib golden mole[J]. The Journal of the Acoustical Society of America, 2006, 119(2): 1260-1268.

3. Mason M J, Narins P M. Seismic signal use by fossorial mammals[J]. American Zoologist, 2001, 41(5): 1171-1184.

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