Кажани відфільтрували шум середовища завдяки зміні частоти своїх ехолокаційних сигналів. Це допомогло їм почути здобич

24 червня 2026 р. 18:31

24 червня 2026 р. 18:31

Під час полювання кажани великі підковики змінили частоту своїх ехолокаційних сигналів так, щоб частота відлуння крил комах потрапила у діапазон максимальної чутливості слухових рецепторів, тоді як акустичний шум відлунь від об'єктів у навколишньому середовищі опинився нижче за нього. Тобто кажани фільтрували важливу сенсорну інформацію ще на етапі її отримання та частотно розділили дві інформаційні задачі: аналіз простору та виявлення комах. Це дозволило їм уникнути перевантаження нервової системи непотрібними шумами. Дослідження опублікували в журналі Proceedings of The National Academy of Sciences .

Кажан великий підковик під час полювання на міль. Dietmar Nill

Чому «шум» від середовища — проблема для кажанів?

Великі підковики ( Rhinolophus ferrumequinum ) під час полювання видають довгі ехолокаційні сигнали майже постійної частоти, а комах розпізнають за характерними «спалахами» у відлунні, які виникають, коли рухи крил комахи виявляються перпендикулярними звуковій хвилі кажана. Завдяки постійній зміні частоти ехолокаційного сигналу залежно від швидкості польоту кажани досягають того, щоб частоти «спалахів» від комах відповідали діапазону найбільшої чутливості їхніх слухових рецепторів, пристосованих для аналізу відлуння від комах. Водночас лишалося незрозумілим, як кажанам вдається розділити сигнали, що йдуть від комах та «шуми», що виникають, коли ультразвукові сигнали під різними кутами відбиваються також від листя, стебел, землі чи води. Дослідити це вирішила група науковців з Ізраїлю, Данії, Болгарії та Німеччини.

Як вивчали розділення сигналів здобичі та «шумів» у кажанів?

Щоб перевірити, як кажанам вдається відрізнити відлуння від комах і навколишні «шуми», вчені використали мініатюрні, але дуже чутливі мікрофони, вимірювачі прискорення та GPS трекери, що дозволило зіставити звукову сцену з траєкторією польоту тварини. Загалом дослідники задокументували поведінку дев’яти кажанів, за кожним з яких стежили щонайменше протягом чотирьох годин. Всі записи були зроблені під час полювання у природних умовах, коли кажани літали вздовж рослинності, над полями або водою та ловили комах.

Виявилося, що під час польоту кажани регулювали частоту своїх звуків так, щоб частоти відлуння опинялися у нижній межі слухового діапазону, тоді як частотний простір вище, зокрема, у найбільш чутливій ділянці, залишався вільним для сигналів від здобичі. Саме у цей діапазон потрапляли «спалахи» створені крилами комах. Ба більше, за відмінностями у частотах відлуння від тіла здобичі та крил комах дослідникам вдалося з’ясувати, що кажани завжди атакували здобич ззаду. При цьому частота відлуння від тіла комахи виявлялася нижчою за частоту сигналів від крил, тобто також відділялася, як «фон».

Моделювання показало, що частота кожного наступного крику кажана залежала від максимальної частоти попередніх фонових відлунь, насамперед останнього з них. Дослідники вважають, що так тварині вдається вносити поправки на прогалини у рослинності та інші зміни контуру довкілля.

Де ще використовують фільтрацію вхідного сигналу для зменшення шумів?

Дослідники вважають, що захист нервової системи від перевантаження уже на рівні обмеження вхідного сигналу є особливістю роботи більшості органів чуття — мозок може зменшувати сенсорний шум не лише завдяки обробці вже отриманих сигналів, а й завдяки активним налаштуванням самого способу їхнього отримання. Вчені припускають, що подібний принцип можна застосовувати й при створенні інформаційних систем, де важливо уникати перевантаження і пропускати лише найбільш важливі сигнали.

Що відомо про орієнтування кажанів у просторі

🧲 Електромагнітні хвилі від приладів виявились здатними збивати навігацію кажанів.

🦇 Утім, усе ж кажани змогли знайти дорогу додому з відстані у три кілометри, покладаючись виключно на ехолокацію.

🧠 Використовуючи ехолокацію, кажани подумки будують моделі для передбачення напрямку руху здобичі, що дозволяє їм відстежувати здобич навіть за перешкодами.

🤷‍♀️ А відчуття швидкості поширення звуку в повітрі у кажанів, схоже, є вродженим — вони не змогли адаптуватися до інших параметрів середовища в ході тренувань.

Наука