Ви коли-небудь бачили кажана? Навіть якщо ви його не помітили, є велика ймовірність, що він помітив вас. Але не обов'язково своїми очима; кажани можуть «бачити» за допомогою слуху.

Чутливе вухо

Більшість кажанів перетинають нічне небо, використовуючи ехолокацію. Вони випромінюють (передають) звукові хвилі, які не чутні для людського вуха. Ці звукові хвилі являють собою коливання в повітрі, які відбиваються від твердих предметів, таких як стіни печер, дерева або комарі. Кажан визначає місце розташування навколишніх предметів за відлунням, яке повертається до нього.

Як це працює? По-перше, час, необхідний для повернення хвилі, дає кажану інформацію про те, як далеко знаходиться об'єкт. Розрахунок, який відбувається в мозку кажана, очевидно, включає в себе швидкість поширення звуку. Звук, що повертається, також буде мати меншу інтенсивність, ніж вихідний звук. Він також може мати іншу частоту, інший тон в порівнянні з вихідним звуком. Це відбувається, коли кажан знаходиться в русі, й, отже, його власне місце розташування змінюється. Це те саме явище, яке називається ефектом Доплера, що й коли звук автомобіля, що наближається, змінює тон, коли він проїжджає повз вас і віддаляється. Повторюючи цей процес, кажани можуть навіть оцінити, чи рухається об'єкт і в якому напрямку.

Звук складається з хвиль тиску, що поширюються через середовище. Повітря – це середовище, через яке кажани та інші дихаючі повітрям істоти зазвичай чують звук. Цікаво, що ми також можемо чути звук в інших середовищах, наприклад під водою. Але швидкість звукових хвиль змінюється залежно від середовища. Вчені, які бажають дізнатися більше про ехолокацію, задалися запитанням: що станеться, якщо змінити середовище, в якому літають кажани, й тим самим змінити швидкість звуку? Чи будуть вони відповідним чином коригувати свої розрахунки, щоб як і раніше точно виявляти об'єкти?

Швидкість звуку не взята з повітря

Звичайне повітря в основному складається з двох газів: близько 78% азоту і 20,9% кисню. Вчені вирішили провести експеримент з кажанами, що літають у камері, заповненій іншою сумішшю газів (але, звичайно, все ще придатною для дихання й нормального польоту). Для цього вони знизили вміст азоту в повітрі й замінили видалений азот рівною кількістю гелію. Це призвело до збільшення швидкості звуку на 15%. Вони провели цей експеримент на кажанах, яких навчили приземлятися на фіксовану жердинку в камері для польотів в нормальних умовах, а потім змусили їх маневрувати в нових атмосферних умовах:

«Гелій заважав кажанам визначати час ехолокації й змушував їх пролітати повз жердинку. Спочатку це було очікувано, але дорослі кажани так і не навчилися пристосовуватися».¹

Це означає, що кажани не тільки зазнали невдачі на початку, але й не навчилися компенсувати це нове середовище. Потім вчені провели той самий експеримент з кажанами, вирощеними з народження в цій іншій атмосфері з підвищеним вмістом гелію, порівнявши їх з контрольною групою, вирощеною в нормальному повітрі, й не виявили жодної різниці:

«Дослідники виявили, що кажани, які літають в повітрі з підвищеним вмістом гелію, схильні недооцінювати відстань до цілі, й при цьому не має значення, чи виросли вони в середовищі з високим вмістом гелію чи ні».²

Вчені дійшли висновку, що «орієнтація кажанів на швидкість звуку є вродженою й не змінюється в дорослому віці».³ Іншими словами, кажани не тільки «народжуються з умінням ехолокації»,¹ але й «народжуються зі знанням швидкості звуку» – швидкість звуку в повітрі запрограмована в мозку кажана.¹

Результати здивували еволюціоністів

«Ми були здивовані результатами. Чесно кажучи, спочатку ми їм не повірили», – сказали вчені після відкриття того, що кажани «знають» швидкість звуку.¹ Звичайно, потім вони віддали належне «еволюції вродженого й гнучкого сенсорного сприйняття».³ Такі відкриття цікаві, але не є особливим сюрпризом. Ми можемо захоплюватися мудрістю нашого всемогутнього Творця, який наділив кажанів інструментами, необхідними для успішного життя (і польоту).