一項新研究顯示，日本馬蹄蝠（Rhinolophus nippon）如何在夜間應對嘈雜環境。對於一隻會飛的蝙蝠來説，夜晚並不寧靜。它們在茂密的森林樹冠中導航和捕獵時，面對的是一片刺眼而混亂的噪音牆。每一片葉子、樹枝以及微風的吹動都會將聲波反彈回獵手，形成一種令人震耳欲聾的聲學迷霧。來自日本同志社大學的研究人員發現，蝙蝠不僅能在這種感官過載中生存，還能主動操控其環境，以克服雜亂並定位獵物。
許多動物依賴回聲定位——發出聲波並解讀返回的回聲——來導航和捕獵。然而，在充滿背景雜音和自我運動反射的複雜嘈雜環境中，隔離信號是一個重大生存挑戰。為了克服這一挑戰，蝙蝠進化出了超聲波回聲檢測系統，能夠過濾噪音，使其能夠感知周圍環境。蝙蝠已知會使用多普勒補償（Doppler-shift compensation, DSC）。當蝙蝠飛行時，其自身的前進運動會扭曲其回聲定位呼叫的頻率，就像救護車的警報聲在快速駛過時音調變化一樣。
為了防止這種音頻變化對其敏感的耳朵造成過載，蝙蝠會不斷調整其發出的聲音。
蝙蝠能夠主動操控聲學環境以提高捕獵效率
生物學家大多將 DSC 視為一種防禦機制，這是一種蝙蝠在運動中穩定自身聽覺的方式。研究人員懷疑這背後有更深層的策略。同志社大學生命與醫學科學研究所的博士生吉田創志表示：“我一直對蝙蝠的超聲感知能力及其對物理現象如多普勒效應的利用感到著迷，這激發我探索蝙蝠是否更具策略性地使用頻率控制。”為了驗證這一點，團隊對 11 隻野外捕獲的蝙蝠進行了實驗，機載麥克風在自由飛行期間錄製了實時回聲，同時模擬“幻影”回聲。
此外，還使用固定的活蛾來分析昆蟲翅膀拍打的微弱聲學特徵。
蝙蝠操控其聲音以鎖定高頻背景回聲，並將其轉化為穩定不變的參考頻率，科學家稱之為恆定參考頻率（fref）。這種精確的控制創造出一個在 fref 之上的雜音免疫“靜音頻率區”，在聲學環境中物理上雕刻出一個安靜的窗口。有趣的是，這種結構性的靜音使蝙蝠能夠清晰地檢測到飛行獵物翅膀拍動所產生的微弱、獨特的回聲。為了證明這個靜音窗口對生存至關重要，研究團隊人工向蝙蝠定製的靜音區直接發射了一窄條的噪音，結果蝙蝠未能成功捕獵。
而當噪音在這個頻率區之外時，蝙蝠的捕獵精確度達到完美。
研究結果證實，這個聲學區域是一種有意識的、適應性的感官策略，而非偶然的生物副作用。這些發現揭示了蝙蝠擁有主動操控其聲學環境物理特性以增強感知的智慧，而不僅僅是迫使大腦更加努力地工作。馬蹄蝠使用的這一策略可能會促進人類技術的發展。目前，雷達、聲納、醫療超聲波及無線通信系統在擁擠和嘈雜的環境中運作困難。蝙蝠主動操控和塑造其信號環境的能力可以被模仿，用以開發更智能的感測系統，能夠在極其嘈雜和複雜的條件下提取關鍵信息。
該研究於 5 月 19 日發表在《通訊生物學》期刊上。