
近期,《Integrative Zoology》杂志发表了华中师范大学罗金红团队题为“Robust Doppler Shift Compensation in Freely Flying Bats Under Acoustic Interference”的文章。研究结合麦克风阵列超声采集、动物行为轨迹重建与回放实验,阐明了声干扰对自由飞行蝙蝠多普勒频移补偿性能的影响。研究表明,即使在复杂声干扰环境中,普氏蹄蝠仍能够维持较高水平的多普勒频移补偿精度。此外,当干扰声的主要能量恰好集中在其回声定位信号第二谐波调频成分的末端频率附近时,其补偿精度反而显著提升。
主要结果:
1.回放了10种不同频段的带通滤波白噪声,分别为宽带噪声(5-90 kHz)、中等带宽噪声(15-35 kHz、45-65 kHz和70-90 kHz)、窄带噪声(41-42 kHz、42-43 kHz、43-44 kHz、44-45 kHz和57-58 kHz)和低频噪声(5-15 kHz)。结果显示,在宽带噪声、中等带宽噪声和低频噪声干扰下,普氏蹄蝠DSC精度均未出现显著降低。

Figure 1. DSC performance inH. pratti during approach flights in the laboratory under a silence control and various types of background noise. Note that the figure legend describes the plotting conventions for all conditions presented across the entire figure (panels A-C).
2.分析窄带噪声干扰对蝙蝠DSC的影响时,同样未观察到DSC精度显著下降。相反,在部分干扰下,尤其是接近其回声定位声波主频的窄带噪声条件下,部分个体的DSC精度显著提升,呈现出潜在的适应性增强效应。

Figure 2. Performance of DSC in H. prattiduring approach flights in the laboratory under silence control and 1-kHz narrowband noise conditions.
3.进一步回放了同种及异种蝙蝠的回声定位声波,并重复回放了宽带噪声。结果与前述实验一致:回放宽带噪声和绝大部分回声定位声波时,普氏蹄蝠的DSC精度均未显著降低。然而,当回放大耳菊头蝠(Rhinolophus macrotis)的回声定位声波时,所有个体的DSC精度均显著提高(平均从0.28%降低至0.22%)。同时,在该干扰条件下,蝙蝠的飞行高度显著降低,提示其可能通过调整飞行轨迹以应对声干扰。

Figure 3 Performance of DSC in H. prattiduring approach flights in the laboratory under silence control and Rhinolophus macrotis’scall stimuli.

Figure 4 Performance of DSC in H. prattiduring approach flights in the laboratory under silence control and other conspecific or heterospecific echolocation call stimuli.
以上结果表明,普氏蹄蝠的DSC能力对多种类型的声干扰具有高度耐受性,且在特定频谱结构的干扰下DSC精度甚至有所提升,揭示了其在复杂声环境中的精细适应机制。
该文第一作者为华中师范大学的博士后李奥强,硕士研究生张慧君,已毕业博士研究生路曼曼、硕士研究生曹启慧、田晓彤参与该研究,通讯作者为罗金红教授。该研究得到了国家自然科学基金(批准号:32270535、32400395)和中国博士后科学基金(批准号:30205202371)的资助。
文章链接:https://doi.org/10.1111/1749-4877.70084