科学家发现瓶鼻海豚的新感觉器官:它们能感受到微弱的电场
科学家们发现,瓶鼻海豚(又称宽吻海豚)可以利用其鼻上的振动坑感知微弱的电场,而这一特征以前被认为是一种残留特征。在对海豚"唐娜"和"多莉"进行的实验中,他们发现这些哺乳动物可以探测到弱到 2.4μV/cm 的电场和鱼鳃产生的脉动电场。这种能力被认为有助于海豚利用地球磁场定位猎物和导航,与鲨鱼的电灵敏度类似。
瓶鼻海豚幼崽出生时尾部先着地,它们的吻部最初长有两排精致的胡须,与海豹的触须相似。然而,这些胡须在出生后不久就会脱落,留下被称为"振动坑"的凹痕。最近,德国罗斯托克大学的研究人员蒂姆-胡特纳(Tim Hüttner)和吉多-德恩哈特(Guido Dehnhardt)开始怀疑,这些凹坑可能不仅仅是残留物,还有其他作用。
它们能让成年瓶鼻海豚感知到微弱的电场吗?经过初步仔细观察,他们发现这些残留的凹坑与鲨鱼探测电场的结构非常相似,当他们检查圈养的瓶鼻海豚是否能感觉到水中的电场时,所有的动物都感觉到了电场。
德恩哈特说:"这给人留下了深刻印象。"他最近在《实验生物学杂志》上发表了这一非凡发现以及动物如何利用电感的研究成果。
为了弄清瓶鼻海豚对水中生物产生的电场有多敏感,德恩哈特和胡特纳与纽伦堡动物园的洛伦佐-冯-费森(Lorenzo von Fersen)和罗斯托克大学的拉尔斯-米尔施(Lars Miersch)合作。首先,他们测试了两只瓶鼻海豚唐娜和多莉对不同电场的敏感度,以确定海豚能否探测到埋在海底沙层中的鱼。
Hüttner 和 Armin Fritz(纽伦堡动物园)以及一大群同事训练每只海豚将下巴放在水下的金属棒上,然后教它们在感觉到海豚鼻子上方的电极产生的电场后 5 秒钟内游开。
研究小组将电场从 500V/cm 逐渐减小到 2μV/cm,并记录了海豚根据提示离开的次数,结果令人印象深刻:唐娜和多莉对最强的电场同样敏感,几乎每次都能正确离开。只有当电场变弱时,才会发现唐娜的灵敏度略高,她能感应到 2.4μV/cm 的电场,而多利则能感应到 5.5μV/cm 的电场。
然而,活体动物产生的电场并不只是静态的。鱼鳃的脉动运动会导致电场波动,那么唐娜和多莉是否也能感应到脉动电场呢?这一次,研究小组在降低电场强度的同时,将电场以每秒 1 次、5 次和 25 次的频率进行脉冲,结果海豚果然也能感应到电场。
不过,这两种动物对交变电场的敏感度都不及对不变电场的敏感度。多莉只能感应到 28.9μV/cm 的最慢电场,而唐娜则能感应到所有三个振荡电场,其中感应到 11.7μV/cm 的最慢电场。
那么,这种新的超级感官在实践中对海豚意味着什么呢?Dehnhardt 说:"对微弱电场的敏感性有助于海豚在捕捉鱼类之前,在最后几厘米的范围内搜寻隐藏在沉积物中的鱼类",与之形成鲜明对比的是,电感超强的鲨鱼能够感知 30-70 厘米范围内鱼类的电场。
Hüttner 和 Dehnhardt 还怀疑,海豚的电感能力可以在更大范围内帮助它们。
德恩哈特说:"这种感觉能力也可以用来解释齿鲸对地球磁场的定向,海豚以每秒 10 米的正常速度游过地球磁场的薄弱区域时,可以在它们的身体上产生 2.5μV/cm 的可探测电场。而且,如果动物游得更快,它们就更有可能感知到地球的磁场,从而利用它们的电感通过磁力地图导航全球。"
编译自/ScitechDaily