蝙蝠聲納雷達的剋星
■對蝙蝠的回聲定位系統（echolocation system）來說，垂直光滑的牆面像是大樓的玻璃外窗，如同是隱形的。
撰文｜莊宇真
「我聽到從後面傳來砰的一聲。」動物學家史戴芬‧葛雷夫（Stefan Greif）還記得第一次蝙蝠在他建立的飛行實驗室裡，直接撞上豎立在牆壁前的金屬板。今年（2017）九月，他率領來自德國馬克斯普朗克研究院（Max Planck Institute）的團隊，對於過去我們所認識能夠在夜裡快速飛行的蝙蝠，為何會輕易撞上垂直的平面（例如窗戶），提出了科學上的解釋，並發表在Science期刊。這些光滑的表面，由於會將蝙蝠發出來定位的大部分聲波反射到遠離這個表面的地方，因此對蝙蝠的定位系統造成干擾。
透過反覆送出超高頻率聲波、與接收聲波的回音，對周遭的物體加以定位與辨識，這就是蝙蝠之所以能在黑夜裡快速飛行所仰賴的回聲定位系統（echolocation system）。葛雷夫與研究團隊對21隻野生大鼠耳蝠（greater mouse-eared bats，學名Myotis myotis）在經設計的飛行實驗室裡進行研究。研究人員在飛行隧道的末端牆上放置一道直立而平滑的金屬板，經研究觀察發現，在蝙蝠的回聲定位系統看來，這道金屬板像是一個可以通過的飛行空間，而非一道牆壁。在對這些蝙蝠進行平均各20次的試驗裡，約有19次都至少會撞上金屬板一次。研究人員同時在野外蝙蝠棲息地附近擺放光滑、垂直的金屬板，也觀察到相同的情形。
這種因為遇到光滑表面而產生混淆的情況被稱為「聲學鏡像（acoustic mirroring）」。葛雷夫進一步解釋，一般的具有凹凸不平表面的物體，透過回聲讓蝙蝠察覺它的位置與形狀；但光滑的表面會把大多數的聲波反射到遠離物體的地方，沒有產生能回到蝙蝠身上的回聲，因此造成一種「空無一物」的錯覺。直到蝙蝠來到它的正前方並接收到「垂直的回聲（perpendicular echoes）」時，才赫然發現自己搞錯了。這說明了為何有些蝙蝠會在最後一秒時試圖緊急轉向，雖然通常還是太遲了。
關於這種情形，有的假設認為蝙蝠可能是受到視覺上的混淆（註）。來自英國布里斯托大學（University of Bristol）的生態學家加雷夫‧瓊斯（Gareth Jones）則認為應該可排除這個假設，因為在葛雷夫的這個實驗裡使用的是遠紅外光（infrared light），屬於蝙蝠看不見的光源，如此一來能確保牠們只能依靠回聲定位來進行辨識。
在過去（2010）的研究裡，葛雷夫已研究過「水平（horizontal）」的光滑表面對動物的影響。當團隊成員把平滑金屬板放置在地上時，蝙蝠會降低飛行高度並試圖「喝」它。因為在大自然裡，像這樣的「聲學鏡像」情境意謂著遇到湖泊與池塘，因此會被蝙蝠解釋為「靜止的水面」。
雖然這些在實驗室裡的蝙蝠不會真的因此受傷，因為研究團隊透過控制飛行室的空間尺寸，進而控制蝙蝠的飛行速度；然而，在真實世界裡，蝙蝠的飛行速度是快很多的，也因此有撞傷或死亡的風險。葛雷夫進一步說，就像平常可能會在建築物附近發現死傷的蝙蝠，但究竟有多少蝙蝠因此受到影響，這還是未知的。
如果人為的建築物結構對動物而言是嚴重的威脅，在蝙蝠棲息地與遷徙路線附近的建築，透過例如在建造時避免採用光滑的建材與設計等方式，即可將傷害降到最低。當然，對於已經存在的建築物光滑表面、玻璃窗門等，使用「聲學驅離（acoustic deterrents）」裝置，例如在棲地附近的建築物安裝一些小型的、能發射超音波的揚聲器等，不失為既實際、又能減低傷害的好方法。
註：由於科學家發現部分蝙蝠具有驚人的回聲定位系統，許多人會誤以為蝙蝠是沒有視覺的。事實上，目前已知約一千多種蝙蝠中，依其食性可粗分為三大類：以昆蟲為食、吸血、與素食（花蜜、水果）的，沒有一種是無視覺的。研究發現，部分蝙蝠在獵食時，可能仰賴視覺多過回聲；不同種類的蝙蝠依需求演化出不同的視覺功能，例如以花蜜為主食的蝙蝠而言，可能根本不具有回聲定位的能力，但具有十分敏銳的視覺，能分辨顏色（可見光），有的甚至可以看到紫外光。
--
原文出處：Bats slam into buildings because they can't 'see' them
