海豚揭示了一種神秘的隱藏感覺(jué):它們可以探測(cè)到電場(chǎng)

其中之一研究最充分的海洋哺乳動(dòng)物在世界上一直暗藏著一個(gè)超級(jí)大國(guó)的第六感。

兩只圈養(yǎng)寬吻海豚(Tursiops truncatus)現(xiàn)在已經(jīng)向德國(guó)羅斯托克大學(xué)和紐倫堡動(dòng)物園的研究人員證明,它們可以用長(zhǎng)長(zhǎng)的鼻子可靠地感知水中的微弱電場(chǎng)。

這一發(fā)現(xiàn)暗示了一些海洋哺乳動(dòng)物確實(shí)可以嗅出埋在沙子中的小型獵物的電流。他們甚至可能使用這項(xiàng)技能來(lái)感知地球的磁場(chǎng)。

巴哈馬的寬吻海豚,其中一只正在沙灘上潛水尋找獵物。(肖恩·格羅斯)

迄今為止,地球上只有一種“真正的”胎盤(pán)哺乳動(dòng)物被發(fā)現(xiàn)擁有電感受器。十多年前,科學(xué)家證明普通圭亞那海豚(圭亞那索塔利亞)進(jìn)化出自己獨(dú)特的電感受系統(tǒng)——一種與魚(yú)類、兩棲動(dòng)物和鴨嘴獸和針鼴等單體動(dòng)物本質(zhì)上不同的系統(tǒng)。

現(xiàn)在的實(shí)驗(yàn)表明,成年寬吻海豚和圭亞那海豚都可以做一些奇怪的相似的事情,它們的鼻子上有一條敏感的毛孔,稱為振動(dòng)隱窩。這些小孔用來(lái)固定幼年胡須,它們非常敏感。

成年寬吻海豚上振動(dòng)隱窩的空孔。(Czech-Damal 等人,2012 年)

在實(shí)驗(yàn)中,寬吻海豚能夠利用這些前胡須坑來(lái)感知低至每厘米2.4和5.5微伏的非常微弱的電場(chǎng) - 這是研究人員的檢測(cè)閾值說(shuō)“與鴨嘴獸處于同一數(shù)量級(jí)”,也與圭亞那海豚相似。

最近的結(jié)果僅來(lái)自紐倫堡動(dòng)物園的兩只圈養(yǎng)寬吻海豚,分別名為Dolly和Donna,因此...需要進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)來(lái)弄清楚這些生物是如何在野外實(shí)際使用這種感覺(jué)的。

然而,有理由懷疑電感受器在海豚覓食中起作用。

在 1990 年代,研究人員注意寬吻海豚一頭扎進(jìn)沙子里(有時(shí)一直潛到胸鰭),然后和魚(yú)一起游走。這種被稱為“隕石坑喂養(yǎng)”的覓食策略被認(rèn)為是有效的主要通過(guò)回聲定位,然而新的證據(jù)表明,電接收也可能在這項(xiàng)技能中發(fā)揮作用。

在水中,所有生物都會(huì)產(chǎn)生直流電場(chǎng) (DC),當(dāng)魚(yú)通過(guò)鰓呼吸時(shí),這些場(chǎng)會(huì)變成交流電脈沖 (AC)。

被動(dòng)感應(yīng)直流和交流電場(chǎng)可以讓寬吻海豚和圭亞那海豚找到躲在沙子里的小獵物。

在實(shí)驗(yàn)中,德國(guó)的科學(xué)家訓(xùn)練多莉和唐娜將鼻子靠在一根金屬棒上,金屬棒上有電極在水中。

一旦海豚安頓下來(lái),實(shí)驗(yàn)者就會(huì)呈現(xiàn)出隨機(jī)產(chǎn)生的刺激,要么是電刺激,要么什么都不是。

海豚被訓(xùn)練在感應(yīng)到電場(chǎng)后五秒鐘內(nèi)游離酒吧。如果他們沒(méi)有感覺(jué)到任何東西,他們就會(huì)在同一個(gè)地方停留至少12秒。

具有水下視圖 (A)、特寫(xiě)鏡頭 (B) 和圖表 (C) 的實(shí)驗(yàn)裝置。(Hüttner 等人,實(shí)驗(yàn)生物學(xué)雜志, 2023)

在幾天的實(shí)驗(yàn)中,研究人員降低了所呈現(xiàn)的電場(chǎng)強(qiáng)度。

當(dāng)他們提出低于每厘米125微伏的直流電場(chǎng)時(shí),Dolly和Donna想出了如何以90%的準(zhǔn)確率感知信號(hào)。

在每秒只有 5.4 微伏時(shí),Dolly 的性能下降到 50%。除此之外,研究人員表示,海豚變得不愿意繼續(xù)訓(xùn)練,它們的表現(xiàn)直線下降。

唐娜仍然以每厘米3微伏的準(zhǔn)確率檢測(cè)電信號(hào),準(zhǔn)確率約為80%,但她在2微伏下的表現(xiàn)下降到33%。

即使海豚暴露在脈沖電場(chǎng)中,多莉和唐娜也能分別接收到每厘米28.9微伏和11.7微伏的信號(hào)。

對(duì)于最弱的電場(chǎng),科學(xué)家注意多莉來(lái)回?fù)u晃著她的鼻子,“好像在尋找一種電刺激”。

這種“擺動(dòng)”在隕石坑喂食期間也很常見(jiàn)。

這些動(dòng)作可能會(huì)增強(qiáng)對(duì)獵物的檢測(cè),類似于鴨嘴獸在用電感受器尋找食物時(shí)來(lái)回?cái)[動(dòng)自己的喙。

“考慮到這些計(jì)算,”寫(xiě)研究人員說(shuō),“在本研究中為寬吻海豚確定的閾值表明,它們可以在3-7厘米的距離內(nèi)檢測(cè)到與鯊魚(yú)相同的魚(yú)類。

相比之下,回聲定位允許海豚探測(cè)到深達(dá)30厘米的沙子中的固體物體。但是,以隕石坑為食會(huì)掩埋海豚的鼻子和眼睛,由于混響和散射效應(yīng),通過(guò)回聲定位探測(cè)到的物體可能會(huì)受到限制。

電感可以更可靠。它們還可以幫助這些生物沿著地球磁場(chǎng)定位。

研究人員解釋說(shuō),如果一只海豚緩慢地游過(guò)地球磁場(chǎng)的薄弱區(qū)域,理論上它可以在它們的身體上產(chǎn)生大約每厘米2.5微伏的微弱電場(chǎng)。

剛好足以檢測(cè)。

該研究發(fā)表在實(shí)驗(yàn)生物學(xué)雜志.

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