海豚揭示了一种神秘的隐藏感觉:它们可以探测到电场

其中之一研究最充分的海洋哺乳动物在世界上一直暗藏着一个超级大国的第六感。

两只圈养宽吻海豚(Tursiops truncatus)现在已经向德国罗斯托克大学和纽伦堡动物园的研究人员证明,它们可以用长长的鼻子可靠地感知水中的微弱电场。

这一发现暗示了一些海洋哺乳动物确实可以嗅出埋在沙子中的小型猎物的电流。他们甚至可能使用这项技能来感知地球的磁场。

巴哈马的宽吻海豚,其中一只正在沙滩上潜水寻找猎物。(肖恩·格罗斯)

迄今为止,地球上只有一种“真正的”胎盘哺乳动物被发现拥有电感受器。十多年前,科学家证明普通圭亚那海豚(圭亚那索塔利亚)进化出自己独特的电感受系统——一种与鱼类、两栖动物和鸭嘴兽和针鼹等单体动物本质上不同的系统。

现在的实验表明,成年宽吻海豚和圭亚那海豚都可以做一些奇怪的相似的事情,它们的鼻子上有一条敏感的毛孔,称为振动隐窝。这些小孔用来固定幼年胡须,它们非常敏感。

成年宽吻海豚上振动隐窝的空孔。(Czech-Damal 等人,2012 年)

在实验中,宽吻海豚能够利用这些前胡须坑来感知低至每厘米2.4和5.5微伏的非常微弱的电场 - 这是研究人员的检测阈值“与鸭嘴兽处于同一数量级”,也与圭亚那海豚相似。

最近的结果仅来自纽伦堡动物园的两只圈养宽吻海豚,分别名为Dolly和Donna,因此...需要进一步的实验来弄清楚这些生物是如何在野外实际使用这种感觉的。

然而,有理由怀疑电感受器在海豚觅食中起作用。

在 1990 年代,研究人员注意宽吻海豚一头扎进沙子里(有时一直潜到胸鳍),然后和鱼一起游走。这种被称为“陨石坑喂养”的觅食策略被认为是有效的主要通过回声定位,然而新的证据表明,电接收也可能在这项技能中发挥作用。

在水中,所有生物都会产生直流电场 (DC),当鱼通过鳃呼吸时,这些场会变成交流电脉冲 (AC)。

被动感应直流和交流电场可以让宽吻海豚和圭亚那海豚找到躲在沙子里的小猎物。

在实验中,德国的科学家训练多莉和唐娜将鼻子靠在一根金属棒上,金属棒上有电极在水中。

一旦海豚安顿下来,实验者就会呈现出随机产生的刺激,要么是电刺激,要么什么都不是。

海豚被训练在感应到电场后五秒钟内游离酒吧。如果他们没有感觉到任何东西,他们就会在同一个地方停留至少12秒。

具有水下视图 (A)、特写镜头 (B) 和图表 (C) 的实验装置。(Hüttner 等人,实验生物学杂志, 2023)

在几天的实验中,研究人员降低了所呈现的电场强度。

当他们提出低于每厘米125微伏的直流电场时,Dolly和Donna想出了如何以90%的准确率感知信号。

在每秒只有 5.4 微伏时,Dolly 的性能下降到 50%。除此之外,研究人员表示,海豚变得不愿意继续训练,它们的表现直线下降。

唐娜仍然以每厘米3微伏的准确率检测电信号,准确率约为80%,但她在2微伏下的表现下降到33%。

即使海豚暴露在脉冲电场中,多莉和唐娜也能分别接收到每厘米28.9微伏和11.7微伏的信号。

对于最弱的电场,科学家注意多莉来回摇晃着她的鼻子,“好像在寻找一种电刺激”。

这种“摆动”在陨石坑喂食期间也很常见。

这些动作可能会增强对猎物的检测,类似于鸭嘴兽在用电感受器寻找食物时来回摆动自己的喙。

“考虑到这些计算,”研究人员说,“在本研究中为宽吻海豚确定的阈值表明,它们可以在3-7厘米的距离内检测到与鲨鱼相同的鱼类。

相比之下,回声定位允许海豚探测到深达30厘米的沙子中的固体物体。但是,以陨石坑为食会掩埋海豚的鼻子和眼睛,由于混响和散射效应,通过回声定位探测到的物体可能会受到限制。

电感可以更可靠。它们还可以帮助这些生物沿着地球磁场定位。

研究人员解释说,如果一只海豚缓慢地游过地球磁场的薄弱区域,理论上它可以在它们的身体上产生大约每厘米2.5微伏的微弱电场。

刚好足以检测。

该研究发表在实验生物学杂志.

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