خفاش‌ها چطور در تاریکی راه پیدا می‌کنند؟

خفاش‌ها با فرستادن صداهای بسیار تیز و شنیدن پژواک آن‌ها، در شب مسیر خود را می‌یابند و شکار می‌کنند. این مقاله پژواک‌یابی، محاسبهٔ فاصله، صدایی که ما نمی‌شنویم، شکار حشره، نقش خفاش‌ها در طبیعت، باور نادرست کوری آن‌ها، رفتار ایمن در برخورد با خفاش و الهام گرفتن فناوری از آن‌ها را شرح می‌دهد.

۱. خفاش چه جانوری است و چرا شب‌پرواز است؟

خفاش‌ها پستاندارانی هستند که دست‌هایشان به بال تبدیل شده است و تنها پستاندار دارای توانایی پرواز واقعی‌اند. بدن آن‌ها پوشیده از مو است، بچه‌هایشان را شیر می‌دهند و بیشترشان روزها در پناهگاهی تاریک آویزان می‌مانند. این جانوران یکی از متنوع‌ترین گروه‌های پستانداران زمین را تشکیل می‌دهند.

بیشتر خفاش‌ها هنگام غروب بیدار می‌شوند و شب‌ها به شکار می‌روند. شب‌پرواز بودن مزیت‌هایی دارد: رقابت با پرندگان روزپرواز کم می‌شود، شکارچی‌هایی مانند عقاب و باز کمتر در دسترس‌اند و حشرات زیادی در هوای خنک شب فعال‌اند. اما پرواز در تاریکی بدون چراغ، مهارتی ویژه می‌خواهد.

برای حل این مسئله، بسیاری از گونه‌ها حس شنوایی را به ابزار دیدن تبدیل کرده‌اند. آن‌ها صدا می‌فرستند و از بازتاب آن، فضای اطراف را شناسایی می‌کنند. این توانایی همان پژواک‌یابی است که در بخش‌های بعدی توضیح داده می‌شود و یکی از شگفت‌انگیزترین سازوکارهای طبیعی برای حس‌کردن جهان است.

در سراسر جهان بیش از هزار گونهٔ خفاش شناخته شده است و اندازهٔ آن‌ها از جانوری هم‌اندازهٔ یک زنبور بزرگ تا خفاش‌های میوه‌خوار با بال‌های گسترده تغییر می‌کند. سبک غذا خوردن آن‌ها هم فرق دارد: بیشترشان حشره می‌خورند، گروهی میوه و شهد، و تعداد کمی گوشت یا ماهی.

۲. پژواک‌یابی یعنی چه؟

پژواک‌یابی روشی است که جانور با فرستادن صدا و شنیدن بازتاب آن، اطرافش را می‌شناسد. وقتی موجی صوتی به مانعی برخورد کند، بخشی از آن برمی‌گردد. اگر جانور همان بازتاب را بشنود و زمان رفت‌وبرگشت را بسنجد، می‌فهمد مانع چقدر دور است. اصل کار شبیه صدای برگشتی در دره یا تونل است.

خفاش‌های حشره‌خوار این صداها را با حنجره می‌سازند و از دهان یا بینی بیرون می‌دهند. صداها بسیار کوتاه‌اند و گاهی هر کدام فقط چند هزارم ثانیه طول می‌کشند. خفاش در هر ثانیه چندین بار این صدا را می‌فرستد و هر بار پژواک را تحلیل می‌کند تا تصویری ذهنی از مکان درخت، دیوار و حشره بسازد.

گوش‌های بزرگ و پیچیدهٔ خفاش مثل بشقاب دریافت‌کننده کار می‌کنند. شکل غضروف‌های گوش و برجستگی کوچکی در جلوی آن به او کمک می‌کند جهت پژواک را تشخیص دهد. مغز خفاش پژواک را از چند جهت می‌شنود و با مقایسهٔ اختلاف زمان و بلندی بین دو گوش، موقعیت را برآورد می‌کند.

این توانایی منحصر به خفاش نیست. دلفین‌ها و برخی نهنگ‌های دندان‌دار هم در آب پژواک‌یابی می‌کنند و چند گونه پرنده که در غار زندگی می‌کنند از صدای کلیک استفاده می‌کنند. انسان هم کمی می‌تواند: برخی نابینایان با شنیدن بازتاب صدای زبان یا گام‌ها از وجود دیوار و در آگاه می‌شوند.

۳. فاصله را از روی صدای برگشتی چطور می‌فهمند؟

ایدهٔ اندازه‌گیری فاصله ساده است: فاصله برابر سرعت صدا ضرب‌در زمان است. اما چون صدا باید برود و برگردد، مسافتی که اندازه می‌گیریم دو برابر فاصلهٔ واقعی تا مانع است. پس فاصله از ضرب سرعت در زمان و تقسیم بر دو به‌دست می‌آید. سرعت صدا در هوای معمولی حدود سیصد و چهل متر بر ثانیه است.

اگر خفاش پژواک را شش هزارم ثانیه پس از فرستادن صدا بشنود، حشره یا مانع حدود یک متر دورتر است. اگر تأخیر دوازده هزارم ثانیه باشد، فاصله حدود دو متر می‌شود. بنابراین خفاش نیازی به محاسبهٔ ریاضی ندارد؛ مغزش تأخیر را مستقیم به حس فاصله ترجمه می‌کند. برنامهٔ زیر همین رابطه را برای چند تأخیر نمونه حساب می‌کند.

speed = 343  # سرعت تقریبی صدا در هوا بر حسب متر بر ثانیه
for ms in (6, 12, 24):
    distance = speed * (ms / 1000) / 2
    print(ms, round(distance, 2))
# 6 1.03
# 12 2.06
# 24 4.12

نتیجه نشان می‌دهد که هر چه پژواک دیرتر برسد، شکار یا مانع دورتر است. خفاش هنگام نزدیک‌شدن به شکار فاصله را سریع‌تر و دقیق‌تر به‌روز می‌کند. برای همین هم هنگام نزدیک‌شدن به هدف، صداها را بسیار پشت‌سرهم می‌فرستد تا تصویر ذهنی کم‌خطاتر شود.

دقت این سامانه شگفت‌انگیز است. خفاش‌ها می‌توانند حشره‌ای به اندازهٔ مگس را از دور تشخیص دهند و جهت پرواز آن را دنبال کنند. البته دقت واقعی به نوع گونه، وضعیت جو، رطوبت و نوع صدا بستگی دارد و اعداد بالا فقط برای فهم اصل کار است.

۴. صدای خفاش را چرا نمی‌شنویم؟

گوش انسان معمولاً صداهایی را می‌شنود که بسامدشان از چند ده تا حدود بیست هزار هرتز است. بسیاری از صداهای خفاش بسیار بالاتر از این محدوده‌اند و در گروه فراصوت قرار می‌گیرند. بنابراین ما نه‌تنها صدای فرستاده‌شده را نمی‌شنویم، بلکه پژواک آن را هم حس نمی‌کنیم.

بسامد بالا برای شکار حشره مزیت دارد. موج‌هایی با طول موج کوتاه از اشیای کوچک بهتر بازتاب می‌شوند و جزئیات بیشتری نشان می‌دهند. اگر خفاش از صداهای کم‌بسامد استفاده می‌کرد، موج بدون تغییر از کنار حشرهٔ ریز عبور می‌کرد. بنابراین انتخاب صدای تیز بخشی از طراحی طبیعی این سامانه است.

«خفاش با گوش خود می‌بیند: هر پژواک برای او تکه‌ای از نقشهٔ جهان تاریک است.»

ضریب جذب هوا هم نقش دارد: صدای بسیار تیز در هوا سریع‌تر ضعیف می‌شود و برد کمتری دارد. به همین دلیل خفاش فقط در فاصلهٔ چند متر شکار را شناسایی می‌کند، نه چند صد متر. خفاش‌ها بین برد و جزئیات تعادل برقرار می‌کنند و نوع صدا را بر اساس محیط، مثل جنگل یا فضای باز، تنظیم می‌کنند.

پژوهشگران برای مطالعهٔ خفاش‌ها از دستگاه‌هایی به نام آشکارساز خفاش استفاده می‌کنند. این دستگاه صدای فراصوت را به صدای قابل شنیدن تبدیل می‌کند. با آن می‌توان فهمید در یک منطقه چه گونه‌هایی فعال‌اند. چنین بررسی‌هایی بدون آسیب به جانور و بدون مزاحمت برای محل زندگی‌اش انجام می‌شود.

۵. خفاش‌ها سرعت و جهت شکار را چطور تشخیص می‌دهند؟

علاوه بر زمان رفت‌وبرگشت، خفاش از تغییر بسامد پژواک هم اطلاعات می‌گیرد. این پدیده اثر دوپلر نام دارد. وقتی منبع صدا یا بازتاب‌دهنده به ما نزدیک می‌شود، بسامد صدا کمی بالاتر و وقتی دور می‌شود، کمی پایین‌تر می‌شود. همان تغییری که در صدای آمبولانس هنگام عبور حس می‌کنیم.

خفاش با سنجش این تغییر می‌فهمد حشره به او نزدیک می‌شود یا از او دور. بال‌زدن حشره هم الگوی ویژه‌ای در پژواک ایجاد می‌کند. بعضی خفاش‌ها از همین الگو برای تشخیص نوع حشره استفاده می‌کنند و حتی می‌توانند پروانهٔ شب را از سایر حشرات و از برگ لرزان جدا کنند.

در مرحلهٔ نهایی شکار، خفاش صداها را چنان سریع پشت‌سرهم می‌فرستد که به آن وزوز پایانی می‌گویند. این کار به او اجازه می‌دهد موقعیت حشره را لحظه‌به‌لحظه به‌روز کند. سپس با بال یا غشای بین پاها حشره را می‌گیرد و گاهی در همان پرواز آن را می‌خورد.

حشرات هم بی‌دفاع نیستند. بعضی پروانه‌های شب گوش‌هایی دارند که صدای فراصوت خفاش را حس می‌کنند و با شنیدن آن، ناگهان مسیر را عوض می‌کنند یا فرود می‌آیند. بعضی گونه‌ها حتی صدایی تولید می‌کنند که پژواک‌یابی خفاش را مختل می‌کند. این رقابت میان شکارچی و شکار هزاران سال ادامه داشته است.

۶. آیا خفاش‌ها واقعاً کورند؟

عبارت «کور مثل خفاش» رایج است، ولی از نظر علمی درست نیست. همهٔ خفاش‌ها چشم دارند و بسیاری از آن‌ها خوب می‌بینند. چشم خفاش در نور کم کار می‌کند و گونه‌های میوه‌خوار بزرگ که با بینایی و بویایی غذا پیدا می‌کنند، چشم‌های درشت و بسیار حساسی دارند.

در بسیاری از خفاش‌های حشره‌خوار، بینایی کمک‌کنندهٔ پژواک‌یابی است. آن‌ها برای مسیرهای طولانی یا نور مهتاب گاهی بیشتر از چشم استفاده می‌کنند و در فاصلهٔ دورتر که پژواک ضعیف می‌شود، دید به آن‌ها کمک می‌کند. بنابراین هر دو حس با هم کار می‌کنند و هیچ‌کدام جای دیگری را کامل نمی‌گیرد.

برخی باورهای دیگر هم نادرست‌اند. خفاش‌ها به موی انسان نمی‌چسبند و عمداً به آدم حمله نمی‌کنند. اگر خفاشی ناگهان در اتاق پرواز کند، معمولاً گم شده و دنبال راه خروج است. این جانوران حشره‌خوارند و آدم‌ها را شکار نمی‌کنند، پس ترس بی‌دلیل از آن‌ها لازم نیست.

این‌ها نمونه‌هایی از باورهای رایج دربارهٔ خفاش‌اند که با شناخت علمی روشن می‌شوند. هر باوری که از ترس یا ناآشنایی ساخته شده باشد، با دانستن رفتار واقعی جانور کم‌رنگ می‌شود. فهرست زیر تفاوت باور و واقعیت را خلاصه می‌کند.

• خفاش کور نیست و همهٔ گونه‌ها چشم دارند
• خفاش‌ها به موی آدم نمی‌چسبند
• خفاش‌های حشره‌خوار خون‌آشام نیستند و از حشرات تغذیه می‌کنند
• همهٔ خفاش‌ها پژواک‌یابی نمی‌کنند؛ بسیاری از گونه‌های میوه‌خوار فقط بینایی و بویایی دارند

۷. خفاش‌ها در طبیعت چه نقشی دارند؟

خفاش‌های حشره‌خوار در هر شب تعداد زیادی حشره می‌خورند و جمعیت آفات کشاورزی و پشه‌ها را تنظیم می‌کنند. این خدمت طبیعی هزینهٔ کشاورزان را برای سموم کم می‌کند. پژوهش‌های مختلف در سایر کشورها نشان داده‌اند کاهش جمعیت خفاش‌ها می‌تواند فشار آفات را افزایش دهد.

خفاش‌های میوه‌خوار و شهدخوار در گرده‌افشانی و پخش دانه‌ها نقش مهمی دارند. در جنگل‌های گرمسیری بسیاری از درختان به آن‌ها وابسته‌اند. وقتی خفاش میوه می‌خورد و دورتر می‌پرد، دانه‌ها را در مناطق جدید پخش می‌کند و به بازسازی جنگل کمک می‌کند.

فضولات خفاش‌ها در غارها، که گوانو نامیده می‌شود، منبع غذا برای جانوران کوچک غار است و از قدیم به‌عنوان کود هم به کار می‌رفته است. با این حال ورود به غارها برای افراد غیرمتخصص خطرناک است و نباید برای دیدن خفاش‌ها وارد غار یا قنات شد، چون خطر ریزش، کمبود هوا و گم‌شدن مسیر وجود دارد.

بسیاری از گونه‌های خفاش در جهان در معرض خطرند. از دست رفتن پناهگاه، آفت‌کش‌ها، روشنایی مصنوعی و تخریب غارها از دلایل آن است. محافظت از پناهگاه‌ها و پرهیز از آزار این جانوران، به حفظ تعادل زیست‌بوم کمک می‌کند.

۸. اگر خفاش وارد خانه شد چه کنیم؟

در ایران هم ده‌ها گونه خفاش وجود دارد و بیشتر آن‌ها حشره‌خوارند. آن‌ها ممکن است در غارها، قنات‌ها، ساختمان‌های قدیمی و شکاف‌های سقف پناه بگیرند. گاهی خفاشی به اشتباه وارد خانه می‌شود. در این صورت معمولاً خطری وجود ندارد و بهتر است آرام برخورد کنید.

هرگز با دست بدون محافظ خفاش را لمس نکنید. خفاش هم مثل بسیاری از پستانداران وحشی می‌تواند ناقل بیماری باشد و در صورت گاز گرفتن، خطر بیماری هاری مطرح است. اگر خفاش بیمار یا زخمی به نظر می‌رسد، با سازمان حفاظت محیط زیست یا دامپزشکی محلی تماس بگیرید و خودتان آن را نگیرید.

اگر خفاشی داخل اتاق است، حیوانات خانگی و کودکان را خارج کنید، پنجره‌ها و درهای مسیر خروج را باز بگذارید و چراغ را خاموش یا کم کنید. معمولاً خفاش خودش راه بیرون را پیدا می‌کند. اگر نشد، می‌توانید با ظرف و مقوا آرام او را بگیرید و بیرون ببرید. مراحل زیر روش ایمن‌تر را نشان می‌دهد.

1. آرام باشید و خفاش را با دست بدون محافظ لمس نکنید
2. کودکان و حیوانات خانگی را از اتاق بیرون ببرید
3. پنجره یا در را باز کنید و چراغ‌های اتاق را کم کنید
4. اگر بیرون نرفت، با دستکش ضخیم و ظرف نرم او را بگیرید و بیرون رها کنید
5. در صورت گاز گرفتگی یا خراش، محل را بشویید و فوراً به مرکز بهداشت یا بیمارستان بروید

اگر کسی توسط خفاش گاز گرفته یا خراشیده شد، محل را فوراً دست‌کم پانزده دقیقه با آب و صابون بشویید و بدون تأخیر به مرکز بهداشت یا بیمارستان مراجعه کنید تا نیاز به واکسن و درمان پس از مواجهه بررسی شود. هاری در صورت بروز علائم، بسیار خطرناک است و پیشگیری مهم‌ترین اقدام است.

۹. الهام‌گرفتن فناوری از خفاش‌ها: از سونار تا حسگر پارک

فناوری سونار، که کشتی‌ها و زیردریایی‌ها برای شناسایی زیر آب به کار می‌برند، از همین اصل پژواک الهام گرفته است. در سونار هم موج صوتی فرستاده می‌شود و تأخیر برگشت، فاصله را نشان می‌دهد. خفاش‌ها میلیون‌ها سال پیش از انسان به این راه‌حل رسیده بودند.

حسگرهای کمک‌پارک خودرو نیز با همین ایده کار می‌کنند. آن‌ها موج فراصوت می‌فرستند و از زمان بازتاب فاصله تا مانع را حس می‌کنند و هشدار می‌دهند. ابزارهایی هم برای کمک به نابینایان ساخته شده‌اند که با فراصوت مانع‌های جلوی راه را اعلام می‌کنند.

رادار بر پایهٔ همین فکر ولی با امواج رادیویی کار می‌کند. هواپیماها، ایستگاه‌های هواشناسی و ابزار پایش ترافیک از آن بهره می‌برند. ایدهٔ اصلی یکی است: موجی بفرست، بازتاب را بگیر و از آن فاصله و حرکت را بفهم. اصل فیزیکی در همهٔ آن‌ها مشترک است.

مطالعهٔ طبیعت همیشه منبع الهام برای مهندسی بوده است. پژوهشگران هنوز در حال بررسی نحوهٔ پردازش پژواک در مغز خفاش و شکل دقیق گوش‌ها هستند تا حسگرهای دقیق‌تر و کم‌مصرف‌تر بسازند. چنین پژوهش‌هایی نشان می‌دهد جانوران ساده‌ای که از کنارشان بی‌اعتنا می‌گذریم، چقدر برای دانش مفیدند.