想象一下，你在一个漆黑的洞穴中寻找一颗宝石，你用手电筒寻找黑暗中彩虹般的闪光。现在，想象一下洞穴里还有另外十个人，他们同时使用不同颜色的手电筒。突然间，你无法分辨哪束光来自你的宝石，哪束光来自别人的手电筒，或者哪束光来自其他未知物体的反射。

这就是多重、重叠频率的回声定位可能面临的困境。但如果洞穴里的每个人都使用相同颜色的手电筒呢？那么宝石的闪光就会更容易被发现。

一项发表在《比较生理学A》（Journal of Comparative Physiology A）上的最新研究揭示，大日本菊头蝠（Rhinolophus nippon）正是采用了类似的策略：它们在群体内部协调其回声定位叫声频率，以避免干扰并更好地“看清”周围环境。

蝙蝠是生态系统中重要的物种，在害虫控制、授粉和种子传播中发挥着关键作用。它们利用回声定位来“看”，通过发射超声波，这些声波在撞击物体后反射回来，为它们提供关于物体是什么、在哪里以及移动速度的信息。

理解蝙蝠的回声定位对于揭示动物如何感知和导航环境至关重要。此外，蝙蝠复杂的传感策略也启发了仿生传感技术和自主机器人系统的进步。例如，声纳技术正不断根据对蝙蝠等回声定位物种的观察进行改进。

大多数蝙蝠使用频率调制（FM）声脉冲，即它们在叫声中改变单个声波的频率。然而，一些蝙蝠物种，如大日本菊头蝠，使用独特的脉冲，其中包含FM成分和恒频（CF）成分。这些蝙蝠通过“闪烁”（glints）来探测和识别猎物，即回声定位叫声的反射CF成分中周期性的振幅和频率调制，这些闪烁是由昆虫翅膀的扑动引起的。

此外，这些蝙蝠拥有一种特殊的解剖学特征，称为声学中央凹（acoustic fovea），它对以回声定位脉冲的第二谐波CF成分（CF2）为中心的窄频率带表现出卓越的敏感性。CF-FM蝙蝠会调整其回声定位叫声的CF成分，以确保CF2成分落在声学中央凹内，从而补偿一种称为“多普勒频移”的现象。多普勒频移是指移动观察者记录的频率或运动物体发出的频率，会根据其速度和方向而改变。

那么，当一群具有重叠CF2频率带的蝙蝠混合在一起时会发生什么？这正是这项新研究背后的驱动问题。

由同志社大学（Doshisha University）的Haruhito Matsumoto、Soshi Yoshida和Shizuko Hiryu撰写的这项研究，描述了当野外大日本菊头蝠与圈养群体混合时，它们如何以一种不同寻常的方式修改其CF叫声。

“与其他一些通过分离叫声频率来避免干扰的回声定位蝙蝠不同，这些菊头蝠似乎趋同于一个共享的频率。基于我们之前研究表明它们使用‘静默频谱窗’来探测来自扑动猎物的多普勒频移回声，我们提出这种趋同允许群体成员维持并共享该窗口，”Soshi Yoshida博士解释道。

在先前的工作中阐明，“静默频谱窗”指的是高于给定阈值的无杂波频率带，它允许更有效地感知猎物。在这里，菊头蝠调整它们的回声定位频率，使得大多数背景声学干扰保持在阈值以下。由于来自扑动猎物的多普勒频移声学闪烁发生在这一无杂波频率带内，静默频谱窗使得这些猎物信号能够被可靠地检测到。

为了进行这项研究，研究人员在2008年至2024年间，分15个不同的时间点捕获了野外菊头蝠，并测量了它们的CF2频率。随后，这些蝙蝠被引入同一物种的圈养群体中，并在一个月后再次测量了它们的CF2频率。通过长达16年的数据收集，研究人员获得了关于频率趋同的信息。

值得注意的是，研究人员观察到了一种不对称的趋同模式：频率较低的个体（通常是野外捕获的蝙蝠）在趋同过程中，其频率显著向上移动。当野外群体和圈养群体之间初始频率没有差异时，则没有发生这种趋同。

“这一发现之所以成为可能，是因为过去和现在的实验室成员多年来精心记录了每只蝙蝠的叫声。它凸显了通过持续努力积累的长期数据的科学价值，”吉田博士说。

低频个体表现出的向上移动支持了这样的观点：趋同是菊头蝠为了共享高于CF2频率的静默频谱窗而采用的一种策略。本质上，当低频蝙蝠接收到来自猎物的回声（即闪烁）时，它们的回声可能与群体中其他蝙蝠的较高频率叫声处于同一范围，从而产生冲突。通过将它们的频率调高，低频蝙蝠可以避免这种冲突。同时，高频蝙蝠已经拥有一个清晰的闪烁窗口，因此调整叫声的驱动力较小。

回声定位频率的重叠是同种蝙蝠群体中感知能力面临的主要挑战，但关于同种蝙蝠混合群体中声学干扰的研究却很少。这项研究填补了这一空白，并为蝙蝠如何在个体层面相互作用并实现高感知性能提供了新见解，也为仿生学领域提供了宝贵的启示。