“蝙蝠侠”：夜空的征服者

【文/ 沈永义 图/ 唐占辉】

驾驶着急速的蝙蝠车，携带蝙蝠飞镖、焊枪等先进的武器，黑色正义——蝙蝠侠出现在夜空中，蝙蝠侠用自己的勇气和正义与邪恶的势力进行斗争，最终取得胜利……
在电影里面，我们看到的是蝙蝠侠使用各种华丽的装备实现“飞行”，那么真实的蝙蝠是如何完成它们的飞行的呢？
蝙蝠，它们分布于除南极洲以外的所有大陆，具有极高的多样性，种类占现存哺乳动物种类的五分之一。蝙蝠进化得如此成功的关键在于它们具有飞行能力，能够利用其他哺乳动物无法触及的资源。但它们飞行能力的进化又如此匪夷所思：除了蝙蝠以外，没有其他任何哺乳动物能够征服天空。蝙蝠的与众不同之处，就在于它们有一个标志性特征：翼。有些哺乳动物，比如鼯鼠，可以通过拍打连接前后肢的皮肤膜在树木之间滑翔。因此，学者们一般认为，蝙蝠可能是由树栖的、能够滑翔的祖先进化而来的。但是在哺乳动物中，只有蝙蝠拥有比滑翔复杂得多的动力飞行能力，这主要归功于翼的特殊结构。
“蝙蝠侠”的飞行装备——翼

在脊椎动物中，能够自由飞行的种类包括3个独立的谱系：蝙蝠、鸟类和翼龙。虽然它们看起来很相似，但是它们翼的结构截然不同。 蝙蝠的翼骨由延长了许多的前臂和掌骨组成，能够支撑并伸展薄而有弹性的翼膜，翼膜向后延伸包围住后肢。与其他陆生哺乳动物相比，蝙蝠后肢占身体大小的比例要小得多。许多蝙蝠在后腿之间还具有尾膜，一种被称为距（calcar）的特殊骨从踝关节长出，支撑着尾膜的后缘。通过指、前臂、腿和距的运动，蝙蝠可以非常灵活地操纵它们的翼，擅长在复杂的环境中敏捷、灵活地飞行，成为极成功的飞行者。
科学家们通过对蝙蝠飞行的空气动力学原理进行深入研究后就得出结论称，蝙蝠的飞行是动物界最完美的，鸟类和其它昆虫的飞行都无法与蝙蝠相媲美。蝙蝠和鸟类飞行技术存在着明显不同，在蝙蝠飞行速度较慢时，蝙蝠扇动翼的幅度和方式模仿了黄蜂的飞行技术，产生机动性很强的慢飞动作，使得蝙蝠可以在空中悬停和在飞行中快速转弯，对于它们在空中捕食飞虫非常有利。蝙蝠在飞行过程中翼的扇动与翼的柔韧性及弹性配合得天衣无缝，堪称是世界上最离奇、最完美的运动。同时，与其它动物相比，蝙蝠翼展面积非常大，有效保证了它在飞行过程中只需消耗极少的能量就能够产生理想的上升力。
蝙蝠的胸肌十分发达，胸骨具有龙骨突起，锁骨也很发达，这些均与其飞行的运动方式有关。它们非常善于飞行，但起飞时需要依靠滑翔，在水平地面上是无法起飞的，一定要有一点高低落差。一旦跌落地面后就难以再飞起来。飞行时它们把后腿向后伸，起着平衡的作用。一般蝙蝠的飞行速度是15—30Km/h，有些蝙蝠的飞行速度可达50km/h以上。经过数千年的进化，蝙蝠几乎已经丧失了在地面上行走的能力，但吸血蝙蝠是个例外，它们可以在陆地上移动到牛、马或猪的身旁，吸血时会从地上跳到这些动物的背上，吸食它们的血液。其他种类蝙蝠只能在地面上拖着笨拙的身子在地上爬行的时候，吸血蝙蝠却能在地面上跳“霹雳舞”，它们不仅可以前行，斜行，倒退，还能跳跃。它们是非常优秀的“赛跑选手”，奔跑能力令人惊讶。

上图：（蝙蝠的形态结构）
飞行中的导航系统

众所周知，蝙蝠是著名的“夜行侠”，能够进行回声定位，通过发出高频声波并分析声波碰到物体后的回声，使它们能够探测到物体和猎物，这比仅仅利用视觉要高级得多（最近已经有不少科学家指出，蝙蝠都具有视觉，不同种类的蝙蝠视力各有不同，蝙蝠使用超声波，与它们的视力没有必然联系）。现存蝙蝠中，85%以上的种类都利用回声定位进行导航，其他不利用回声定位的蝙蝠都属于同一个科——旧大陆果蝠，它们失去回声定位能力，仅利用视觉和嗅觉寻找果实和花蜜等食物。蝙蝠的导航能力绝不仅限于回声定位，它体内具有磁性“指南针”导航功能，可依据地球磁场从数千英里外准确返回栖息地。
先有回声定位，还是先有飞行？

蝙蝠的飞行和回声定位这两种重要的适应性特征究竟哪个在先？它们为什么会进化出来，又如何进化出来？学者们一直争论不休。
到20世纪90年代，出现了三种相互竞争的假说。第一种假说认为飞行在先，蝙蝠祖先为了提高运动灵活性、减少捕食消耗的时间和能量而进化形成了动力飞行，回声定位行为随后进化形成，使早期蝙蝠更易于探测和跟踪那些依靠飞行的猎物。第二种假说认为回声定位在先，原始的蝙蝠在树间滑翔，利用回声定位捕食飞过它们栖息之处的猎物，而动力飞行的进化在后，是为了提高运动灵活性，使蝙蝠更容易返回原来的捕食地点。第三种假说认为飞行和回声定位是同时进化的，蝙蝠在静止时发出回声定位声波需要消耗大量能量，而在飞行过程中，回声定位的能耗则可以忽略不计。直到从绿河地区出土的一个蝙蝠物种——“有抓蝙蝠”（Oychonycteris）的化石，我们找到了解开这个谜题的钥匙：“有抓蝙蝠”的化石显示早期蝙蝠已经具备飞行能力但尚未进化形成回声定位能力。这就给我们最终的答案：蝙蝠的飞行起源在先，回声定位在后。
蝙蝠能够飞翔，它们占领了夜空的主导权。从快速飞行的甲虫到石蛾、蟑螂和微小振翅的飞蛾，蝙蝠可以享用真正的“自助餐”。作为只在夜间活动的飞行捕食者，蝙蝠竞争者很少——只有猫头鹰和欧夜鹰，因此，蝙蝠能够利用丰富的食物资源，迅速地进化和分化。尽管关于蝙蝠飞行的进化有了很多新的发现，可是仍然存在很多悬而未决的问题。对于黑夜中的精灵——蝙蝠身上还有很多有趣的和值得我们去探索的问题，让我们一起通过思考，体验，逐一揭开这些神秘的谜题。

作者简介：沈永义，男，副研究员，主要从事进化基因组学、比较基因组学以及群体遗传学的研究。