「2020生物多樣性與人類健康」科學傳播系列活動進校園:認識蝙蝠在...

11月13日，中國生物多樣性保護與綠色發展基金會生物與科學倫理工作委員會（綠會BASE）走進北京中科啟元學校，為學生們帶來一場題為《蝙蝠：飛行的哺乳動物》。義大利12歲少年利瑪竇（Matteo）遠程連線，和同學們分享了關於蝙蝠的有趣科普知識。

你了解蝙蝠嗎？

蝙蝠是地球上數量第二多的哺乳動物，僅次於老鼠。蝙蝠屬於翼手目，有兩個亞目，大約1240種。大翼手亞：體型較大的果蝠例如狐蝠。這些蝙蝠不具備回聲定位能力，翼展可達1.5米，體重1.5千克。翼手目下有兩個亞目。

小翼手亞目：全世界其他體型較小的蝙蝠，具備回聲定位能力。大體來說，70%的蝙蝠是以昆蟲為食，其餘的主要以果實為食。除極地地區，蝙蝠在各大洲均有分布，壽命在10-20年。蝙蝠是地球上唯一一種可以飛行的哺乳動物，飛行速度可達每小時50千米。

蝙蝠的歷史有多久？

最古老的蝙蝠化石超過6000萬年，並且可以判斷出蝙蝠的外形並沒有發生太大變化。儘管DNA分析清楚地表明蝙蝠與齧齒動物沒有關係，但一些研究表明，蝙蝠是從陸生哺乳動物進化而來，例如老鼠。還有科學家認為像狐蝠這樣的大蝙蝠與靈長類動物之間存在關係，因為這兩個目的動物在血蛋白方面具有共同點。加拿大的科學家認為，蝙蝠進化出飛行的能力是為了躲避捕食者，隨後發展處回聲定位的能力。

事實上，2008年一次考古中發現了最古老的蝙蝠化石，可以追溯到5200萬年之前。當時蝙蝠就已經能夠飛行，但是還不具備回聲定位的能力。研究表明，蝙蝠和海豚具有驚人般相似的回聲定位基因組，這意味著，即便蝙蝠和海豚生活在完全不同的環境，負責感知環境的生理結構可能發生了相似的進化。我們稱這類結構為「同源」。

蝙蝠是如何根據回聲定位的？

回聲定位是指通過主動使用聲吶以及特殊的形態（物理特徵）和生理適應，從而使得蝙蝠可以「看見」聲音。大多數蝙蝠通過收縮喉部（聲匣）發出回聲定位的聲音。少數幾個種則是通過敲擊自己的舌頭。這些聲音通常是通過口腔發出，但是一些蝙蝠可以通過鼻腔發出回聲定位的聲音。回聲定位聲波通常是超聲波，頻率在20-200千赫茲不等；人類的聽力通常在20千赫茲左右。我們人類也能夠聽到一些蝙蝠發出的聲音，這種聲響很像是兩顆鵝卵石互相敲擊的聲音。

在響度方面，蝙蝠發出的聲音最低為50分貝，最高可達120分貝，這可比距離你耳朵10釐米的煙霧探測器的響聲還要大！不僅是聲音大，而且會損害人類的聽力。小棕蝠可以發出很密集的聲響。因為蝙蝠的發聲屬於超聲波頻率，我們人類聽不到。

對於蝙蝠來說，為了聽到回聲，並且不被它們自己最初發出的聲音幹擾，中耳肌收縮，使得錘骨、砧骨和鐙骨分離開，降低聽力敏感性。這一過程發生在喉肌開始收縮的大約前6毫秒。大約2至8毫秒後，中耳肌放鬆。此時，耳朵便準備好接收一米之外的昆蟲的回聲，大約要花6毫秒。蝙蝠雙耳的外耳結構在接收回聲時起到了重要作用。耳朵在大小、形狀、褶皺和皺紋這些方面的不同被認為有助於它接收獵物發出的回聲和聲音。

所有蝙蝠都是夜行動物嗎？

夜間活動是蝙蝠行為模式的一個主要特徵，幾乎所有的蝙蝠都是白天休息，晚上覓食。食肉蝙蝠、吸血蝙蝠以及或兔唇蝠在夜間可能要比不活躍或處於睡眠狀態的獵物有優勢。此外，夜間飛行保護蝙蝠不被捕食者看到，免受陽光照射、高環境溫度和低相對溼度。如果蝙蝠在白天活動，那麼它翅膀上的大面積的裸露皮膚會吸收熱量，而不是輻射熱量，導致體溫過高。為了調節體溫，蝙蝠還會損失身體中的水分，然後不得不在水邊或某些有積水的地方覓食（這樣導致體重增加，影響飛行能力）。蝙蝠的夜間活動模式可能與根據它們暴露在黃昏或黎明的日長變化保持同步。蝙蝠通常在夜幕降臨之前醒來，然後飛離洞穴。一些蝙蝠種類，包括狐蝠、黃翼蝠、囊翼蝠，或許會在白天到林區覓食，也是為了避免暴露在陽光下。

蝙蝠是怎麼飛行的？

蝙蝠的飛行速度取決於其翅膀的形狀、它們吃什麼、以及它們在哪裡找到獵物。常見的掠翼蝙蝠飛行速度可高達50千米每小時，相當於在城市街道上的汽車的駕駛速度。其他蝙蝠飛行速度要慢，幾乎可以在空中盤旋。蝙蝠在高處的樹冠上覓食，因為那裡一般沒有什麼障礙物，但是在像雨林這樣密集雜亂的環境中發現了飛行更為緩慢靈活的物種。一些種群（例如無尾蝙蝠）適應了在空曠地區和高海拔地區飛行。

它們有著細長的翅膀，飛行速度快，轉彎半徑大。凹臉蝠、假吸血蝙蝠等適應了從植物上捕食獵物或在花朵上捕食。這些蝙蝠翅膀短而寬，飛行緩慢，轉彎半徑小。有些蝙蝠很容易從地面起飛：大耳蝠屬的部分種通過拍動雙翅起飛，而吸血蝙蝠則是躍入空中，然後展開翅膀飛行。在飛行中，蝙蝠的四個指頭和翅膀並在一起，這是每個個體的精確控制。指頭和雙臂的姿勢決定翅膀的形狀、展幅和角度，並且控制專網、潛水、著陸和盤旋等動作。蝙蝠的飛行路徑是直的，除非被昆蟲或其他障礙物幹擾。每次追趕捕食昆蟲可能至多只需要兩秒鐘；在每次捕獲中，飛行路徑被中斷，因此顯得不穩定。

倒掛在洞穴的蝙蝠可以通過每次挪動一隻腳移動站立點，其他的則要以列斯樹懶的姿勢沿著枝幹爬行，前後肢並用。鞘尾蝠和鼠尾蝠懸掛在垂直的平面，用它們的後爪懸掛，拇指和腕部撐在表面。以這種方式，它們可以快速地向上、向下、向前向後地攀爬，也可以側向行動。利用雙足、腕部和拇指，許多蝙蝠既可以在平面行走或攀爬，也可以在垂直面行動。許多蝙蝠可以前後自由移動，便於進出洞穴。吸血蝙蝠也可以在各棲息地間跳躍。尚不知道蝙蝠是否天生會遊泳。但是每當它們掉入水裡時，通常都遊的很好。

蝙蝠為什麼倒掛？

蝙蝠會選擇各種日間的棲息地，儘管許多蝙蝠在光線、溫度和溼度方面對棲息地的要求十分精確，限制了它們的分布。每一個種都有偏好的棲息地，這根據蝙蝠的性別、季節和繁殖活動而變化。許多蝙蝠更喜歡孤立，或安全的棲息地——洞穴、懸崖上的裂縫、巨石堆的空隙、樹洞、人類難以靠近的建築物（即屋頂、閣樓或空心牆）。一些種在外界環境棲息，樹幹或樹枝上，棕櫚葉下，管狀葉片、或者巖石或建築物表面。不像鳥類，它們不能直接從地面起飛。倒掛為蝙蝠提供了理想的起飛姿勢。蝙蝠的翅膀不足使它以站立姿勢產生足夠的力量，支撐它起飛。同樣，它們的後肢太小且不發達，不足以支撐它們跑動。蝙蝠用它們的爪子向高處攀爬，這樣可以便於它們起飛。

蝙蝠具有特殊的生理適應能力，使得它們可以在不消耗任何能量的前提下倒掛。例如，蝙蝠有時在懸掛時死亡，即便這樣它們也不會掉下來。這是因為蝙蝠的爪子和人類的手很像。當我們握緊拳頭時，肌肉收縮，使得肌腱和手指握起來。而蝙蝠的肌腱是和上半身相連，而不是和肌肉。當蝙蝠飛到摸個位置休息時，它張開爪子，抓住表面。上半身與爪子相連的肌腱收緊，使得它們可以緊緊抓住。蝙蝠如果想倒掛什麼也不需要做。它們僅僅是放鬆就好，體重可以保證爪子緊閉，不需要消耗任何額外的能量。

蝙蝠為什麼對我們很重要？

蝙蝠是森林、沙漠等許多生態系統的重要組成。通過實現它們的生態角色，蝙蝠促進生物多樣性、為維護生態系統的健康提供保障。蝙蝠的生態角色包括授粉、散播成百上千種植物的種子。例如，蝙蝠是仙人掌的主要傳粉者。因為仙人掌在夜間開花，正好是蝙蝠活躍的時候。以果實和花蜜為食的蝙蝠幫助許多植物授粉，包括大約450種常被人類利用的經濟作物。例如香蕉、桃子、番石榴、芒果、鱷梨、無花果、棗、木瓜、杏仁、腰果、香草等，還有龍舌蘭、角豆等。果蝠為波巴布樹授粉，這是一種兼具文化和藝術價值的樹種。波巴布樹被人們親切地稱為「倒掛樹」或「生命之樹」，這種樹為人類好而動物提供庇護、水和食物。

蝙蝠可以吃掉大量的昆蟲和其他節肢動物。它們每晚能吃掉多達2000-6000隻昆蟲。根據2011年發表在《科學》雜誌上的一項研究稱，「一隻棕色的小蝙蝠一小時內就能吃掉1000隻蚊子大小的昆蟲。」所有這些表明，蝙蝠消耗的昆數量費使美國農業在殺蟲劑方面的支出平均每年減少約229億美元。另一項研究得出，在德克薩斯州中南部的8個縣，巴西無尾蝙蝠作為防治棉花減產的害蟲的手段，年平均值約為74.1萬美元。例如，德克薩斯州的布蘭肯洞穴是世界上已知最大的蝙蝠棲息。甚至是全世界最大的哺乳動物聚集地！聚集於此的墨西哥無尾蝙蝠數量超過兩千萬隻，在此繁衍後代。這些蝙蝠主要以棉鈴蟲幼蟲和成蟲為食。這類農業害蟲每年損害價值數百萬美元的糧食。

為什麼蝙蝠可以攜帶這麼多病毒但是卻不生病？

蝙蝠能夠攜帶如此多的不同病毒，包括對人類來說最致命的病毒，如伊波拉病毒和穆爾堡病毒（導致出血熱）。蝙蝠也是部分冠狀病毒宿主。事實上，在蝙蝠體內僅發現兩種冠狀病毒，分別是α和β型。在β型管狀病毒中，我們可以發現SARS和COVID19的病毒。

蝙蝠被視為多種病毒的「儲存庫」。這是說，動物可以是微生物的宿主，但是不會因這些病毒而死亡或產生某種病症。儲存庫可以攜帶病毒並且通過糞便或唾液傳播。但是為什麼病毒需要待在動物體內？與細菌不同，病毒不能在宿主體外長期存活。因此，它們需要動物作為載體幫助他們傳播，這樣才能複製。一旦病毒進入動物體內，它將立即開始複製，從而使宿主發病。

在自然界中，每一種動物都有各自需要扮演的角色，取決於個體的生理特性。而蝙蝠承擔的作用之一便是攜帶病毒。病毒是生物多樣性的一部分，而且它們是地球上最古老的有機體之一。不是所有的病毒都能帶來疾病。

為什麼蝙蝠不生病？

蝙蝠是地球上唯一會飛行的哺乳動物。因為它們會飛，它們的身體特別是免疫系統發生了一些非常重要的改變。例如，在飛行過程中，蝙蝠產生大量的活性氧。這種含氧的高活性分子是細胞呼吸過程的產物，當積累到一定程度時，會對細胞造成損傷。

蝙蝠產生大量活性氧，但是它們也有特殊的基因限制了活性氧對細胞的損傷。研究人員認為活性氧或許具有阻止病毒在蝙蝠體內複製的能力，因此阻止病毒在蝙蝠體內引發疾病。此外，人們還認為活性氧可能會影響病毒結構變化，從而使這些微生物在躍至其他物種體內後能更好適應。蝙蝠具有很高的新陳代謝。一直跑動的老鼠的新城代謝是7倍，飛翔的鳥兒是2倍，蝙蝠的可達到15或16倍。高新陳代謝似乎與飛行有關，並且可以導致蝙蝠體溫劇增。一隻正在飛行的蝙蝠的體溫可以超過40攝氏度。有人認為高溫可以阻止病毒複製。但有些病毒，例如伊波拉，可以在37-42攝氏度下複製。

另一方面，蝙蝠在睡覺時是倒懸姿勢，體溫也會大幅降低，取決於蝙蝠周圍的溫度。低溫或許會影響病毒複製。其他機體功能也會減緩，這會降低節省98%左右的能量成本。

蝙蝠的心率可以從飛行時的200-300下每分鐘降至休息時每分鐘10下，而且可以在不呼吸的狀態下保持數分鐘。

蝙蝠最有趣的特點是它的免疫系統，尤其是它們體內的「幹擾素」。幹擾素是機體天然防禦的蛋白質。幹擾素通知免疫系統，細菌或癌細胞在體內。並且幹擾素激活免疫細胞低於入侵者。幹擾素之所以有這樣一個名字是因為它們「幹擾」病毒並且阻止病毒繁殖。通常來說，哺乳動物只有在感染後，體內的幹擾素才會被激活。

相反的是，蝙蝠體內的幹擾素比普通情況要少，但是更為活躍。這可能是一個控制病毒繁殖的好系統，並且這可以解釋為什麼蝙蝠可以抵抗病毒。另一方面，由於病毒不得不與蝙蝠體內活躍的幹擾素作鬥爭，病毒發展出克服這類活躍防禦系統的能力，這樣當病毒跨越至另一種物種時，會利於自身繁殖。這就好像病毒鍛鍊出更強大的「肌肉」。

蝙蝠的另一個特徵是沒有骨髓或骨髓極為有限。骨髓是骨頭內的柔軟的海綿狀組織。臀骨、胸骨、脊柱、肋骨和顱骨骨髓中含有生產機體血細胞的細胞，其中包括免疫系統細胞。缺乏骨髓就導致B細胞不足（這種血細胞一經激活就可以產生抗體），這使得蝙蝠可以無症狀攜帶（也就是說蝙蝠雖然具有病毒，但是不會發展成由病毒引發的疾病）。蝙蝠對癌症有抵抗力，它們是如此的強壯！！

病毒是如何在蝙蝠群體中存續的呢？

蝙蝠生活在由數千隻個體組成的群體中，彼此靠近。個體間的密切接觸使得疾病更加容易傳播。此外，來自其他群體的非感染個體以及新出生的蝙蝠使得病毒在本群體中得以延續，因為一旦非感染個體和已感染個體相接觸，就會被傳染。

另外，如果蝙蝠的免疫系統較差，則很容易消除病毒。眾所周知，高濃度的冠狀病毒是在蝙蝠糞便中。因此，如果蝙蝠免疫力低下，它們可以消除環境中的高濃度病毒，從而傳染給群體中的其他蝙蝠，或是其他動物。據觀察，氣候變化例如漫長雨季和乾旱，會導致糧食匱乏，從而影響蝙蝠的生存，影響病毒傳播。

我們是怎麼被蝙蝠傳染病毒的？

通常蝙蝠生存在人類不會居住的地方。不幸的是，由於人口增長過快，人們開發了蝙蝠棲居的森林等地。當人類和家養動物接觸到這些新地點時，他們將成為新傳染鏈的一環，加上原有的有機體，如病毒和細菌。不幸的是，面對這些微生物，我們人類沒有防禦系統和機制，所以我們會得病。森林和野外是為了將我們和那些致使人類患病的微生物隔離開來。這也是為什麼保護自然和野外生境如此重要。

但是蝙蝠也會得病。這種病可能會致其死亡，叫做「白鼻綜合症」，是由蝙蝠口鼻、翅膀和其他身體部位真菌導致。已有500多萬蝙蝠死於這一疾病，其中包括部分地區高達95%的蝙蝠種群。科學家認為白鼻綜合症目前無法治癒、無法阻止的，將不可避免地導致部分蝙蝠物種滅絕。但是由於白鼻綜合症是一項新發現的疾病、傳播速度快，科學家還沒有找到足夠的數據證明特定蝙蝠種群的消失滅絕會影響生態系統。

 

利瑪竇生動形象地為同學們描述蝙蝠為什麼能倒掛

 

學生們在認真做著筆記

 

講座結束後，學生們熱情地和利瑪竇打招呼。
（圖源/綠會）

文/Cyan 審/綠會BASE 編/Angel