蝙蝠
簡介/陳育霖
教學網頁[冒牌自然老師]
這篇文章的作者是國中七年級數理資優生潘彤欣, 是一位非常具有科學家氣質的女生, 做事情條理分明, 作實驗、整理資料, 都是先仔細想過之後才開始進行, 完全合乎邏輯和章法, 讀她的科學文章也會有邏輯層次的推遞感.
撰文/潘彤欣
新北市立永和國中數理資優班2015年畢業班
擅長實驗技術、科學方法
個人科學研究部落格[童心的童心園]
最近家中有蝙蝠出沒，對蝙蝠開始特別感興趣。想想家中那隻蝙蝠翅膀張開差不多有90公厘之長，大概是食果蝠吧?原本生物課要種根、莖、葉的營養器官繁殖，但種下去沒多久，紅蘿蔔就被整根「搬」走了，幾天後石蓮也被咬了一大口，更誇張的是，到最後甚麼都沒了，只剩下道手香的一根莖跟一片葉子。原以為有老鼠，現在猜測是蝙蝠吃掉了。
那天，媽媽、我和弟弟妹妹都在家，偏偏爸爸不在。我們一起在餐廳讀書，讀一讀，我突然發現媽媽背後有人影，我嚇到了!想說:妹妹在我旁邊、弟弟在客廳，怎麼還有人?我的臉色逐漸慘白…，突然，一隻大鳥從樓梯間飛出來，速度之快難以形容，全家失聲大叫，他不斷的在客廳盤旋，時高、時低，時快、時慢。弟弟妹妹都嚇哭了，我心裡好像在想「什麼都好、什麼都好…」媽媽也隨著大鳥的遠近發出不同的大叫聲。那是我們家第一次出現「大型動物」，而且還是在完全密閉的空間中(此指門都是關著的)。最後，還是媽媽壯起膽子，匍匐前進至大門，打開玻璃門和紗窗(打開後通到鞋間)，讓大鳥飛到鞋間去，再碰的一聲，大力把門關上。但問題來了，人要先經過鞋間才能打開真正能離開家的門。「算了!等爸爸回來再請他處理。」那是媽媽最後下的決定。在鞋間，大鳥停在紗窗上，我們定睛一看，才發現那是「蝙蝠」。我打開電腦Google一下，查出他的習性、大概的種類(只是為了要知道他不是吸血蝙蝠)，以及要怎麼把他趕走。
大家都認為蝙蝠視力並不好，甚至還有一句俗諺「as blind as a bat」(像蝙蝠一樣瞎)，但其實他的視力很好，而且還非常好。蝙蝠分成食蟲蝠跟食果蝠，食果蝠體型較大，而且是利用視覺及嗅覺找食物的，幾乎不使用超音波，但是它是用超音波辨認回家的路的。至於食蟲蝠則是生活在靠近赤道的地方，他比較小隻，眼睛也很小，但是力不弱，只不能分辨色彩。由於他是夜行性動物，所以他們為了「看」清楚附近這個東西到底是同伴、食物、還是牆壁，利用發出超音波並回聲定位。基本上，食蟲蝠覓食時可分成三個階段，第一階段稱為尋找期，音波的重複率每秒約有10 個左右；第二階段為迫近期，音波的重複率每秒有120-200 次，此時可對獵物之位置及距離加以判定；最後接近欲捕獲獵物半公尺前，直到捕獲獵物或被獵物脫逃，此時發出之音波的重複率非常為密集，稱終止期。牠們利用喉部肌肉的快速收縮產生超聲波，然後將超聲波經由嘴或鼻子發射出去，同時也會利用顯著突出的耳朵不斷地收集來自獵物或障礙物的回聲。當回聲進入耳朵以後會在內耳的耳蝸內將聲波的訊息轉換成神經訊號，再由聽神經將聽覺訊息傳至延腦後投射到中腦的下丘，然後由下丘的神經元將訊息傳到視丘，再由視丘送到大腦顳葉的聽覺皮層，非常複雜。
圖一, 蝙蝠的回聲定位系統包含了聽覺、發聲與導向三大系統。(資料引自Jen 1982)[引自參考資料3]
依蝙蝠發出超音波的改變能分成兩種，第一型為調頻型蝙蝠，簡稱FM 蝙蝠，FM 蝙蝠所發出的超聲波在每一刻都不同，這種蝙蝠可在毫秒間發射出數十個高頻變化之音波領域，波長通常較短，音訊較複雜，多由口中發出，這種音波能迅速判定出所尋目標之方向、距離及特徵。另一型為常頻-調頻型蝙蝠，簡稱CF-FM 蝙蝠，CF-FM 蝙蝠會先發出一段較單調的常頻(CF)的聲波，波長較長，約13-25 毫秒間一次律動，聲波所包含之訊息較少。有些研究指出飛行中此類蝙蝠在發射常頻(CF)的回聲定位超聲波時，蝙蝠中樞聽覺神經元能藉由都卜勒效應(Doppler effect) 所造成回聲與發射聲之頻率間的微小差異，正確的判斷飛行中昆蟲的速度，此類蝙蝠發出的超聲波主要由鼻孔發射出，經由鼻葉來控制發出的方向，並在結束時會伴隨調頻(FM)音波。
圖二, 調頻型(A)與常頻-調頻型(B)蝙蝠在回聲定位期間所發出超聲波的類型變化。[引自參考資料3]
「爸爸回來了!」我大叫。結果，蝙蝠卻躲了起來，無論怎麼找都找不到。牠偷偷的在我家「隱居」，每天晚上10點至12點便在鞋間飛過來、滑過去。不過，這樣也好，中國老祖先認為，蝙蝠乃福氣的象徵，就請家中的這隻好蝙蝠，帶給正在開刀的爺爺福氣，讓他順利出院吧!
參考資料
1. 林思宇, "認識蝙蝠／蝙蝠並不瞎 視力其實很好", 聯合新聞網, 新聞中的科學, 2013/3/11[網頁連結]
2. 林思宇, "認識蝙蝠／傳花粉 吃害蟲 有蝙蝠好福氣", 聯合新聞網, 新聞中的科學, 2013/3/11[網頁連結]
3. 吳忠信, "蝙蝠的回聲定位", 科學教育月刊, 第276期, 2005[全文連結]
潘彤欣與她的實驗紀錄
簡介/陳育霖
教學網頁[冒牌自然老師]
這篇文章的作者是國中七年級數理資優生潘彤欣, 是一位非常具有科學家氣質的女生, 做事情條理分明, 作實驗、整理資料, 都是先仔細想過之後才開始進行, 完全合乎邏輯和章法, 讀她的科學文章也會有邏輯層次的推遞感.
撰文/潘彤欣
新北市立永和國中數理資優班2015年畢業班
擅長實驗技術、科學方法
個人科學研究部落格[童心的童心園]
最近家中有蝙蝠出沒，對蝙蝠開始特別感興趣。想想家中那隻蝙蝠翅膀張開差不多有90公厘之長，大概是食果蝠吧?原本生物課要種根、莖、葉的營養器官繁殖，但種下去沒多久，紅蘿蔔就被整根「搬」走了，幾天後石蓮也被咬了一大口，更誇張的是，到最後甚麼都沒了，只剩下道手香的一根莖跟一片葉子。原以為有老鼠，現在猜測是蝙蝠吃掉了。
那天，媽媽、我和弟弟妹妹都在家，偏偏爸爸不在。我們一起在餐廳讀書，讀一讀，我突然發現媽媽背後有人影，我嚇到了!想說:妹妹在我旁邊、弟弟在客廳，怎麼還有人?我的臉色逐漸慘白…，突然，一隻大鳥從樓梯間飛出來，速度之快難以形容，全家失聲大叫，他不斷的在客廳盤旋，時高、時低，時快、時慢。弟弟妹妹都嚇哭了，我心裡好像在想「什麼都好、什麼都好…」媽媽也隨著大鳥的遠近發出不同的大叫聲。那是我們家第一次出現「大型動物」，而且還是在完全密閉的空間中(此指門都是關著的)。最後，還是媽媽壯起膽子，匍匐前進至大門，打開玻璃門和紗窗(打開後通到鞋間)，讓大鳥飛到鞋間去，再碰的一聲，大力把門關上。但問題來了，人要先經過鞋間才能打開真正能離開家的門。「算了!等爸爸回來再請他處理。」那是媽媽最後下的決定。在鞋間，大鳥停在紗窗上，我們定睛一看，才發現那是「蝙蝠」。我打開電腦Google一下，查出他的習性、大概的種類(只是為了要知道他不是吸血蝙蝠)，以及要怎麼把他趕走。
大家都認為蝙蝠視力並不好，甚至還有一句俗諺「as blind as a bat」(像蝙蝠一樣瞎)，但其實他的視力很好，而且還非常好。蝙蝠分成食蟲蝠跟食果蝠，食果蝠體型較大，而且是利用視覺及嗅覺找食物的，幾乎不使用超音波，但是它是用超音波辨認回家的路的。至於食蟲蝠則是生活在靠近赤道的地方，他比較小隻，眼睛也很小，但是力不弱，只不能分辨色彩。由於他是夜行性動物，所以他們為了「看」清楚附近這個東西到底是同伴、食物、還是牆壁，利用發出超音波並回聲定位。基本上，食蟲蝠覓食時可分成三個階段，第一階段稱為尋找期，音波的重複率每秒約有10 個左右；第二階段為迫近期，音波的重複率每秒有120-200 次，此時可對獵物之位置及距離加以判定；最後接近欲捕獲獵物半公尺前，直到捕獲獵物或被獵物脫逃，此時發出之音波的重複率非常為密集，稱終止期。牠們利用喉部肌肉的快速收縮產生超聲波，然後將超聲波經由嘴或鼻子發射出去，同時也會利用顯著突出的耳朵不斷地收集來自獵物或障礙物的回聲。當回聲進入耳朵以後會在內耳的耳蝸內將聲波的訊息轉換成神經訊號，再由聽神經將聽覺訊息傳至延腦後投射到中腦的下丘，然後由下丘的神經元將訊息傳到視丘，再由視丘送到大腦顳葉的聽覺皮層，非常複雜。
圖一, 蝙蝠的回聲定位系統包含了聽覺、發聲與導向三大系統。(資料引自Jen 1982)[引自參考資料3]
依蝙蝠發出超音波的改變能分成兩種，第一型為調頻型蝙蝠，簡稱FM 蝙蝠，FM 蝙蝠所發出的超聲波在每一刻都不同，這種蝙蝠可在毫秒間發射出數十個高頻變化之音波領域，波長通常較短，音訊較複雜，多由口中發出，這種音波能迅速判定出所尋目標之方向、距離及特徵。另一型為常頻-調頻型蝙蝠，簡稱CF-FM 蝙蝠，CF-FM 蝙蝠會先發出一段較單調的常頻(CF)的聲波，波長較長，約13-25 毫秒間一次律動，聲波所包含之訊息較少。有些研究指出飛行中此類蝙蝠在發射常頻(CF)的回聲定位超聲波時，蝙蝠中樞聽覺神經元能藉由都卜勒效應(Doppler effect) 所造成回聲與發射聲之頻率間的微小差異，正確的判斷飛行中昆蟲的速度，此類蝙蝠發出的超聲波主要由鼻孔發射出，經由鼻葉來控制發出的方向，並在結束時會伴隨調頻(FM)音波。
圖二, 調頻型(A)與常頻-調頻型(B)蝙蝠在回聲定位期間所發出超聲波的類型變化。[引自參考資料3]
「爸爸回來了!」我大叫。結果，蝙蝠卻躲了起來，無論怎麼找都找不到。牠偷偷的在我家「隱居」，每天晚上10點至12點便在鞋間飛過來、滑過去。不過，這樣也好，中國老祖先認為，蝙蝠乃福氣的象徵，就請家中的這隻好蝙蝠，帶給正在開刀的爺爺福氣，讓他順利出院吧!
參考資料
1. 林思宇, "認識蝙蝠／蝙蝠並不瞎 視力其實很好", 聯合新聞網, 新聞中的科學, 2013/3/11[網頁連結]
2. 林思宇, "認識蝙蝠／傳花粉 吃害蟲 有蝙蝠好福氣", 聯合新聞網, 新聞中的科學, 2013/3/11[網頁連結]
3. 吳忠信, "蝙蝠的回聲定位", 科學教育月刊, 第276期, 2005[全文連結]
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