박쥐는 서로의 초음파를 어떻게 구별하나요?

Question

박쥐가 무리 지어 날면서도 초음파로 주변 장애물을 피한다는 연구를 봤습니다. 여러 마리가 동시에 소리를 내면 자신에게 돌아온 메아리가 다른 소리와 섞일 것 같은데요. 박쥐는 초음파의 주파수를 어떤 방식으로 조절해 다른 개체의 신호와 혼동하는 일을 줄이나요?

Answer 1

박쥐는 시끄러운 곳에서도 필요한 소리만 골라 듣는 이른바 '칵테일파티 효과'와 비슷한 능력으로 자신의 초음파를 구별합니다.

만일 주변 박쥐와 주파수 대역이 겹친다면, 자신의 초음파 주파수를 위아래로 미세하게 옮겨 신호 간섭을 피합니다.

또한 사람마다 목소리가 다르듯 박쥐도 개체마다 초음파의 톤과 주파수 변화 패턴이 미세하게 달라 자신의 메아리만 구별할 수 있죠.

그리고 박쥐의 뇌는 자신이 소리를 낸 시점과 반사되어 돌아온 정확한 타이밍을 기억하기 때문에, 엉뚱한 시간에 들리는 또 다른 소리는 소음으로 걸러냅니다.

만일 무리가 너무 빽빽하게 밀집한 공간이라면 초음파를 더 짧고 높게 쏘아, 멀리 있는 복잡한 정보 대신 바로 앞의 충돌 위험만 집중적으로 감지하며 서로의 간섭을 피하는 것이죠.

결국 박쥐는 주파수를 능동적으로 비틀고, 자신만의 음색과 정확한 메아리 타이밍을 필터링하며 수많은 초음파 속에서도 충돌 없이 비행할 수 있는 것입니다.

Answer 2

안녕하세요, 엄격한비단벌레5님. 이중철 전문가입니다.

먼저, 박쥐가 무리 지어 날면서도 서로의 초음파를 혼동하지 않는 비결은 동료의 소리를 감지하는 즉시 자신의 주파수를 위아래로 미세하게 바꾸는 전파 방해 회피 반응 덕분이며, 여기에 개체마다 다른 고유한 음색과 메아리의 시간 차이를 계산하는 뇌의 필터링 능력이 더해지기 때문이랍니다.

■ 주파수 조절을 통한 전파 방해 회피 반응

​박쥐는 주변 개체와 초음파 대역이 겹치면 순식간에 주파수를 이동시켜 간섭을 피합니다. 두 마리가 가까이 날 때 한 마리는 주파수를 약간 높이고 다른 한 마리는 낮추어 각자의 신호 채널을 확보하는데요. 또한 소리를 내는 길이를 짧게 줄이거나 주파수가 변하는 기울기를 조절해 소리가 겹칠 확률을 낮추고, 배음 성분의 강도를 달리해 라디오 채널처럼 고유 영역을 분리하거든요.

■ ​개체별 고유 음색과 뇌의 시차 및 방향 필터링

​수천 마리가 한꺼번에 이동할 때는 주파수 조절만으로 한계가 있어 청각 신경계의 선별 능력이 작동합니다. 사람마다 목소리가 다르듯 박쥐도 발성 기관의 미세한 차이로 개체마다 고유한 파형 패턴을 지니는데요. 박쥐의 뇌는 자신이 초음파를 쏜 정확한 시각을 기억했다가, 수 밀리초 뒤 정면에서 돌아오는 자기 파형의 반사파에만 반응하고 옆에서 오는 다른 박쥐의 소리는 소음으로 걸러냅니다.

​정리하자면,

박쥐는 무리 속에서 다른 개체의 초음파를 감지하면 즉각 주파수와 발성 길이를 바꾸는 전파 방해 회피 반응으로 신호 혼선을 줄이며, 나아가 개체별 고유 파형과 발사 시점을 기억해 정면의 메아리만 골라내는 청각 처리 능력을 활용해 어둠 속에서도 충돌 없이 비행할 수 있는 것이랍니다.

※ 질문자님을 포함하여 소중한 분들의 건강, 재산과 안전을 지키고, 혹시나 발생할 수 있을 다양한 문제 상황에 놓이지 않기 위해서라도 저를 포함하여 다양한 토픽에서 활동하는 모든 전문가분들의 아하 지식커뮤니티에서의 답변은 예외 없이 참고 용도로만 유용하게 활용하시기 바랍니다.😉