UCHEES.RU – помощь студентам и школьникам
К какому диапазону звуковых волн относятся волны, используемые в сонарах летучих мышей?
В 19:53 поступил вопрос в раздел ЕГЭ (школьный), который вызвал затруднения у обучающегося.
Дельфины
Дельфины обладают великолепным природным сонаром. Эхолокация у дельфинов, как и у летучих мышей, осуществляется на ультразвуковых частотах. Дельфины используют главным образом частоты от 80 кГц до 100 кГц. Мощность излучаемых дельфинами локационных сигналов может быть очень большой; известно, что они могут обнаруживать косяки рыбы на расстояниях до километра. Дельфин способен воспринимать очень слабые эхосигналы в сильнейшем шуме.
В слуховом аппарате дельфина есть два типа «входных ворот». «Ворота» первого типа — вытянутая нижняя челюсть. Через эти «ворота» к внутреннему уху дельфина поступают ультразвуковые волны, направление которых совпадает с направлением челюсти. Именно по этому направлению осуществляется эхолокация. «Ворота» второго типа — те места по бокам головы дельфина, где когда-то у далеких предков дельфинов, живших на суше, были обыкновенные уши. Ушей как таковых у дельфинов нет; наружные слуховые отверстия почти заросли, однако звуки они пропускают прекрасно. Через эти «входные ворота» к внутреннему уху дельфина поступают со всевозможных сторон звуковые волны относительно низких частот 1к Гц-10 кГц.
Таким образом, можно говорить о двух типах слуха у дельфинов. Первый тип — остронаправленный эхолокационный слух на ультразвуковых частотах. Благодаря своей направленности этот слух предназначен для восприятия лишь ультразвуковых сигналов, отраженных от объектов, «просматриваемых» дельфином.
Второй тип слуха — слух кругового обзора; он предназначен для восприятия дельфином «обычных звуков», заполняющих окружающее пространство.
Дельфин ультразвук “видит”. Тоесть, если ты плаваешь с дельфинами, они могут тебя видеть трёхмерно и насквозь, все твои органы и кости. Дельфин видит pыбу, закопавшуюся в песок на метр . И очень смешно откапывает.
Дельфин обладает недостижимой для созданных человеком приборов эффективностью гидроакустической локацией. Он лоцирует дробинку, упавшую в воду на расстоянии 15м; различает размеры предметов одинаковой формы, отличающиеся на единицы процентов, их материал; различает подобно томографу детали внутреннего строения объектов, находящихся в воде или в слое ила, их форму и другие параметры, обнаруживает съедобную рыбу на расстоянии три километра и отличает от той, которая не идет в пищу.
Это достигается совершенством системы гидролокатор-мозг. На рисунке приведена сугубо схематическая структура функционирования гидролокатора дельфина.
Исследование проведено в дельфинарии города Пуэрто-Авентурас (штат Кинтана-Роо, Мексика). Дайвер Джим МакДоноу (Jim McDonough) надел грузовой пояс и активно выдыхал воздух. Было принято решение не использовать акваланг, так как пузырьки от него повлияли бы на исход эксперимента. Сигналы (записанное на микрофон эхо от сигналов дельфина, направленных в сторону МакДоноу) были переданы британскому ученому Джону Стюарту Риду (John Stuart Reid) — специалисту по акустической физике, создателю аппарата визуализации звука CymaScope.
Основной принцип работы аппарата — преобразование звуковых вибраций в колебания воды. Сначала ученые загрузили последовательность ультразвуковых эхолокационных сигналов дельфина в CymaScope, поставив камеру в режим воспроизводства видео. На поверхности воды они увидели некую странную форму. Затем они проиграли видео назад, кадр за кадром, и через некоторое время увидели смутный силуэт человека. Компьютерная обработка изображения принесла новые детали (в частности, исследователи смогли разглядеть грузовой пояс МакДоноу).
Ранее (в 2012 году) с помощью той же методики биологи выяснили, как животные воспринимают неодушевленные объекты.
А теперь давайте все же подробнее изучим как это работает.
Носовой канал (1), идущий от дыхала к легким соединяет три пары воздушных мешков (2), представляющие собой полости, окруженные системой радиальных мышц.
Мембраны, находящиеся в месте соединения мешков с носовым каналом, при продувании воздуха из левого мешка в правый или наоборот генерируют ультразвуковые колебания, которые фокусируются с помощью рефлектора (3), представляющего собой параболическое углубление в передней части черепа и акустической линзы (4), представляющей собой жировое образование, окруженное системой мышц, изменяющих при необходимости его форму и, следовательно, фокусное расстояние.
В результате образуется ультразвуковой луч (5), частота и диаграмма направленности которого могут меняться. Лоцируемый объект 6 рассеивает падающее на него излучение и воспринимается антенной системой в виде трех областей (7), расположенных на коже раструма и нижней челюсти дельфина.Эти области образуются акустическими рецепторами кожи с плотностью распределения около 600 единиц на 1 кв.см. и представляют собой, по сути, пространственную голографическую приемную систему.
Приведенная схема сугубо условна. Действительная форма ее элементов значительно сложнее. Однако отображение этих анатомических деталей только усложнило бы понимание принципа действия системы.
Сделаем маленькое отступление. Скорость движения дельфина в воде может достигать величины50-60 км/час, что намного превышает его мускульные энергетические возможности. Впервые на этот факт обратил внимание Джон Грэй.
Он показал, что удобообтекаемое твердое тело одинаковых с дельфином размеров и формой должно было бы затрачивать для преодоления сопротивления воды мощность, примерно в семь раз большую, чем та, которой он располагает.
Объясняют парадокс Грэя особенности структуры и функционирования кожного покрова с гидрофобными и демпфирующими свойствами, а также двигательный механизм, как кожного покрова, так и всего тела дельфина.
Прежде всего, поверхность кожи совершенно гладкая и обладает гидрофоб-ным свойством (когда дельфин выныривает, на его коже нет капель воды). Гладкость же поверхности обеспечивается ее постоянным обновлением, слущиванием отмирающих частей, что защищает от биологического обрастания, столь характерного для морских плавсредств и многих обитателей морей. Это первая ступень защиты, обеспечивающая минимальный коэффициент трения.
Вторая ступень защиты обеспечивает гашение мелкомасштабных пульсаций давления водной среды предвещающих образование турбулентности.
Для этой цели эпидермис содержит два слоя: тонкий наружный и лежащий под ним ростковый или шиповидный. В ростковый слой входят шиповидные упругие сосочки дермы, которые обеспечивают надежное сцепление с амортизатором – слоем жира, пронизанным густыми сплетениями коллагеновых и эластиновых волокон.
Первая и вторая ступени – пассивные. Под жировым слоем находится слой развитой системы подкожной мускулатуры и кровеносных сосудов. Это третья ступень защиты.
Работает третья ступень защиты следующим образом. Важнейшим условием сохранения ламинарности (безвихревого обтекания) является наличие продольного, отрицательного градиента давления, который препятствует образованию вихрей. Как только в каком либо мес-те кожи возникает тенденция к образованию положительного градиента, мускулатурный, насыщенный кровью слой тут же меняет форму поверхности тела дельфина в соответствующем месте таким образом, что ликвидирует эту тенденцию. Это уже активная мышечно-гидравлическая защита.
Информацию о поле давления выдают соответствующие рецепторы, покрывающие все тело дельфина. Одним из рецепторов осязания у животных и человека являются волосы. Дельфин, утратив волосы при своей эволюции, превратил то, что от них осталось в эти рецепторы. Поле дав-лений обтекающей воды анализируется соответствующим разделом мозга и выдает нужные команды вегетативной нервной системе, управляющей системой мускулатуры и крови.
Ту же роль в сохранении ламинарности обтекания тела дельфина играет его хвостовая часть, движения которой создают отрицательный градиент давления. Это четвертая степень защиты.
Таким образом, дельфин весь является двигателем высшей степени совершенства, способным двигаться с большой скоростью, находясь при этом в полностью ламинарном обтекании.
А это значит, кроме всего прочего, что у него нет и шумов обтекания, которыми так богаты технические морские средства.
А теперь, закончим сделанное отступление и вернемся к гидроакустике, зная, что дельфин движется, не создавая гидродинамических шумов.
Все тело человека покрыто густой сетью рецепторов осязания. Рецепторов прикосновения и давления (механорецепторов) в коже человека свыше 600 тысяч. Это тельца Пачини и Мейснера, а также диски Меркеля.
Механорецепторы воспринимают, в том числе вибрации и звук. Последнее не является основным их назначением – для этого существуют уши. Однако известны случаи, когда с детства глухие люди, положив ладони на стол или поставив ступни на пол, могут слушать музыку.
У дельфина механорецепторов, по-видимому, значительно больше, чем у человека. В процессе эволюции они превратились в многие тысячи гидрофонов, покрывающих все тело дельфина. В результате поверхность тела дельфина представляет собой чрезвычайно развитое многофункциональное антенное устройство, работающее в диапазоне частот от нескольких герц до 200 кГц при очень низком уровне собственных шумов и имеющее на выходе уникальное анализирующее устройство – мозг.
Иными словами все тело дельфина – это совершенный акустический глаз, который может работать как в активном, так и в пассивном режиме с круговым обзором и возможностью концентрировать максимальную разрешающую способность в нужном направлении.
Различие между оптическим глазом и акустическим заключается только в том, что в первом случае анализ информации осуществляется на основе законов геометрической оптики, а во втором – на основе законов акустической голографии.
В линзовой системе единственная информация, которую можно получить от одного рецептора, это амплитуда акустического давления. В голографической же системе построения изображения используется как амплитуда, так и фаза. Поскольку голографическая антенна несет большую информацию от каждого рецептора, то получаемые изображения обладают большей информативностью. К тому же, поскольку рецепторы покрывают все тело дельфина, т.е. антенна имеет максимальные размеры, то и разрешение ее имеет максимально достижимую величину.
На основе вышесказанного рассмотрим общую схему гидроакустической системы дельфина.
Дельфин как приемно-излучающая гидроакустическая система.
Первая подсистема – уши (1), дополняемые третьим приемным устройством – нижней челюстью. Она обеспечивает, в основном, прием коммуникационных сигналов, а также обеспечивает часть функций освещения подводной обстановки.
Вторая подсистема – изучающая все типы звуков в диапазоне 10 Гц – 196 кГц. Зона ее излучения (2).
Третья подсистема – система ближней гидролокации работает в зоне (3) и использует наиболее высокочастотные сигналы.Те же гидроакустические рецепторы, что с большой плотностью распределены на лицевой стороне, с меньшей плотностью расположены по поверхности всего тела дельфина и образуют многоэлементную широкополосную гидроакустическую приемную антенну с круговой диаграммой направленности (4). Эта подсистема голографического приема обеспечивает освещение подводной обстановки, работая как в активном, так и в пассивном режимах, а также дополняет работу первой подсистемы.
Дельфин может воспринимать звуки такой частоты, которые сам не в состоянии воспроизвести, в отличие от наземных млекопитающих и человека, которые слышат звуки, только такой частоты, которые издают сами.
Дельфин обладает несколькими гидроакустическими информационными системами, частично перекрывающими друг друга и работающих параллельно.Разделение поступающей информации, и совместная ее обработка осуществляется с по-мощью мозга, в реальном масштабе времени.
Таким образом, обеспечивается существенное улучшение отношения сигнал/шум и соединение направленного приема, обеспечивающего высокое пространственное разрешение, с круговым обзором, который ведется как в активном, так и в пассивном режиме, что недоступно для технических средств.
Полученная информация кодируется мозгом, по-видимому, в виде четырехмерных образов (три пространственных и один частотный). Для дельфина гидроакустический канал получения информации означает гораздо больше, чем зрение для человека. Остальные органы чувств играют вспомогательную роль.
Что видит дельфин с помощью своей гидроакустической системы? Он видит поверхность, видит дно со всеми деталями его строения, в том числе с деталями слоев подстилающих пород; видит предметы, лежащие на дне, в том числе и лежащие глубоко в иле; видит особенности каждого предмета, его размеры, форму, особенности материала, внутреннего устройства.
Несколько простейших примеров. Дельфин различает: два совершенно одинаковых по форме и размерам предмета, но сделанных, один — из стали, другой – из латуни; два одинаково обработанных сплошных стальных шара, различающихся по диаметру на 2-3%; два одинаковых герметичных толстостенных полых цилиндра, полость которых частично заполнена водой, если разность уровней воды в них со-ставляет 3-4 мм и т д.
Более сложный пример. Если в воде плывет несколько человек, среди которых один знаком дельфину, дельфин подплывет именно к нему, если знакомство имеет положительный оттенок. Если плывет одновременно, пусть на большом расстоянии, несколько хорошо знакомых людей, тренированный дельфин подплывет в случае получения команды именно к тому, на кого ему будет указано.
Как это происходит? Каждый подводный объект является трансформатором гидроакустических полей в окружающем его пространстве. На каких-то частотах преобладает отражение падающих на объект волн, на каких-то – поглощение. Происходит сдвиг фаз и меняется интерференционная структура поля, поглощенная объектом акустическая энергия переизлучается им на собственных резонансных частотах и т.д.
Каждый излученный дельфином гидроакустический локационный импульс, отражаясь от объекта, несет информацию о его положении, размерах и форме (по углу и времени прихода эхо-волн). Энергия же импульса, имеющего форму дельта-функции, возбуждает весь спектр собственных резонансных частот объекта, что создает его неповторимый акустический образ.
Основную информацию дельфину дают активные гидролокаторы: передний (высокого разрешения) и круговой (грубого разрешения), а также пассивная слуховая стереосистема приема окружающих акустических полей.
Но возможно, определенный вклад вносит и голографическая система, работающая в пассивном режиме (без собственной подсветки), основанная на искажении объектами интерференционных полей на различных частотах, образуемых внешними источниками как когерентного, так и широкополосного фонового излучения.
И еще интересное про дельфинов: вот Боевые дельфины, а вот Девочка и дельфин, а вот еще один редкий и священный дельфин и Кровавые традиции с черными дельфинами.
Эхолокация летучих мышей
У летучей мыши эхолокация служит для ориентирования и охоты в непроглядной тьме. Обитатели темных пещер, дуплистых деревьев, чердаков, они выходят на охоту с наступлением ночи. Их добыча — насекомые. Жизнь насекомых ночью особенно оживлена, и летучие мыши, наделенные способностью к эхолокации, находятся в очень выгодном положении: меньше претендентов на такой вид добычи, и сами охотники находятся в относительной безопасности.
Ультразвук производится летучими мышами посредством гортани, исходит этот звук из открытого рта, реже — из носа. В этом аппарате эхолокации звук, излучаемый летучими мышами, от 14 000 Гц достигает 100 000 Гц, что человеческое ухо воспринять не в состоянии. Отраженный от объекта эхо-сигнал, в свою очередь, отражает особый лоскуток кожи, находящийся во внешнем ухе зверька. Таким образом, летучая мышь получает представление о своей цели и может отслеживать её перемещение.
Некоторые виды рукокрылых применяют эхолокацию с использованием определенных звуковых частот, соответствующих их среде обитания и особенностям добычи. Эти нюансы в эхолокации рукокрылых используются учеными для распознавания вида летучих мышей, обитающих в том или ином районе. Исследователи применяют ультразвуковые регистраторы для фиксации сигналов, издаваемых рукокрылыми. Таким образом, в нескольких странах созданы коллекции ультразвуков летучих мышей из разных местностей.
Где пульсирует кровь
Огромные уши и “кожаные крылья” выглядят малопривлекательно. Вдобавок их обладатели активны исключительно ночью, а днём спят вверх ногами, завернувшись в те самые жутковатые крылья, – ничего удивительного, что во многих традиционных культурах сложился отнюдь не самый положительный образ летучей мыши. На самом деле они, конечно, никакие не злые духи, заманивающие усталых путников в болота, чтобы высосать из них остатки жизненных сил. И не приспешники графа Дракулы. Но устойчивая ассоциация с вампирами возникла не на пустом месте.
Из 1300 видов рукокрылых лишь 3 действительно питаются кровью: вампир обыкновенный, вампир белокрылый и вампир мохноногий. Эти три вида и составляют подсемейство вампировых в семействе листоносых рукокрылых. Повстречаться с ними можно лишь в тропиках и субтропиках Нового Света (ну, или если кто-то привезёт их оттуда).
Исследователи считают слова “вампир” и “упырь” этимологически родственными, уходящими корнями в славянские языки. Их использовали в мифологии для обозначения полумертвецов или мертвецов, ведущих ночной образ жизни и иногда принимающих облик летучей мыши.
В западноевропейских языках слово “вампир” в письменных источниках появилось лишь в 1732 году. А слово “вурдалак” в том же значении впервые употребил А. С. Пушкин в 1836 году в одноимённом стихотворении. Тогда это был неологизм, которые впоследствии прочно укрепился в языке.
Отличие в способе питания в первую очередь отразились на арсенале “девайсов”, которыми эволюция оснастила зверьков. Вампиры напоминают палубные истребители, оснащённые чувствительными инфракрасными детекторами.
Поясним. У вампировых на кончике носа, больше напоминающего пятачок, расположены специальные инфракрасные рецепторы. Таких нет даже у Халка и Капитана Америки, что уж говорить об обычных людях! С помощью органов слуха, чувствительность которых сдвинута в область низкочастотных звуков, вампиры находят спящую теплокровную жертву. Далее инфракрасные рецепторы по температуре определяют на поверхности тела участок, где пульсирующий сосуд расположен близко к коже.
Саспенс закончился, начинается экшен. С помощью острых клыков вампир прокалывает кожу и начинает активно слизывать вытекающую из раны кровь. В это время он максимально сосредоточен и следит, чтобы жертва ничего не почувствовала и продолжала спокойно спать.
Кровь богата белками, но бедна основными источниками энергии – углеводами. Поэтому крови надо выпить как можно больше. Для этого нужно, во-первых, чтобы она вытекала из раны как можно дольше, а во-вторых, иметь вместительную ёмкость для сбора.
С первой задачей помогает справиться коктейль ферментов, который вампиры впрыскивают во время укуса в рану. Эти ферменты препятствуют свёртыванию крови (как гепарин из слюнных желез пиявок), из-за чего рана дольше кровоточит. Одному из ферментов учёные дали говорящее название дракулин, а на основе другого создали лекарственный препарат десмотеплазу, помогающий, например, при лечении инсульта.
В решении второго вопроса эволюция тоже подсобила – снабдила вампиров эластичным желудком, способным увеличиваться в несколько раз. После 30-60 минут питания 30-граммовый вампир может разъесться до 70 грамм.
Сытый вампир напоминает раздувшегося комара – и тут могут возникнуть проблемы со взлётом. Перевес как-никак, набрать скорость, взлетая с поверхности, будет непросто. Но и тут эволюция не бросила в беде – одарила пружинистыми ногами, оттолкнувшись которыми зверёк почти мгновенно набирает скорость до 2 м/с. Прямо как истребитель, который запустили с авианосца при помощи катапульты. Эти же ноги-катапульты зверьки пускают в ход, если жертва внезапно проснулась и решила не делиться своей кровью с кем попало.
Эхолокация. Акустическое зрение с помощью ушей
Начиная с 1991 года Киш, руководствуясь избранным девизом No limits (Без границ), обучил тысячи других слепых применению эхолокации. Ему не слишком нравится то, что англоязычные средства массовой информации называют его Бэтмен (Человек – летучая мышь), однако это прозвище удобно, доступно и так же хорошо привлекает внимание общественности, как соответствующее обозначение Fledermauskinder (Дети – летучие мыши) на немецком языке.
Научные исследования, посвященные эхолоту Мозг без особого труда, но при определенном упражнении, может научиться генерировать из поступающих эхо-сигналов такую же дифференцированную и трехмерную картину, как видящий человек – из световых сигналов. Недавние исследования показали, что прочная взаимосвязь между источником звука (ртом) и приемником (ухом) является решающим фактором для принятия эхо-информации с целью создания образов в мозгу. Главный вывод данного научного исследования гласит: все то, что осознанно слышат все, в том числе и видящие люди, посылается в слуховую область мозга. А отфильтрованные от этого эхо-сигналы пересылаются в зрительную область мозга и обрабатываются там в соответствующую картину. Щелчки пальцами и постукивание тростью не могут создавать такую картину, так как они не дают такой же точной и неискаженной информации, как эхо.
Через регулярные промежутки времени берлинская группа щелчкового сонара собирается на занятия по самопомощи. Родители и дети со всех уголков страны объединяются для обмена опытом в открытые и бесплатные информационные и учебные группы. Они готовы использовать любой шанс, чтобы развивать свободу своих детей.
***
Вселенную можно представить как RPG-игру с безграничным открытым миром. Как минимум одна из его локаций – планета Земля – населена многообразными существами. Эти создания воспринимают физический мир посредством ощущений и эту же физику используют для коммуникации друг с другом. В зависимости от среды обитания у разных существ прокачиваются разные наборы навыков и качества. Одним нужно слышать ультразвук, чтобы в темноте со сверхточностью определять позицию пролетающей мимо жертвы, а другим необходимо обоняние и чувство отвращения, чтобы не есть чужие фекалии и не заражаться холерой. И в этой игре работает непопулярное ныне правило – каждому по потребностям.
Гаджеты животного мира
Магнитный радар. Птицы. А ещё бактерии, многие беспозвоночные, рыбы, амфибии, рептилии и млекопитающие. Одним “магнитное чутьё” помогает выбрать пригодную для обитания среду, другим запомнить координаты “дома”, третьим найти место для размножения, а четвёртым – для трансконтинентальных миграций.
Перчатки для альпинизма. Гекконы. На 1 мм2 подушечки пальца геккона находится до 14 000 нановолосков, каждый из которых на кончике расщеплён на 400-1000 волокон. Такие “перчатки” позволяют рептилиям лазать по любым, даже абсолютно гладким поверхностям в любом положении. Хоть вверх головой.
УФ-зрение. Некоторые насекомые. Обслуживает специфические нужды насекомых-опылителей – позволяет увидеть “разметку” цветков. В картине мира пчёл и дневных бабочек всё красное выглядит чёрным, а гладкое – полосатым. Так можно разглядеть “подсказки” растения, как усесться в его цветок, чтобы добраться до нектара. И попутно измазаться в пыльце.
Вибрационный гироскоп. Насекомые отряда двукрылых. У всех насекомых есть две пары крыльев, но у двукрылых (к ним относятся слепни, оводы, комары, мухи, плодовые мушки, мошки и др.) вторая пара превратилась в жужжальца. С физической точки зрения это вибрационные гироскопы, которые нужны для стабилизации полёта. Подобными устройствами оснащены стабилизаторы цифровых камер, смартфонов и квадрокоптеры.
А ещё у них руки большие
Помните экспериментатора Спалланцани и его женевского коллегу-хирурга? От их работ до открытия эхолокации, казалось, было полшага. Подключить к работе больше специалистов из разных областей – и УЗИ, возможно, появилось бы на столетие раньше!
Исследование “шестого чувства” застопорилось из-за авторитетного палеобиолога Жоржа Кювье, современника Спалланцани и Жюрина. Их эксперименты кажутся жестокими и даже несколько дикими не только сейчас, в XVIII веке на это обратил внимание Кювье. А ещё он выдвинул гипотезу, что летучие мыши ориентируется с помощью рук.
Якобы они интенсивно машут крыльями и тонкой, натянутой между пальцами кожей, которая и образует крыло, улавливают отражения колебаний воздуха от препятствий. (Кстати, у рыб аналогичный механизм действительно есть и работает: они чувствуют возмущения воды всем телом с помощью боковой линии.) И эта ошибочная теория доминировала в науке следующие полтора столетия.
Хотя не такая уж и ошибочная. Осязание у летучих мышей действительно развито гораздо лучше, чем у людей. Помимо классических осязательных телец в их арсенале есть вибриссы и чувствительные волоски, которыми усеяны летательные перепонки и большие ушные раковины. И при полёте осязание играет у рукокрылых немалую роль. Учёные пробовали запускать ослеплённых зверьков в специальные экспериментальные комнаты, где были натянуты тонкие и прочные нити. И что же? Даже в этих сложных условиях мыши успешно корректировали свой полёт вдоль нитей, почти не путаясь в них и не задевая окружающие предметы.
Воскресенье, 17 февраля 2013 г.
Дельфины генерируют ультразвуковые щелчки в носовых проходах благодаря “дыхалу”. Эти звуковые волны фокусируются в узкий пучок в куполообразной, заполненной жиром полости, называемой “мелон”. Этот пучок затем направляется на потенциальные препятствия. Возвратное эхо достигает внутреннего уха дельфина через акустический канал в его нижней челюсти, которая заполнена жиром.
Кашалот тоже может послать сигнал, и эхо этого сигнала вернётся к нему от его возможной добычи – кальмара, плывущего в полукилометре от него. Но зато и особый орган, посылающий сигналы и находящийся в голове у кашалота, огромный – до 5 м в длину; из-за этого голова животного непропорционально велика. Киты используют ультразвуковой шум в качестве оружия, оглушающего рыбу. С 1942 года у исследователей появились сведения, что дельфины и зубатые киты испускают ультразвуковые эхолокационные щелчки, которые используют для навигации и для ловли рыбы в мутной воде. Работая с гавайским вертящимся дельфином, исследователь китов профессор Кен Норрис установил, что, направляя ультразвуковые сигналы на косяки рыб, киты могут оглушать и даже иногда убивать рыбу. Эти сигналы заставляют наполненные воздухом плавательные пузыри рыб резонировать так интенсивно, что вибрация, передающаяся тканям тела, дезориентирует рыб.
В воде ультразвуковые щелчки вертящегося дельфина идут быстрее, чем в воздухе, и проходят внутрь тела рыбы. Не менее интересным стало открытие того, что дельфины могут использовать не только очень высокие, но и низкочастотные звуки для оглушения добычи. В 2000 году доктор Винсент Жаник изучал обыкновенную афалину в заливе Мори-Ферт (графство Элгиншир). Он установил, что афалины издают характерный резкий шум из низкочастотных звуков исключительно во время еды. Поскольку сами дельфины нечувствительны к низким частотам, Жаник предполагает, что дельфины издают эти звуковые сигналы для оглушения добычи.
До недавнего времени также считалось, что дельфины способны генерировать только один ультразвуковой сигнал, но обнаружилось что это не так, они генерируют два подобных ультразвуковых сигнала одновременно.Ультразвук дельфинов может иметь лучи различной частоты и может быть направлен в разные стороны одновременно. Считается, что для формирования двух сигналов используется два независимых органа, что означает, что они работают независимо один от другого, и могут параллельно формировать ультразвуковые сигналы разной частоты и длины в различных друг другу направлениях. Ранее тоже было известно, что их два, но считалось, что один из них неактивен во время эхолокации.
Исследования эхолокации дельфинов проводились еще с 1960 года, и продолжаются, по сей день, но именно сейчас во время появления новых технологий множеству биологов удалось продолжить и продвигать исследования благодаря стараниям инженеров и техников. Многие биологи утверждают, что эти ультразвуковые колебания способны оказывать полезное и даже целебное воздействие на детей, страдающих аутизмом и людей с подобными заболеваниями.
Могла ли столь точная, удивительная система общения и способа добычи пищи у дельфинов и китов появиться случайно, без применения спланированной, направленной силы и задействия высшего разума?
Принцип эхолокации у животных — это подача ультразвука голосом и прием его слухом, когда он возвращается эхом. Время поступления сигнала и степень громкости зависят от расположения объекта, порождающего их. Уровень громкости и продолжительность времени определяют для животного размер объекта и расстояние до него, а также особенности этого объекта. Так, например, эхолокация у летучих мышей тише, чем у дельфинов.
Эхолокация дельфинов
Звуковое преследование. Дельфины кормятся в основном ночью, когда видимость очень слабая, и для поиска пищи – рыбы или кальмаров – пользуются эхолокацией, как эта афалина длиной 3,7 м.
Животным, охотящимся под водой, острое зрение не нужно, но необходим очень хороший слух.
Видимость под водой часто плохая, особенно когда в ней много растительности или рыхлое дно. Поэтому водные животные полагаются не на зрение, а на другие чувства. Млекопитающие – киты, морские свиньи и дельфины – воспринимают окружающую обстановку с помощью звуков.
Дельфины для общения между собой пользуются высокочастотными свистками, а для ориентации – эхолокацией: они издают своеобразные щелчки, которые, отражаясь от предметов, дают информацию о них. Звук, отраженный от цели и возвращающийся в виде эха, передается не только через наружный слуховой проход и слуховые косточки, но и через нижнюю челюсть. Среднее и внутреннее ухо изолированы от костей черепа жироподобной пеной; благодаря этому звуковые колебания слева и справа воспринимаются независимо.
Щелчки производятся в сложной системе, расположенной под дыхалом в верхней части головы. Звуковые волны посылаются направленно. Жировая подушка на выпуклом лбу и вогнутая передняя поверхность черепа действуют как линза и рефлектор, собирая звук в пучок с углом расхождения около 9°. Такой ультразвуковой прожектор позволяет обнаруживать и идентифицировать мелкие объекты на больших расстояниях. Афалина может определить местоположение мячика размером с мандарин с расстояния 113 м.
Скорость звуковой пульсации у дельфинов – до 700 импульсов в секунду – очень велика по сравнению с аналитическими возможностями уха и мозга человека. При скорости 20-30 импульсов в секунду человеческое ухо не различает отдельные щелчки и звук воспринимается как слитный, напоминая скрип двери. Дельфины же различают каждую составляющую звука. Отражение звука дает информацию об объекте, в частности позволяет установить, живой он или неживой. Дельфины, живущие в неволе, отличают медную пластинку от окрашенной в тот же цвет алюминиевой, полую трубку от сплошного цилиндра того же диаметра.
Основная часть большого и сложного мозга дельфина занимается анализом отраженных эхолокационных сигналов, извлекая подробную информацию об окружающей среде, передвижениях и особенностях жертвы, о местоположении и деятельности сородичей.
Сова, погром, погасшая свеча и шестое чувство
XVIII век. Тёплая итальянская ночь. При свете свечи сидит и размышляет о сущности природы Ладзаро Спалланцани. “Самый выдающийся экспериментатором из когда-либо родившихся на земле” – так говорил о нём Луи Пастер.
Подозреваем, что Пастер полюбил Спалланцани за опыт, доказывающий невозможность самозарождения жизни в бараньем бульоне.
Так гласит научная легенда. Как бы то ни было, Спалланцани обратил свою интеллектуальную энергию на изучение именно летучих мышей, а не сов. Правда, делал он это не самым гуманным способом: выжигал им сетчатку, удалял глазные яблоки – и отпускал на волю. Потом он снова ловил зверьков, ослеплённых и здоровых, и сравнивал содержимое их желудков.
Оказалось, что у животных “из обеих групп” добыча была примерно одинаковой и по объёму, и по составу – всё те же насекомые. Отсутствие зрения никак не сказалось на рационе. Получалось, что у летучих мышей есть какое-то иное чувство, которое позволяет им ориентироваться и охотиться.
Тогда Спалланцани переключился на уши рукокрылых – стал заливать их воском. После такой пытки они начинали вести себя как совы-погромщицы. Зверьки были неспособны не то что охотиться, а даже нормально вылететь из рук экспериментатора. “Без ушей они не видят!” – заключил учёный.
Примерно в то же время женевский хирург Луи Жюрин попробовал воспроизвести опыты Спалланцани. Только более изощрённо: руки опытного хирурга способны не только залить уши воском, но и лишить слуха с помощью медицинского оборудования. Так Жюрин и поступил. Результат получил тот же самый. Он же описал, что в полёте здоровые летучие мыши постоянно поворачивают уши. Но как они ими “видят”, оставалось непонятно.
Учёные конца XVIII века были убеждены, что эти животные наделены неким чувством, которым люди не обладают. А каким именно, выяснилось только тогда, когда в арсенале физики появились локаторы, способные улавливать недоступные нашим ушам высокочастотные акустические сигналы.
Не ультра
Способность слышать ультразвук можно назвать суперспособностью. Усатая летучая мышь Pteronotus parnellii с её помощью отличает насекомых, быстро машущих крыльями, от тех, что крыльями машут медленно. На основе этой информации она может сделать вывод, какая из жертв крупнее, и не тратить силы на мелкую сошку.
В акустическом диапазоне летучие мыши тоже слышат уверенно. Без этого никак. Да, эхолокация незаменима при ночной охоте на летающих насекомых, но если жертва копошится в лесной подстилке или прячется на нижней стороне листа, то ультразвук просто отражается от преграды и не даёт никакой информации об объекте. Тут выручают стандартные чувства.
Что и говорить, уши-локаторы и продвинутые звуковые анализаторы делают слух мышей гораздо более чутким по сравнению с человеческим. Правда, как выяснили учёные из Панамы, в условиях городов с их шумовым загрязнением рукокрылые обычным слухом почти не пользуются, отчего меняется и их охотничье поведение.
Выяснилось это в ходе необычного эксперимента, результаты которого опубликовал один из ведущих научных журналов – Science. Бахромчатогубым листоносам, которые обычно охотятся на лягушек, предложили на выбор три модели. Первая проигрывала лягушачью песнь и раздувала горло, вторая статично квакала, а третья раздувала горло, не подавая голоса. Учёные при этом замеряли время до начала охоты и от её начала до обнаружения жертвы, регистрировали попытки использовать ультразвук и учитывали, какую модель выберут испытуемые. Одну серию экспериментов проводили в тишине, другую – в шуме.
В тишине листоносам потребовалось меньше времени, чтобы приступить к охоте, а сам процесс длился столько же, сколько и в шумных условиях. При этом в тишине мыши меньше пользовались эхолокацией и вдвое чаще выбирали статичную модель, издающую звуки. Исходя из этого, учёные сделали вывод, что в тишине бахромчатогубые листоносы больше ориентируются на обычный слух, а при шуме – на эхолокацию.
“Эхолокация” головного мозга
Ультразвуковое излучение люди научились использовать позже рентгеновского. В 1941 году австрийский невролог Карл Дюссик с помощью “гиперфонографии” (как он назвал свой метод) обнаружил у пациента опухоль мозга. Через несколько лет выяснилось, что за опухоль он принял отражение ультразвука от костей черепа, но метод уже пользовался популярностью.
В 1950-е годы в США и СССР активно велись разработки по применению ультразвука в самых разных сферах, и первые массовые аппараты, очень похожие на современные, появились в Штатах уже в 1960-х. В Советском Союзе аппараты УЗИ стали повсеместно применять в 1980 х.
В медицинских целях обычно используют ультразвук в частотном диапазоне от 1 до 10 МГц: такие волны могут проникать в толщу тканей организма. Животные же “работают” на более низких частотах. Верхний предел слуха здорового человека – 20 кГц. Летучие мыши для эхолокации используют звуки в диапазоне 20-100 кГц (и некоторые люди слышат самые низкочастотные из их сигналов). Чемпионами по слуху можно считать дельфинов: они слышат звуки частотой до 150 кГц.
Вопрос вызвавший трудности
К какому диапазону звуковых волн относятся волны, используемые в сонарах летучих мышей?
Ответ подготовленный экспертами Учись
Для того чтобы дать полноценный ответ, был привлечен специалист, который хорошо разбирается требуемой тематике “ЕГЭ (школьный)”. Ваш вопрос звучал следующим образом: Какую гипотезу предложил проверить Франклин в опыте с воздушным змеем?
После проведенного совещания с другими специалистами нашего сервиса, мы склонны полагать, что правильный ответ на заданный вами вопрос будет звучать следующим образом:
Опыты Франклина были направлены на, чтобы доказать что молния имеет ту же природу, что и “обычное” электричество.
НЕСКОЛЬКО СЛОВ ОБ АВТОРЕ ЭТОГО ОТВЕТА:Работы, которые я готовлю для студентов, преподаватели всегда оценивают на отлично. Я занимаюсь написанием студенческих работ уже более 4-х лет. За это время, мне еще ни разу не возвращали выполненную работу на доработку! Если вы желаете заказать у меня помощь оставьте заявку на этом сайте. Ознакомиться с отзывами моих клиентов можно на этой странице.Трофимова Юстина Ростиславовна – автор студенческих работ, заработанная сумма за прошлый месяц рублей. Её работа началась с того, что она просто откликнулась на эту вакансию
ПОМОГАЕМ УЧИТЬСЯ НА ОТЛИЧНО!
Выполняем ученические работы любой сложности на заказ. Гарантируем низкие цены и высокое качество.
Деятельность компании в цифрах:
Зачтено оказывает услуги помощи студентам с 1999 года. За все время деятельности мы выполнили более 400 тысяч работ. Написанные нами работы все были успешно защищены и сданы. К настоящему моменту наши офисы работают в 40 городах.
Площадка Учись.Ru разработана специально для студентов и школьников. Здесь можно найти ответы на вопросы по гуманитарным, техническим, естественным, общественным, прикладным и прочим наукам. Если же ответ не удается найти, то можно задать свой вопрос экспертам. С нами сотрудничают преподаватели школ, колледжей, университетов, которые с радостью помогут вам. Помощь студентам и школьникам оказывается круглосуточно. С Учись.Ru обучение станет в несколько раз проще, так как здесь можно не только получить ответ на свой вопрос, но расширить свои знания изучая ответы экспертов по различным направлениям науки.
2020 – 2023 – UCHEES.RU
Хоть в чём-то не круче людей
Развитой эхолокации, ногам-катапультам, чуткому слуху и осязанию мы можем лишь позавидовать. Но летучие мыши расплатились за эти суперспособности и девайсы зрением и обонянием. Их эволюционная цена хорошо видна, если сравнивать летучих мышей с кузенами по отряду рукокрылых – крыланами. Те преимущественно растительноядны и по жизни больше полагаются на зрение и обоняние. Тогда как летучие мыши предпочитают мясо, а используют преимущественно слух (включая эхолокацию) и осязание. Эта разница находит отражение и в геноме.
Китайские учёные секвенировали геном двух самых продвинутых в эхолокации летучих мышей: гималайского листоноса (Hipposideros armiger) и китайского подковоноса (Rhinolophus sinicus). Выяснилось, что многие связанные со зрением гены у них превратились в неспособные к экспрессии псевдогены. Похожая ситуация с генами, отвечающими за обоняние.
Причём начались эти эволюционные преобразования ещё у общего предка всех летучих мышей. А на гены, связанные со слухом, постоянно действовал положительный отбор. В эволюционном прошлом крыланов даже трендов подобных не было.
Почему за эхолокацию пришлось расплачиваться зрением и обонянием, почему нельзя оставить всё? Учёные-эволюционисты предполагают, что причины энергетические. Обслуживание нейронов и рецепторов – дело затратное. И ресурсы распределяются строго в те области, где они наиболее востребованы.
Какую гипотезу предложил проверить Франклин в опыте с воздушным змеем?
В 14:31 поступил вопрос в раздел ЕГЭ (школьный), который вызвал затруднения у обучающегося.
Уши у птиц
Ухо у птиц устроено аналогично, как всех млекопитающих и состоит из наружного, внутреннего и среднего уха.
Основная особенность строения ушей у птиц заключается в том что они не имеют ушных раковин, а ушные впадины закрываются перьями.
В отличии от многих других живых существ многие птицы умеют отфильтровывать звуки и менять направление слуха откуда им нужно их усилить или ослабить. Для этого они используют перьевой покров вокруг ушных раковин.
Ушные раковины у птиц, и пространство между ними, покрыто перьями различной степени жесткости благодаря чему птицы меняя их расположение, двигая кожу, и угол наклона фильтруют звуки.
Рекомендуем: Птица Зимородок — умелый охотник на рыбу
Данный метод хорошо используют хищные ночные птицы, например совы, филины, этой способностью они отфильтровывают низкочастотные звуки издаваемые окружающей обстановкой и слышат только высокочастотные звуки которые издают грызуны или другие птицы, при передвижении или перемещении под снегом или в траве.
В виду того что у птиц наружное ухо обладает совсем малым проходом, уши у птиц не видно, за исключением некоторых крупных хищных птиц у которых уши один из элементов охоты, например грифы и совы. (Ниже в видео иллюстрируется ухо совы)
Благодаря плоской морде сова может фокусировать необходимые звуки в свой большой слуховой проход, и по сути у совы ухом является практически вся морда.
Аналогичный принцип созданный природой, сегодня широко применяется в науке и его широко используют в системах спутниковой связи, по такому принципу работает спутниковые параболические антенны, в том числе телевизионные которые установлены у нас в домах, системы локации и эхолокации.
Некоторые виды птиц проживающих в условиях пещер, очень хорошо освоили метод эхолокации как летучие мыши, и отлично использую уши в полете для ориентирования в темных пещерах, например южно американская птица Гуахаро.
Также у различных птиц разные способности по восприятию звуков определенных частот, обычно этот диапазон составляет от 40 Гц до 20 кГц, но некоторые виды например жаворонки могут слышать в диапазоне до 29 кГц. Подведем итог, птицы слышат очень хорошо, поэтому необходимо на охоте вести себя как можно тише, не перезаряжать ружье в месте выслеживания добычи, использовать обувь с очень мягкой подошвой, что бы не издавать звуки высокой частоты в виде ломающихся веточек и трения листвы.
Для привлечения птиц нужно использовать правильно настроенный манок и научиться его использовать полностью копируя звуки птиц, иначе они могут просто их отфильтровывать. В общем на этом все, удачи на охоте.
Дельфины — морские млекопитающие. Их организм устроен специфически из-за образа жизни этих животных. Большинство органов чувств дельфинов работают не так, как у наземных млекопитающих. Их мозг не менее сложен, чем мозг человека, а развивались дельфины дольше людей (около 25 млн лет). Ученые многие десятки лет изучают дельфинов, но до сих пор существуют вопросы относительно их образа жизни, на которые нет ответа. В числе прочих вопросов — система коммуникаций этих животных. Специалисты считают, что у них есть свой язык, но расшифровать его человек пока не в состоянии.
Многие наземные млекопитающие обладают очень острым обонянием. Дельфины, выбрав водную среду для жизни, почти утратили обоняние. Вместо него они научились в совершенстве использовать чувство вкуса. Вкусовые рецепторы дают дельфинам представление о наличии в воде определенных веществ, которые могут свидетельствовать о близости еды, опасности или сородичей. Ученые считают, что дельфины могут определить даже очень небольшую разницу в солености воды. По этой причине те дельфины, которые обитают в Средиземном море, почти не заходят в воды Черного моря, где соленость воды составляет около 17%, что в вдвое ниже солености воды Средиземного моря.
Лучше всего у дельфинов развит слух, они имеет первостепенное значение в их жизни, заменяя в большинстве случаев зрение. В поисках пищи эти млекопитающие погружаются на большую глубину, где видимость практически отсутствует. Даже, если бы зрение дельфина было бы хорошо развито, что-то разглядеть здесь все равно сложно. А вот эхолокация позволяет обнаруживать пищу и отлично ориентироваться в окружающем пространстве. При этом еще в начале прошлого века специалисты утверждали, что слух у дельфинов развит очень слабо.
Голосовой аппарат
Как и у всех прочих млекопитающих, у предков дельфинов голосовой аппарат, скорее всего, был связан с дыхательной системой. Но у дельфинов и их родственников голосовая система не связана с легкими. Рот у них служит лишь для захвата предметов, включая пищу. Дыхательная система дельфинов сложная, точка вдоха и выдоха — это дыхало, которое находится в верхней точке головы. С дыхательным проходом дельфинов соединены сразу три пары воздушных мешков. Ученые считают, что эти мешки играют важную роль в генерации звуков дельфинами. Общаются они, закрыв пасть и дыхало, под водой, а не на поверхности.
Слуховой аппарат
Орган слуха у дельфинов не менее сложен, чем звуковой аппарат. Понятно, что ушных раковин у них нет, хотя у предков дельфинов они были. Если бы этот орган остался бы у дельфинов, он вызывал бы очаги турбулентности при движении, что стало бы причиной генерации сильного шума, заглушающего для животного все остальные звуки.
Поэтому звуки воспринимаются дельфинами по-другому. Сначала звуковые сигналы проходят через наружное ушное отверстие (оно все же есть). Затем по такому же узкому слуховому проходу акустическая волна добирается до среднего уха. Причем среднее и внутреннее ухо размещаются у этих животных не в черепной кости, а отдельно, соединяясь с черепом при помощи особого сухожильного крепления. Звуковой нерв передает полученные сигналы в мозг. Интересно, что приемники звука для левого и правого уха не зависят друг от друга. Это позволяет животному определять местоположение источника звука. К примеру, та же афалина может в бассейне точно локализовать место падения небольшой рыбки, и сразу приплыть к месту падения. Кроме ушных каналов, дельфины получают звук и при помощи нижней челюсти, где расположена костная пластина толщиной в 0,3 мм. Она играет роль мембраны.
Благодаря строению своей слуховой системы дельфины могут воспринимать широкий диапазон звуков — от 1 герца до 320 килогерц. Это гораздо более широкий звуковой диапазон, чем тот, который способен воспринимать человек.
Сонары летучих мышей
Звуковые волны принято подразделять на диапазон слышимых человеком волн, а также инфразвук, ультразвук и звук сверхвысокой частоты (или гиперзвук) (см. диаграмму).
Диапазон издаваемых и слышимых звуков у разных животных может сильно отличаться от диапазона звуковых волн, воспринимаемых человеком.
В 1938 г. американские исследователи Г. Пирс и Д. Гриффин, применив специальную аппаратуру, установили, что во время полёта мышь излучает короткие сигналы на частоте около 8 • 104 Гц, а затем воспринимает сигналы, которые приходят к ней от ближайших препятствий и от пролетающих вблизи насекомых. Гриффин назвал способ ориентировки летучих мышей эхолокацией.
Известно, что для успешной эхолокации линейные размеры объекта должны быть больше или по крайней мере порядка длины волны звука. Чем меньше длина волны излучения, тем более мелкими могут быть объекты, которые необходимо опознать при помощи эхо-сигналов.
Летучие мыши — обладатели весьма совершенных природных звуковых радаров, или, иначе говоря, природных сонаров. Устройство сонаров различно у разных видов летучих мышей. Например, остроухая ночница (как, впрочем, и многие другие виды мышей) излучает
звуковые волны через рот, а большой подковонос — через ноздри, которые у него окружены кожистыми выростами наподобие рупоров. Сигналы, посылаемые летучей мышью в полёте, имеют характер очень коротких импульсов — своеобразных щелчков. Длительность каждого щелчка (1-5) • 10-3 с, ежесекундно мышь производит около десяти таких щелчков. Отражённые от объекта волны летучая мышь воспринимает ушами, имеющими сравнительно большие размеры.
Эхолокация дельфинов и китов
В мутной воде для восприятия окружающей среды зрение играет второстепенную роль. Первостепенное значение для ориентации в воде имеет эхолокация, так как акустические характеристики подводной среды очень благоприятны. Дельфины при посредстве эхолокации способны различить довольно тонкую проволоку, которая протянута через бассейн. Для дельфинов не составляет труда обнаружить в воде очень мелкие шарики (три миллиметра в диаметре) и отличить их материал.
Человек основную долю информации об окружающем мире получает зрительно. Это обусловило связь множества нервных путей с той областью мозга, где обрабатывается зрительная информация. Дельфинам большую часть информации несет звук, и область мозга, отвечающая за эхолокацию, тесно связана с их вегетативной системой.
Исследователям удалось записать некие странные звуки, которые производят отдельные виды китов. Есть предположение, что это песни. Специалисты, учитывая объем мозга китов, допускают такие проявления интеллекта данных млекопитающих. Возможно, связи мозга китов используются ими не во всей полноте, так как у них нет проблем с питанием. Помимо этого, у них почти нет врагов в окружающей их среде, поэтому они медленно реагируют на опасность со стороны человека.
Особенности эхолокации у дельфинов
Эхолокационный аппарат используется дельфинами постоянно. Эхо-сигнал информирует их о месте нахождения предметов, их размерах и других особенностях. Аппарат эхолокации дельфинов включает применение коротких импульсов (локационных щелчков). Их продолжительность составляет 7-100 мкс. Анализ импульсной частоты в эхолокации дельфинов выявил, что она может доходить до 170 кГц. Передаче этих импульсов служит лобный выступ дельфиньей головы — мелон.
Этот лоб в эхолокации дельфина фокусирует звуки. Скорость распространения звуковых волн в воде в четыре с половиной раза превышает скорость по воздуху — примерно полтора километра в секунду. Отраженный от объекта звук возвращается эхо-сигналом.
Его передаче служат:
Жироподобная пена отделяет от костей ухо внутреннее и среднее, поэтому звуки слева и справа слышатся обособленно.
Читайте о том, какие животные самые редкие в мире. А также о том, существует ли чупакабра.
Особенности эхолокации кита
Кларк считает, что пение синего кита служит его ориентации в пространстве. Под водой звук голоса кита распространяется очень далеко, затем слух кита, очень развитый, воспринимает эхо своего голоса. Ритмичность эха подает в мозг кита картину окружающей его среды. После этого ничто не мешает двигаться к заветной цели. По мнению биологов, открытие Кларка можно применить для учета китов и отслеживания их миграций в океане.
Эхолокация людей встречается среди слепых. При развитии таких навыков ориентации человек может пользоваться ими, как и животные. Методика освоения эхолокации уже есть, она предназначена для слепых людей.
Не мыши единые
Эхолокацию открыли в XX веке. В начале столетия профессор физики из Гарварда Г. В. Пирс изобрёл пьезоэлектрический датчик, преобразующий ультразвуковые волны в слышимый диапазон частот. В 1930-х с профессором связался студент всё того же Гарварда Дональд Гриффин, и вместе они впервые “услышали” ультразвук, который издают летучие мыши во время полёта.
Чуть позже, в 1938 году, Пирс и Гриффин описали явление эхолокации. Зверёк издаёт сигнал, который распространяется вокруг и отражается от физических препятствий. Сигнал возвращается к животному с задержкой, его “ловят” слуховые рецепторы, а затем мозг по разнице во времени рассчитывает расстояние до объекта, от которого сигнал отразился. Летучая мышь издаёт несколько сотен таких сигналов в секунду, и в голове у неё в итоге выстраивается 3D-модель окружающего пространства.
Но не только рукокрылые используют эхолокацию. В 1950-х такую способность обнаружили у зубатых китов (к ним относятся, например, дельфины); рыб, на которых зубатые киты охотятся; многих ночных млекопитающих; а совсем недавно – у людей. Эксперименты показали, что если поставить перед слепым человеком в пустой комнате поглощающий звук объект, то, издавая щелчки языком и прислушиваясь к своим ощущениям, испытуемые быстро находят этот объект.
Но всё же летучие мыши лучше всех приспособлены к навигации по ультразвуку. Их голосовой аппарат может издавать сигналы разной частоты и длительности: одни лучше подходят для охоты, другие – для навигации. Ротовая полость у этих животных устроена как параболическое зеркало. Изменяя её кривизну, они могут выдавать узконаправленный пучок ультразвука (опять же – удобно для охоты) или широко разлетающийся сигнал (удобнее при навигации). А ещё у летучих мышей есть крупные уши с развитой мускулатурой, чтобы быстро-быстро их поворачивать и улавливать отражённые сигналы с разных направлений.
Громкость сигнала у некоторых рукокрылых на расстоянии 10 см от тела составляет 130 децибел, что является абсолютным рекордом среди животных. Не оглохнуть от собственных писков им помогают специальные “заслонки” в ушах, способные закрываться и открываться около 500 раз в секунду.
У человека шум в 130 дБ уже вызывает болевые ощущения, а выше 140 дБ – контузию.
Для того чтобы дать полноценный ответ, был привлечен специалист, который хорошо разбирается требуемой тематике “ЕГЭ (школьный)”. Ваш вопрос звучал следующим образом: К какому диапазону звуковых волн относятся волны, используемые в сонарах летучих мышей?
Во время полёта летучая мышь излучает короткие сигналы на частоте около 8 · 104 Гц, что относится к ультразвуковому диапазону.
НЕСКОЛЬКО СЛОВ ОБ АВТОРЕ ЭТОГО ОТВЕТА:Работы, которые я готовлю для студентов, преподаватели всегда оценивают на отлично. Я занимаюсь написанием студенческих работ уже более 4-х лет. За это время, мне еще ни разу не возвращали выполненную работу на доработку! Если вы желаете заказать у меня помощь оставьте заявку на этом сайте. Ознакомиться с отзывами моих клиентов можно на этой странице.Михайлова Ванесса Владленовна – автор студенческих работ, заработанная сумма за прошлый месяц рублей. Её работа началась с того, что она просто откликнулась на эту вакансию