Эхолокация

Материал из Циклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Эхолокация — способ получать информацию о том или ином объекте, используя эхо. Она является одним из наиболее ярких примеров использования звука в живой природе[1].

Содержание

[править] Технология работы

Для использования эхолокации использующие её животные издают короткие звуковые щелчки. Перемещаясь со скоростью звука, эти щелчки в ходе передвижения натыкаются на те или иные препятствия, после чего рикошетят от препятствий и возвращаются к отправившему их животному в виде эха. Услышав это эхо, отправившее звук животное узнаёт о том, что на его пути находятся те или иные препятствия, а также, в зависимости от вида животного, иногда может определить тип препятствия перед ним. Тип препятствия животное определяет благодаря неодинаковому характеру эха: эхо от камня отличается от эха от дерева, воды или тела другого животного[2].

[править] История открытия

Эхолокация была открыта благодаря итальянскому естествоиспытателю Лазаро Спалланцани. Уже будучи старым, однажды он заметил, что летучие мыши не врезаются ни в какие предметы, летая в тёмных комнатах, где ничего не видели даже совы. Тогда он решил провести эксперимент и в его рамках ослепил несколько летучих мышей. Однако, они продолжили летать и ни во что не врезаться. Тогда знакомый Спалланцани, которому он рассказал про свой эксперимент, швейцарец Ж. Жюрин, продолжил эксперимент и закупорил летучим мышам уши воском. И вот это полностью лишило их возможности нормально летать, они стали врезаться в те объекты, которые облетали будучи слепыми[3]. Из этого Спалланцани и Жюрин сделали вывод, что летучие мыши как-то ориентируются по слуху. Однако, в то время ещё было невозможно услышать короткие ультразвуковые щелчки, которые издавали летучие мыши для эхолокации. Поэтому современники подняли Спалланцани и Жюрина на смех. Лишь примерно через полтора столетия их правота была доказана. Первым мысль о том, что у летучих мышей есть активная звуковая локация, высказал в 1912 году Максим Хайрем, изобретатель станкового пулемета «Максим». После гибели «Титаника» он предложил оборудовать корабли гидролокаторами, работавшими, как ему казалось, аналогично инструментам летучих мышей. Но он не знал о существовании ультразвука, считая, что летучие мыши создают взмахами своих крыльев эхолокационные сигналы частотой 15 Гц. Лишь в 1920 году англичанин Х. Хартридж повторил опыты Спалланцани и догадался, что летучие мыши используют ультразвук. И окончательно это было подтверждено в 1938 году, когда уже существовали ультразвуковые микрофоны и американцы Д. Гриффин и Г. Пирс первыми записали ультразвуковые сигналы летучих мышей. Гриффин также был автором самого термина «эхолокация», придуманного им по аналогии с термином «радиолокация»[4].

[править] Эхолокация у животных

Считается, что эхолокация у животных развилась в ходе эволюции как замена зрению там, где оно было бесполезно (в глубоких пещерах и глубинах океанов)[5].

[править] Эхолокация у летучих мышей

15 различных видов летучих мышей

Из животных наиболее хорошо овладели эхолокацией летучие мыши. Поскольку они охотятся ночью, они используют эхолокацию вместо зрения. При помощи эхолокации они получают информацию не только о существовании объекта, но и о расстоянии до него, его размере и типе его поверхности (кожа, камень или растение). Большая их часть является насекомоядными, при помощи эхолокации они охотятся на комаров, которых они ловят по две штуки в секунду[1]. В ходе эволюции у разных летучих мышей развились разные эхолокаторы. У подковоносов (которые, вдобавок, испускают звуковые сигналы для эхолокации через нос, а не через рот) сигналы являются короткими (50-100 мс.) ультразвуковыми посылками на частоте 81-82 кГц. А под конец сигнала частота падает до 10-14 кГц. У гладконосов механизм эхолокации совершенно другой. У них сигнал длится 2-5 мс., причем даже будучи таким коротким, на протяжении подачи сигнала он резко меняет частоту — у некоторых видов от 130 до 30-40 кГц[6].

Испускаемые летучими мышами звуковые сигналы полностью ультразвуковые. Именно поэтому эти сигналы обнаружили относительно поздно. Малая длина волны такого звука даёт летучим мышам возможность получать эхо от крайне маленьких объектов (к примеру, таким способом они могут в темноте обнаружить существование проволоки длинной 0,1 миллиметра)[1].

Некоторые летучие мыши с помощью эхолокации могут охотиться даже на рыб, находящихся в воде. Долгое время было загадкой, как они отличают эхо от рыбы от эха от воды, как выяснилось, это стало возможным благодаря наполненному воздухом плавательному пузырю рыб, который и выдаёт их для летучих мышей[1].

[править] Эхолокация у других животных

Эхолокацией также научились пользоваться некоторые жертвы летучих мышей. В частности, некоторые поедаемые ими бабочки (например, совки) особенно хорошо слышат звуки на тех частотах, на которых испускают ультразвук для эхолокации летучие мыши. Аналогичной способностью обладают собаки, именно благодаря этому очень редко летучим мышам-вампирам, нападающим на людей и животных, почти не удаётся заставать врасплох собак. А другие бабочки используют ультразвуковые сигналы в качестве помех, мешающих летучим мышам их обнаружить с помощью эхолокации[7].

Зубатые киты, в том числе дельфины, используют в разных условиях два типа эхолокации — над водой они издают обычные звуковые сигналы, а под водой пользуются ультразвуком. С помощью эхолокации одни киты предупреждают других о препятствия или добыче на их пути. Лучше всего её освоили глубоководные киты и стайные дельфины. Для них эхолокация — основной метод ориентировки под водой[8].

[править] Использование людьми

Метод эхолокации

Эхолокация может оказать помощь слепым людям. Уже имелись и тестировались специальные устройства в виде наушников, которые работают также, как работают эхолокаторы летучих мышей — излучая ультразвук и получая ответное эхо. Эхо переносится в звуковой диапазон, звуки в котором может слышать человек, после чего отправляется несущему наушники человеку. Потренировавшись, человек с этим инструментом должен получить возможность своеобразно «видеть» окружающий мир с помощью эхолокации[7].

[править] Примечания

  1. 1,0 1,1 1,2 1,3 Богданов, 1986, с. 122
  2. Морозов, 1987, с. 30
  3. Морозов, 1987, с. 31
  4. Морозов, 1987, с. 32
  5. Морозов, 1987, с. 33
  6. Морозов, 1987, с. 35
  7. 7,0 7,1 Богданов, 1986, с. 126
  8. Редактор Игорь Резько Животные. — Litres, 2014. — С. 94. — ISBN 5457540316.

[править] Литература

  • Богданов, К. Ю. Живые локаторы // Физик в гостях у биолога. — Рипол Классик, 1986. — 144 с. — (Библиотечка «Квант» (Том 49)). — ISBN 5458260422.
  • Морозов, В. П. Занимательная биоакустика. — 2-е, дополненное и переработанное. — М.: Знание, 1987. — С. 30-36. — 208 с.
Персональные инструменты
Пространства имён

Варианты
Действия
Навигация
Инструменты