USG i nietoperzy

Słyszymy tylko szelest skrzydeł, ale faktycznie w podziemnej siedzibie brzmi refren potwornego ... Jan Lindblad. Na krawędzi Goatsin

Można sobie wyobrazić, co straszny hałas uderzy cię, jeśli nagle znalazł się wśród tysięcy silników lotniczych, które działają na pełnych obrotach? Sobie wyobrazić takiej sytuacji jest bardzo trudne. Ale bądźmy fantazjować trochę. Aby rozpocząć, powiedzmy, że byli w grocie, gdzie jest pełne nietoperzy (jednak nie jest to fantazja). Załóżmy teraz, że po dostał się do jaskini, nagle uzyskał zdolność słyszenia zakres sygnałów ultradźwiękowych, czyli tych, z częstotliwością powyżej 20 kHz. Jeśli to się stało, prawdopodobnie musiałby przejść dość nieprzyjemny. Można byłoby po prostu oszołomiony straszliwym rykiem, którego źródłem były małe skrzydlate mieszkańcy jaskini. Fakt, że ilość ultradźwiękowych płacze wielu gatunków nietoperzy w odległości 10 cm od głowy zwierzęcia sięga 110-120 decybelach. W przybliżeniu taka sama, ale hałas w słyszalnym zakresie częstotliwości wytwarza silnik samolotu z odległości 1 metra. Dla porównania należy zauważyć, że poziom głośności 130 decybeli lub powyżej powoduje ból osoby.

Zanim wyjaśnimy niesamowite zdolności nietoperzy do takiego ogłuszającego krzyku, pamiętaj niektóre właściwości ultradźwięków.

Jedną z cech ultradźwięków jest to, co może być wypromieniowana w postaci prawie równoległej wiązki wąskie, natomiast dźwięki zakresie słyszalnym, co do zasady, są emitowane we wszystkich kierunkach. Te właściwości ultradźwiękowe wytłumaczyć w kategoriach ogólnych fal dyfrakcyjnych.

Możliwość tworzenia wiązek ultradźwiękowych pozwala skupić energię w określonym sygnałem lokalizacji. natężenie ultradźwięków wzrasta proporcjonalnie do kwadratu częstotliwości drgań, a zatem zwiększenie częstotliwości, to stosunkowo łatwo jest uzyskać ogromne energii ultradźwięków. Jednak duża ilość energii ultradźwiękowej jest tracone podczas przejścia w środowisku, w związku z którym sygnał rozpada się bardzo szybko.

Z tym wszystkim jest oczywiste, dlaczego nietoperze tak łatwo w stanie emitować sygnały są intensywne wysokiej kierunkowości. Oczywiste jest również, że sygnały zostaną utracone na intensywności w powietrzu, nie pozwalając małe zwierzęta możliwości skorzystania z jednej z niezwykłych sposobów orientacji przestrzennej - echolokacji.

Nietoperze dawna klasyczny przedmiot badań zwierząt i ich echolokacyjnych "sonary" może stać się najpopularniejszym przedmiotem licznych artykułów i publikacji dotyczących "patenty natury", otwarcie tej historii, a raczej studium echolokacji ma prawie 200 lat, a sięga lat 90-tych XVIII wieku.

Profesor na Uniwersytecie w włoskim mieście Pawia Lazaro Spallanzani nie był już młody, gdy po raz pierwszy zainteresował się zdolność zwierząt nocnych odnaleźć drogę w ciemności. Wśród jego kolegów naukowca w tym czasie było dość dobrze znane utwory w różnych dziedzinach nauki.

Spallanzani pierwsze eksperymenty przeprowadzone w 1793 r. Po pierwsze, okazało się, że nietoperze swobodnie poruszać się w ciemnym pomieszczeniu, w którym nawet tak pozornie zapaleni nocne zwierzęta, takie jak sowy, bezradny. Spallanzani myślał, że tajemnica tkwi w ekstremalnej ostrości nietoperzy, co pozwala im poruszać się w całkowitej ciemności. Aby przetestować swoją hipotezę, że oślepiony niektóre nietoperze, wydała je na wolność. Pozbawiony zwierząt lecieli doskonale i nawet łapać owady.

Spallanzani, przekonany, że nietoperze mają nieznaną dotąd sens, natychmiast wysłał naukowiec kolegów listów z prośbą o powtórzenie eksperymentów i poinformować go o wynikach. Wiele z nich potwierdziły prawidłowość badań Spallanzani. Ale szwajcarski przyrodnik Charles Zhyurin powtórzyć eksperymenty Spallanzani, nie zatrzymał się i zrobił kolejny krok w kierunku ujawniania tajemnic nietoperzy. Okazało się, że jeśli zwierzęta zamknąć uszy woskiem, to: start wpadając na przeszkody. Zhyurin stwierdził: nietoperze "zobacz uszy",

Flying Fox (Pteropus)

Spallanzani eksperymenty sprawdzane Zhyurina, upewnić się o ich prawdziwości, doszli do wniosku, że lotny: mysz może dobrze zrobić bez widoku, ale utrata słuchu to nieuchronnie prowadzi do śmierci. Jednak, aby dać przekonujące wyjaśnienie zdolność zwierząt do być prowadzony za pomocą słuchu Spallanzani nie mógł. Jego wnioski zostały odrzucone, a wkrótce potem zupełnie zapomniane! Przeciwnicy jego pomysłów, szydząc "słuchowy" Teoria, kpiąco zapytał: "Jeśli nietoperze zobaczyć uszami, a nie usłyszeć na własne oczy?"

Największy francuski naukowiec Georges Cuvier, że czas, pokonując wnioski Zhyurina i Spallanzani, ogłosił swoją teorię spekulacyjnego. Według niego, skrzydła nietoperzy są bardzo wrażliwe i mogą wykryć nawet niewielkie zgrubienie powietrza, który powstaje pomiędzy skrzydłem a przeszkodą. Hipoteza ta otrzymała nazwę Cuvier "teoria dotykowe"To zostało uznane przez wielu naukowców i nauki istnieje od ponad 100 lat. Przez cały ten okres, do kwestii związanych z orientacją nietoperzy, to nie było żadnych nowych faktów dodawania. Pomimo faktu, że niektórzy badacze rzadko pamiętał opieki "teoria słuchowe"Ich eksperymenty nie wykracza poza te, które zostały już przeprowadzone i Spallanzani Zhyurinom.

Na początku tego wieku, po tragicznym wypadku z transatlantyckiego liniowca "tytaniczny"Wielu naukowców zaczęło głowią nad stworzenia urządzenia, które wykonuje alarm statek podczas zbliżania się do góry lodowej. I nie zatrzymać się na bok od tego problemu znany amerykański wynalazca Hiram Maxim, ten, którego nazwa jest maszyna rapid-fire gun. Maxim był pierwszym, który zasugerował, że nietoperze użyciu sonaru w locie, i zaproponował, aby zastosować zasadę echolokacji w urządzeniu do wykrywania niewidocznych obiektów. Błąd Maxim było oczekiwać, że obecność sygnałów orientacji nietoperze o niskiej częstotliwości infradźwięków, nie słyszalne dla ludzkiego ucha. Źródłem takich dźwięków, według wynalazcy, może służyć jako trzepotanie skrzydłami zwierząt.

W czasie pierwszej wojny światowej, francuski fizyk Langevin otrzymał patent producenta urządzenia do wykrywania obiektów podwodnych z zastosowaniem generatora ultradźwięków. W 1920 roku, neurofizjolog English Hartridge, wiedząc papiery Langevin wysunął hipotezę, że mechanizm echolokacji w nietoperze, prawdopodobnie w oparciu o wykorzystanie ultradźwięków. Jednak hipoteza pozostaje hipotezą, ponieważ dowody eksperymentalne nie zostało zrobione.

Wreszcie sprawa wyjaśniona dopiero w 1938 roku. Decydującą rolę w otwarciu współpracy przedstawicieli różnych nauk - fizyki i biologii. Krótko przed tym, w laboratorium Wydziału Fizyki, Uniwersytet Harvarda profesor Pearce zaprojektowane urządzenie do konwersji drgania dźwiękowe o wysokiej częstotliwości w niskiej częstotliwości słyszalnych dla ludzkiego ucha. Na wieść o istnieniu detektor dźwięku - to nazwa tego urządzenia - student biologii na tej samej uczelni Donald Griffin raz przyniósł do laboratorium Pierce klatki z nietoperzami. Były one szeroko stosowane w Stanach Zjednoczonych małego brązowego bat i wielkiej brązowej skóry. Gdy mikrofon jest wysyłany do komórki detektora, z głośnika na naukowców zaatakowały ogłuszający strumień trzaski. Stało się oczywiste, że nietoperze emitują sygnały w zakresie częstotliwości leżące powyżej progu słyszalności ludzkiego.

Pierce Urządzenie zostało zaprojektowane w taki sposób, że można ustawić rozkład częstotliwości natężenie dźwięku, jeśli to konieczne. Poprzez badania, Griffin i Pierce uznał, że częstotliwość dźwięków emitowanych przez nietoperzy w locie, są w przedziale 30- 70 kHz, a sygnały o wysokiej intensywności osiągnięcia w zakresie 45-50 kHz. Co więcej, naukowcy odkryli, że zwierzęta nie są nieustannie emitują dźwięki i krótki czas trwania impulsu 1-2 milisekund.

Wkrótce potem, Griffin i Galambos przeprowadzili serię eksperymentów, które dowiodły, że pozbawiają bat również możliwe, aby poruszać się między przeszkodami nie można po prostu podłączenie jej uszy, ale również szczelnie zamykając usta. Te doświadczenia potwierdzają hipotezę, gdy wyrażone Hartridge o obecności nietoperze ultradźwiękowego sygnału fali i ich zastosowania do orientacji w przestrzeni.