Ултразвук и прилепи

Чуваме само шумоленето на крилата, но всъщност в подземен жилище звучи чудовищно хор ... Jan Линдблад. На ръба на Goatsin

Можете ли да си представите какво ужасен шум ще ви удари, ако изведнъж се озова сред хилядите авиационни двигатели, които работят при пълен капацитет? Вероятно си представим такава ситуация е много трудно. Но нека да си въобразявате малко. За да започнете, да речем, че са били в една пещера, където е пълно с прилепи (все пак, това не е фантазия). Сега предполагам, че след като влезе в пещерата, изведнъж придобива способността да се чуе от порядъка на ултразвукови сигнали, тоест тези с честота над 20 килохерца. Ако това се случи, най-вероятно би трябвало да се движат доста неприятно. Може би просто да бъде поразен от ужасен рев, източник на които са малки крилати обитатели на пещерата. Фактът, че обемът на ултразвукова плаче на много видове прилепи на разстояние 10 cm от главата на животното достигне 110-120 децибела. Приблизително същата шум, но в звуковия честотен обхват произвежда авиационен двигател на разстояние от 1 метър. За сравнение следва да се отбележи, че нивото на обем от 130 децибела или над причинява човек болка.

Преди да се обясни на невероятните способности на прилепите към такъв оглушителен писък, не забравяйте, някои от свойствата на ултразвук.

Една от функциите на ултразвук е тази, която може да се излъчва под формата на почти паралелно тесен лъч, а звуците на обхвата на чуваемост, като правило, се излъчват във всички посоки. Това ултразвуковите свойства обяснимо от гледна точка на общите дифракционни вълни.

Възможността за образуване позволява ултразвукови лъчи да се фокусират енергията в определено местоположение на сигнала. интензивност ултразвук увеличава пропорционално на квадрата на честота на трептене и следователно, увеличаване на честотата, е сравнително лесно да се получи огромна власт ултразвук. Въпреки това, голяма част от ултразвукова енергия се губи по време на преминаването в околната среда, във връзка с които сигналът се разпада бързо.

От всичко това става ясно, защо прилепите така лесно могат да излъчват силни сигнали висока насоченост. Също така е ясно, че сигналите ще бъдат загубени в интензитета във въздуха, не позволява малки възможности за животни, за да се възползват от една от най-невероятни начини за пространствена ориентация - ехолокация.

Прилепите отдавна са класически обект на изследване на ехолокация животни и тяхното "сонари" стане може би най-популярната тема на различни статии и публикации в областта на "патенти на природата", откриването на историята, или по-скоро, изучаването на ехолокация има почти 200 години, и датира от 90-те години на ХVIII век.

Професор от университета в италианския град Павия Лазаро Spallanzani вече не е млад, когато той за пръв път се интересуват от способността на нощни животни намерят пътя си в тъмното. Сред колегите си учен по това време тя е доста добре познат работи в различни области на науката.

Spallanzani първите експерименти, проведени през 1793. На първо място, той открил, че прилепите да се движат свободно в тъмна стая, в която дори такива привидно любителите на нощните животни като бухали, безпомощен. Spallanzani мислех, че тайната се крие в изключителна рязкост на прилепите, което им позволява да се движите в пълен мрак. За да тествате своята хипотеза, той заслепен някои прилепи, да ги пусна на свобода в природата. Лишени от животни те летяха перфектно и дори хвана насекоми.

Spallanzani, убеден, че прилепите са непознати досега чувство, веднага изпратил учен колеги писма с молба да повтори експериментите и го информира за резултатите. Много от тях са потвърдили правилността на изследвания Spallanzani. Но швейцарския натуралист Чарлз Zhyurin, повторете Spallanzani експерименти, не спря и направи още една крачка към разкриване на тайните на прилепи. Оказа се, че ако животните се запушат ушите си с восък, той се: начало блъскане в препятствия. Zhyurin заключава: прилепи "виж ушите",

Летяща лисица (Pteropus)

Spallanzani експерименти Zhyurina проверени, се уверете, че на тяхната истинност, стигат до заключението, че летливите вещества: мишката може добре да разчита на мнението, но загубата на слуха, че неизбежно води до смърт. Въпреки това, за да даде убедително обяснение за способността на животните да се ръководи с помощта на слуха Spallanzani не можеше. Неговите заключения скоро бяха отхвърлени и по-късно забравени напълно! Противниците на неговите идеи, подигравателни "слухов" теория, подигравателно попита: "Ако прилепи виждат с ушите си, и няма да те чуе със собствените си очи?"

Най-големият френски учен Жорж Кювие, че времето, побеждавайки заключенията Zhyurina и Spallanzani, съобщи неговият спекулативна теория. Според него, крила на прилеп са силно чувствителни и могат да открият дори леко сгъстяване на въздуха, който се образува между крилото и препятствието. Тази хипотеза Кювие получил името "тактилни теория", Тя е призната от много учени и наука съществува от повече от 100 години. През целия този период, на въпросите, свързани с ориентацията на прилепи, беше не да добавя нови факти. Въпреки факта, че някои изследователи рядко помнят грижи "слухови теория"Техните експерименти не надхвърлят тези, които вече са били извършени и Spallanzani Zhyurinom.

В началото на този век, след трагичния инцидент с трансатлантическа лайнер "титаничен", Много учени започнаха да багажник мозъка си върху създаването на устройство, което изпълнява аларма кораб при приближаване на айсберга. Аз не остана настрана от този проблем, известен американски изобретател Хирам Максим, този, чието име е пистолет скорострелно машина. Максим е първият, който предполага, че прилепите използват сонар в полет, и предложи да се приложи принципът на ехолокация в устройството за откриване на невидими обекти. Грешка Maxim е, че очаква присъствието на прилепи ориентация сигнали на ниска честота инфразвук, не звуков за човешкото ухо. Източникът на тези звуци, според изобретателя, може да послужи като пляскащи крила животни.

По време на Първата световна война, френският физик Langevin получи патент за производителя на устройството за откриване на подводни обекти, използващи генератор на ултразвук. През 1920 г. английският неврофизиолог Hartridge, знаейки, вестниците Langevin предложи хипотезата, че механизмът на ехолокация в прилепи, най-вероятно на базата на използването на ултразвук. Въпреки това, хипотезата остава хипотеза, тъй като не е направено експерименталния материал.

Накрая въпросът изчистени само през 1938. Решаващата роля в откриването на съдействието на представители на различни науки - физика и биология. Малко преди това, в лабораторията на Физическия факултет на Харвардския университет професор Пиърс проектиран устройство за превръщане на високочестотни звукови вибрации в ниска честота доловим за човешкото ухо. При изучаването на съществуването на детектор на звука - беше името на това устройство - студент по биология в същия университет Доналд Грифин веднъж доведен до лабораторията Пиърс гръдния с прилепи. Те са били широко използвани в САЩ малко кафяв прилеп и голямата кафява кожа. Когато микрофонът е изпратено до клетката на детектор, от високоговорителите на учените нападнат оглушителния поток от пращящите звуци. Тя се превърна в повече от ясно, че прилепите излъчват сигнали в честотния обхват лежи над прага на човешкия слух.

Пиърс Устройството е проектирано така, че можете да зададете разпространението на звуковите интензивност честота, ако е необходимо. Чрез изследвания, Грифин и Пиърс установено, че честотата на звуците, излъчени от прилепи в полет, са в диапазона 30- 70 KHz на и високо интензивни сигнали достигат от порядъка на 45-50 кХц. Освен това, учените са открили, че животните не се непрекъснато излъчват звуци и продължителност кратък импулс от 1-2 милисекунди.

Малко след това, Грифин и Галамбош провежда серия от експерименти, които доказват, че лишават от прилеп и е възможно да се движите сред пречките не може просто запушване на ушите си, но също така и плътно затваряне на устата му. Тези експерименти потвърждават веднъж изразени Hartridge хипотеза за наличието на прилепи на ултразвукови вълни сигнал и тяхното използване за ориентация в пространството.