Ultrazvuk a netopiere

Počujeme len šušťanie krídel, ale v skutočnosti v podzemnom príbytku znie monštruózne refrén ... Jan Lindblad. Na okraji Goatsin

Dokážete si predstaviť, čo je to hrozný hluk by vás zasiahnuť, keď sa náhle medzi tisíckami leteckých motorov, ktoré pracujú na plný výkon? Pravdepodobne si predstaviť takejto situácii je veľmi ťažké. Ale poďme sníva trochu. Ak chcete začať, povedzme, že ste boli v jaskyni, kde je plná netopierov (ale to nie je fantázia). Teraz predpokladajme, že potom, čo sa dostal do jaskyne, zrazu získali schopnosť počuť rad ultrazvukových signálov, teda tých s frekvenciou vyššou ako 20 kHz. Ak by sa stalo, pravdepodobne by musel pohybovať docela nepríjemné. Tie by sa jednoducho omráčený strašnou rev, ktorej zdrojom boli malé okrídlené obyvatelia jaskyne. Skutočnosť, že objem ultrazvukové volá z mnohých druhov netopierov vo vzdialenosti 10 cm od hlavy zvieraťa dosiahne 110-120 decibelov. Približne rovnaký hluk, ale v rozsahu počuteľných frekvencií produkuje motor lietadlo vo vzdialenosti 1 meter. Pre porovnanie je potrebné poznamenať, že úroveň hlasitosti 130 decibelov alebo vyšší spôsobuje bolesť osobe.

Než sme sa vysvetliť úžasné schopnosti netopierov na takú ohlušujúci rev, si niektoré z vlastností ultrazvuku.

Jednou z funkcií ultrazvuku je tá, ktorá môže byť vyžarované vo forme takmer paralelné úzkeho zväzku, zatiaľ čo zvuky počuteľnom rozsahu, spravidla sú emitované vo všetkých smeroch. Toto ultrazvukové vlastnosti vysvetliteľné z hľadiska celkových difrakčných vĺn.

Možnosť tvorby umožňuje ultrazvukové lúče sústrediť energiu v určitom mieste signálu. ultrazvuk intenzita sa zvyšuje v pomere k druhej mocnine frekvencie kmitania, a preto je zvýšenie frekvencie, to je relatívne ľahké získať obrovskú silu ultrazvuku. Avšak, veľké množstvo ultrazvukovej energie sa stráca pri priechode v prostredí, v súvislosti s ktorým je signál rýchlo rozkladá.

Z toho všetkého je zrejmé, prečo netopiere tak ľahko schopné vydávať intenzívne signály vysoká smerovosť. Je tiež zrejmé, že signály budú na intenzite stratená vo vzduchu, nedovoliť zvieratka príležitosti využiť jedného z úžasné spôsoby priestorovej orientácie - echolokácia.

Netopiere sú už dlhú dobu klasickú predmetom štúdia echolokačních zvierat a ich "sonary" stal azda najobľúbenejší predmetom rôznych článkov a publikácií o "patenty prírody", otvorenie príbehu, alebo skôr štúdium echolokácia má takmer 200 rokmi, a siaha až do 90. rokov storočia XVIII.

Profesor na univerzite v talianskom meste Pavia Lazaro Spallanzani už nebol mladý, keď sa prvýkrát začal zaujímať o možnosť nočných zvierat nájsť svoju cestu v tme. Medzi jeho kolegami vedcov v tej dobe to bolo celkom dobre poznám pracuje v rôznych oblastiach vedy.

Spallanzani prvé experimenty vykonané v roku 1793. Po prvé, keď zistili, že netopiere voľne pohybovať v temnej miestnosti, kde aj také zdanlivo bystré nočné zvieratá, ako sú sovy, bezmocná. Spallanzani myslel, že tajomstvo spočíva v extrémnej ostrosť netopierov, čo im umožňuje sa orientovať v úplnej tme. Otestovať svoju hypotézu, že zaslepený nejaké netopiere, prepustil do voľnej prírody. Zbavený zvierat leteli dokonale a dokonca chytiť hmyz.

Spallanzani, presvedčený, že netopiere majú doteraz neznáme pocit, okamžite poslal vedec kolegami listy so žiadosťou o opakovanie experimentov a informovať ho o výsledkoch. Mnohí z nich potvrdili správnosť Spallanzani výskumu. Ale švajčiarsky prírodovedec Charles Zhyurin opakovať Spallanzani experimenty, nezastavil a urobila ďalší krok k odhaleniu tajomstva netopierov. Ukázalo sa, že v prípade, že zvieratá zblízka uši voskom, je: kto nárazu do prekážky. Zhyurin uzavrel: pálky "pozri uši",

Kaloň (Pteropus)

Spallanzani experimenty Zhyurina kontroluje, uistite sa, že ich pravdivosť, dospel k záveru, že prchavý: myš môže dobre robiť bez toho názoru, ale strata sluchu to nevyhnutne vedie k smrti. Aby však bolo možné poskytnúť presvedčivé vysvetlenie schopnosti zvierat, ktoré majú byť vedené pomocou sluchu Spallanzani nemohol. Jeho závery boli čoskoro odmietnutý a neskôr zabudnutý úplne! Odporcovia jeho myšlienok, posmešné "sluchový" Teória, posmešne pýtal: "Ak netopiere vidieť ušami, a nebudú počuť na vlastné oči?"

Najväčší francúzsky vedec Georges Cuvier, že čas, porážať závery Zhyurina a Spallanzani, oznámil jeho špekulatívne teórie. Podľa neho je netopierie krídla sú vysoko citlivé a môže detekovať aj mierne zhustnutia vzduchu, ktorý je vytvorený medzi krídlom a prekážkou. Táto hypotéza Cuvier dostala názov "hmatové teórie", To bol uznaný mnohých vedci a veda existuje už viac ako 100 rokov. Počas celej tejto doby, aby otázky týkajúce sa orientácie netopierov, sa nepridáva žiadne čerstvé fakty. Napriek skutočnosti, že niektorí vedci zriedka pamätal starostlivosť "sluchový teórie"Ich experimenty nešla nad rámec tých, ktoré už boli vykonané a Spallanzani Zhyurinom.

Na začiatku tohto storočia, po tragickej nehode s trans-atlantickej vložkou "gigantický", Mnoho vedci začali si láme hlavu, vytvorenie zariadenia, ktorá zaisťuje alarm lodi, keď sa blíži ľadovca. Nechcem zostať bokom od tohto problému známy americký vynálezca Hiram Maxim, ten, ktorého meno je rýchly-oheň guľomet. Maxim bol prvý, kto navrhol, že netopiere použiť sonar v lete, a navrhuje uplatniť princíp echolocation v zariadení pre detekciu neviditeľné objekty. Chyba Maxim bolo, že sa očakáva, že prítomnosť pálky orientačných signálov nízkofrekvenčného infrazvuku, nie je počuteľný pre ľudské ucho. Zdrojom týchto zvukov, podľa vynálezca, by mohli slúžiť ako mávať krídlami zvierat.

Počas prvej svetovej vojny, francúzsky fyzik Langevin dostal patent pre výrobcov zariadení pre detekciu podvodných objektov pomocou ultrazvukového generátora. V roku 1920, anglická neurophysiologist Hartridge, poznať Langevin doklady predložiť hypotézu, že mechanizmus echolokácia netopierov, pravdepodobne založený na využití ultrazvuku. Avšak hypotéza zostáva hypotéza, pretože experimentálny dôkaz nebolo vykonané.

Nakoniec sa stalo vyjasnilo až v roku 1938. Rozhodujúcu úlohu v začatí spolupráce zástupcov rôznych vedy - fyziku a biológiu. Krátko predtým, v laboratóriu Fakulty fyziky, Harvard University profesor Pearce navrhol zariadenie na prevádzanie vysokofrekvenčných zvukové vibrácie na nízkych frekvenciách počuteľného pre ľudské ucho. Po učenie o existencii akustickým detektorom - bolo meno tohto zariadenia - biológie študent na tej istej univerzite Donald Griffin kedysi priviedol do laboratória Pierce klietky s netopiermi. Boli široko používaný v Spojených štátoch malého hnedého netopiera a veľké hnedej kože. Ak je mikrofón poslaný do detektora bunky, z reproduktora na vedcov napadol ohlušujúci prúd praskanie zvuky. To je jasné, že netopiere vysielajú signály vo frekvenčnom rozsahu, ležiace nad prahom ľudského sluchu.

Pierce Prístroj bol navrhnutý tak, že si môžete nastaviť ozvučenie frekvencia intenzita, ak je to nutné. Prostredníctvom výskumu, Griffin a Pierce zistené, že frekvencia zvukov emitovaných netopierov v lete, sa pohybujú v rozmedzí 30- 70 kHz, a s vysokou intenzitou signálu dosiahnuť v rozmedzí 45-50 kHz. Okrem toho vedci zistili, že zvieratá nie sú nepretržite vydávať zvuky a krátke trvanie pulzu 1-2 milisekúnd.

Krátko potom, Griffin a Galambos vykonali sériu experimentov, ktoré ukázali, že zbavujú pálku dobre možné prechádzať medzi prekážkami môžete nielen upchávaniu vlastným ušiam, ale aj pevne zavrel ústa. Tieto experimenty potvrdili raz vyjadrené Hartridge hypotézu o prítomnosti netopierov ultrazvukových vĺn signálu a ich použitie pre orientáciu v priestore.