Ultrazvuk a netopýři

Slyšíme jen šustění křídel, ale ve skutečnosti v podzemním příbytku zní monstrózní refrén ... Jan Lindblad. Na okraji Goatsin

Dokážete si představit, co je to hrozný hluk by vás zasáhnout, když se náhle mezi tisíci leteckých motorů, které pracují na plný výkon? Pravděpodobně si představit takové situaci je velmi obtížné. Ale pojďme sní trochu. Chcete-li začít, řekněme, že jste byli v jeskyni, kde je plná netopýrů (ale to není fantazie). Nyní předpokládejme, že poté, co se dostal do jeskyně, najednou získali schopnost slyšet řadu ultrazvukových signálů, tedy těch s frekvencí vyšší než 20 kHz. Pokud by se stalo, pravděpodobně by musel pohybovat docela nepříjemné. Ty by se prostě omráčen strašlivou řev, jejímž zdrojem byly malé okřídlené obyvatelé jeskyně. Skutečnost, že objem ultrazvukové volá z mnoha druhů netopýrů ve vzdálenosti 10 cm od hlavy zvířete dosáhne 110-120 decibelů. Přibližně stejný hluk, ale v rozsahu slyšitelných frekvencí produkuje motor letadlo ve vzdálenosti 1 metr. Pro srovnání je třeba poznamenat, že úroveň hlasitosti 130 decibelů nebo vyšší způsobuje bolest osobě.

Než jsme se vysvětlit úžasné schopnosti netopýrů na takovou ohlušující řev, si některé z vlastností ultrazvuku.

Jednou z funkcí ultrazvuku je ta, která může být vyzařováno ve formě téměř paralelní úzkého svazku, zatímco zvuky slyšitelném rozsahu, zpravidla jsou emitovány ve všech směrech. Toto ultrazvukové vlastnosti vysvětlitelné z hlediska celkových difrakčních vln.

Možnost tvorby umožňuje ultrazvukové paprsky soustředit energii v určitém místě signálu. ultrazvuk intenzita se zvyšuje v poměru k druhé mocnině frekvence kmitání, a proto je zvýšení frekvence, to je relativně snadné získat obrovskou sílu ultrazvuku. Nicméně, velké množství ultrazvukové energie se ztrácí při průchodu v prostředí, v souvislosti se kterým je signál rychle rozkládá.

Z toho všeho je zřejmé, proč netopýři tak snadno schopné vydávat intenzivní signály vysoká směrovost. Je také zřejmé, že signály budou na intenzitě ztracena ve vzduchu, nedovolit zvířátka příležitosti využít jednoho z úžasné způsoby prostorové orientace - echolokace.

Netopýři jsou již dlouhou dobu klasickou předmětem studia echolokačních zvířat a jejich "sonary" stal snad nejoblíbenější předmětem různých článků a publikací o "patenty přírody", otevření příběhu, nebo spíše studium echolokace má téměř 200 lety, a sahá až do 90. let století XVIII.

Profesor na univerzitě v italském městě Pavia Lazaro Spallanzani už nebyl mladý, když se poprvé začal zajímat o možnost nočních zvířat najít svou cestu ve tmě. Mezi jeho kolegy vědce v té době to bylo docela dobře znám pracuje v různých oblastech vědy.

Spallanzani první experimenty provedeny v roce 1793. Za prvé, když zjistili, že netopýři volně pohybovat v temné místnosti, kde i takové zdánlivě bystré noční zvířata, jako jsou sovy, bezmocná. Spallanzani myslel, že tajemství spočívá v extrémní ostrost netopýrů, což jim umožňuje se orientovat v naprosté tmě. Otestovat svou hypotézu, že zaslepený nějaké netopýry, propustil do volné přírody. Zbaven zvířat letěli dokonale a dokonce chytit hmyz.

Spallanzani, přesvědčen, že netopýři mají dosud neznámé pocit, okamžitě poslal vědec kolegy dopisy s žádostí o opakování experimentů a informovat ho o výsledcích. Mnozí z nich potvrdily správnost Spallanzani výzkumu. Ale švýcarský přírodovědec Charles Zhyurin opakovat Spallanzani experimenty, nezastavil a udělala další krok k odhalení tajemství netopýrů. Ukázalo se, že v případě, že zvířata zblízka uši voskem, je: kdo nárazu do překážky. Zhyurin uzavřel: pálky "viz uši",

Kaloň (Pteropus)

Spallanzani experimenty Zhyurina kontroluje, ujistěte se, že jejich pravdivost, dospěl k závěru, že těkavý: myš může dobře dělat bez toho názoru, ale ztráta sluchu to nevyhnutelně vede ke smrti. Aby však bylo možné poskytnout přesvědčivé vysvětlení schopnosti zvířat, které mají být vedeny pomocí sluchu Spallanzani nemohl. Jeho závěry byly brzy odmítnut a posléze zapomenutý úplně! Odpůrci jeho myšlenek, posměšné "sluchový" Teorie, posměšně ptal: "Pokud netopýři vidět ušima, a nebudou slyšet na vlastní oči?"

Největší francouzský vědec Georges Cuvier, že čas, porážet závěry Zhyurina a Spallanzani, oznámil jeho spekulativní teorie. Podle něj je netopýří křídla jsou vysoce citlivé a může detekovat i mírné zhoustnutí vzduchu, který je vytvořen mezi křídlem a překážkou. Tato hypotéza Cuvier dostala název "hmatové teorie", To byl uznán mnoha vědci a věda existuje již více než 100 let. Během celé této doby, aby otázky týkající se orientace netopýrů, se nepřidává žádné čerstvé fakta. Navzdory skutečnosti, že někteří vědci zřídka pamatoval péči "sluchový teorie"Jejich experimenty nešla nad rámec těch, které již byly provedeny a Spallanzani Zhyurinom.

Na počátku tohoto století, po tragické nehodě s trans-atlantické vložkou "gigantický", Mnoho vědci začali si láme hlavu, vytvoření zařízení, která zajišťuje alarm lodi, když se blíží ledovce. Nechci zůstat stranou od tohoto problému známý americký vynálezce Hiram Maxim, ten, jehož jméno je rychlý-oheň kulomet. Maxim byl první, kdo navrhl, že netopýři použít sonar v letu, a navrhuje uplatnit princip echolocation v zařízení pro detekci neviditelné objekty. Chyba Maxim bylo, že se očekává, že přítomnost pálky orientačních signálů nízkofrekvenčního infrazvuku, není slyšitelný pro lidské ucho. Zdrojem těchto zvuků, podle vynálezce, by mohly sloužit jako mávat křídly zvířat.

Během první světové války, francouzský fyzik Langevin obdržel patent pro výrobce zařízení pro detekci podvodních objektů pomocí ultrazvukového generátoru. V roce 1920, anglická neurophysiologist Hartridge, znát Langevin doklady předložit hypotézu, že mechanizmus echolokace netopýrů, pravděpodobně založený na využití ultrazvuku. Avšak hypotéza zůstává hypotéza, protože experimentální důkaz nebylo provedeno.

Nakonec se stalo vyjasnilo teprve v roce 1938. Rozhodující roli v zahájení spolupráce zástupců různých vědy - fyziku a biologii. Krátce předtím, v laboratoři Fakulty fyziky, Harvard University profesor Pearce navrhl zařízení pro převádění vysokofrekvenčních zvukové vibrace na nízkých frekvencích slyšitelného pro lidské ucho. Po učení o existenci akustickým detektorem - bylo jméno tohoto zařízení - biologie student na téže univerzitě Donald Griffin kdysi přivedl do laboratoře Pierce klece s netopýry. Byly široce používán ve Spojených státech malého hnědého netopýra a velké hnědé kůže. Pokud je mikrofon poslán do detektoru buňky, z reproduktoru na vědců napadl ohlušující proud praskání zvuky. To je jasné, že netopýři vysílají signály ve frekvenčním rozsahu, ležící nad prahovou hodnotou lidského sluchu.

Pierce Přístroj byl navržen tak, že si můžete nastavit ozvučení frekvence intenzita, pokud je to nutné. Prostřednictvím výzkumu, Griffin a Pierce zjištěno, že frekvence zvuků emitovaných netopýrů v letu, se pohybují v rozmezí 30- 70 kHz, a s vysokou intenzitou signálu dosáhnout v rozmezí 45-50 kHz. Kromě toho vědci zjistili, že zvířata nejsou nepřetržitě vydávat zvuky a krátké trvání pulsu 1-2 milisekund.

Krátce poté, Griffin a Galambos provedli sérii experimentů, které ukázaly, že zbavují pálku dobře možné procházet mezi překážkami můžete nejen ucpávání vlastním uším, ale také pevně zavřel ústa. Tyto experimenty potvrdily jednou vyjádřeno Hartridge hypotézu o přítomnosti netopýrů ultrazvukových vln signálu a jejich použití pro orientaci v prostoru.