Ultrazvuka i palicama

Čujemo samo šuštanje krila, ali zapravo u podzemnoj boravište zvuči monstruozno refren ... Jan Lindblad. Na rubu Goatsin

Možete li zamisliti kakav je buku bi udariti ako se iznenada našao među hiljadama motora zrakoplova koji rade punim kapacitetom? Vjerovatno zamisliti takvo stanje je vrlo teško. Ali hajde da maštaju malo. Za početak, recimo da su bili u pećini, gdje je puna šišmiša (međutim, to nije fantazija). Sada pretpostavimo da je, nakon što je u pećinu, odjednom stekli sposobnost da čuju niz ultrazvučnih signala, to jest, oni s frekvencijom iznad 20 kiloherca. Ako se to dogodilo, verovatno bi morao da potez zaista nezgodan. Ti bi biti jednostavno zapanjen strašan urlik, od kojih izvora su mali krilati stanovnici pećine. Činjenica da je obim ultrazvučnog plače mnogih vrsta šišmiša na udaljenosti od 10 centimetara od glave životinje dostiže 110-120 decibela. Otprilike u isto buke, ali u zvučni frekventnom opsegu proizvodi motor aviona na udaljenosti od 1 metar. Za usporedbu treba napomenuti da je nivo zvuka od 130 decibela ili više uzrokuje bol osoba.

Prije nego što objasnimo nevjerovatan sposobnosti šišmiša na tako zaglušujući vrisak, se nekih svojstava ultrazvuka.

Jedna od karakteristika ultrazvuka je u tome što se može zrači u obliku gotovo paralelnih uskih zrak, dok je zvuk zvučnog opsega, po pravilu, emituju se u svim pravcima. Ovaj ultrazvuk svojstva objasniti u smislu ukupnog difrakcije valova.

Mogućnost formiranja omogućuje ultrazvučnog grede da se fokusiraju energiju na određenoj lokaciji signala. intenzitet ultrazvuka povećava proporcionalno kvadratu frekvencije oscilacija, a samim tim, povećanje učestalosti, to je relativno lako dobiti ogromne ultrazvuk moć. Međutim, veliki broj ultrazvučnih energije gubi vreme prolaska u okruženju, u vezi s kojim je signal brzo raspada.

Iz svega ovoga je jasno zašto su šišmiši tako lako mogu da emituju intenzivne signale visoke usmjerenosti. Jasno je i da će se signali se izgubiti na intenzitetu u zraku, ne dozvoljavajući malo životinja mogućnosti da iskoriste jedan od neverovatne načine prostorne orijentacije - eholokaciju.

Šišmiši su odavno klasičan predmet proučavanja eholokacije životinja i njihovih "sonari" postati možda najpopularniji predmet raznih članaka i publikacija o "patente prirode". otvaranje priče, odnosno proučavanje eholokacijski ima skoro 200 godina, a datira još iz 90-ih godina XVIII vijeka.

Profesor na Univerzitetu u talijanskom gradu Pavia Lazaro Spallanzani više nije bio mlad kada je prvi put postao zainteresovan za sposobnost noćne životinje pronaći svoj put u mraku. Među njegove kolege naučnik u to vrijeme je bio prilično dobro poznata djela u različitim oblastima nauke.

Spallanzani prvi eksperimenti koji su izvedeni 1793. godine. Prvo, otkrio je da su šišmiši se slobodno kreće u mračnoj sobi, u kojoj čak i tako naizgled žele noćne životinje poput sove, bespomoćan. Spallanzani mislio da je tajna leži u ekstremnim oštrinu šišmiša, što im omogućava da se krećete u potpunom mraku. Da bi testirali svoju hipotezu, on je zaslijepljen nekim palicama, objavio ih u divljinu. Lišen životinja su leteli savršeno, pa čak i uhvatiti insekte.

Spallanzani, uvjeren da šišmiši imaju do tada nepoznati osjećaj, odmah je poslao kolega naučnik pisama tražeći da ponovi eksperimente i obavijestiti ga o rezultatima. Mnogi od njih su potvrdili ispravnost Spallanzani istraživanja. Ali Swiss prirodnjak Charles Zhyurin, ponavljam Spallanzani eksperimente, nije zaustavio i uzeo još jedan korak prema otkrivanju tajne šišmiša. Ispostavilo se da, ako su životinje zatvoriti svoje uši voskom, to je: start sudaraju na prepreke. Zhyurin zaključio: šišmiša "vidi uši".

Flying fox (Pteropus)

Spallanzani eksperimenti Zhyurina pregledava, pobrinite se za njihovu istinitost, dolazimo do zaključka da je nestabilno: miša mogu dobro učiniti bez pogled, ali gubitak je sluha neminovno dovodi do smrti. Međutim, da bi ubedljivo objašnjenje za sposobnost životinja da se rukovode uz pomoć sluha Spallanzani nije mogao. Njegovi zaključci su ubrzo odbacili i kasnije zaboravio zajedno! Protivnici njegove ideje, rugajući "slušni" teorija, podrugljivo upitao: "Ako šišmiša vide sa ušima, i da će oni ne čuju svojim očima?"

Najveći francuski naučnik Georges Cuvier to vrijeme, pobijedivši zaključke Zhyurina i Spallanzani, najavio je svoju spekulativnu teoriju. Prema njegovim riječima, palica krila su vrlo osjetljivi i mogu otkriti čak i blago zadebljanje zraka koji se formira između krila i prepreka. Ova hipoteza Cuvier je dobila ime "taktilne teorija", To je prepoznat od strane mnogih naučnika i nauke postoji već više od 100 godina. Tokom čitavog ovog perioda, na pitanja koja se odnose na orijentaciju šišmiša, to nije dodavanja svježe činjenice. Uprkos činjenici da neki istraživači rijetko sjetio njegu "auditivni teorija"Njihovi eksperimenti nisu išli dalje od onih koji su već sprovedeni i Spallanzani Zhyurinom.

Početkom ovog stoljeća, nakon tragične nesreće sa trans-atlantske liner "titanski", Mnogi naučnici su počeli da stalak njihov mozak na kreiranje uređaj koji obavlja brod alarm kada se približava ledenog brijega. Ja ne ostati po strani od ovog problema poznatog američkog izumitelj Hiram Maxim, onaj čije je ime brzom mitraljez. Maxim je bio prvi koji je predložio da šišmiši koriste sonar u letu, i predložio da se primijeni princip eholokacije u uređaj za detekciju nevidljivih objektima. Greška Maxim je da očekuje da će prisutnost šišmiša orijentacije signala niskih frekvencija infrazvuka, nema zvučnog za ljudsko uho. Izvor takvih zvukova, prema izumitelju, može poslužiti kao mašući krilima životinja.

Tokom Prvog svjetskog rata, francuski fizičar Langevin dobio patent za proizvođača uređaja za detekciju podvodnih objekata pomoću ultrazvuka generatora. Godine 1920., na engleskom neurofiziolog Hartridge, znajući Langevin papire iznio hipotezu da je mehanizam eholokacije u šišmiša, vjerojatno zasniva na upotrebi ultrazvuka. Međutim, hipoteza ostaje hipoteza, jer eksperimentalnim dokazima nije učinjeno.

Na kraju je stvar razjasniti samo 1938. godine. Odlučujuću ulogu odigrao u otvaranju saradnje predstavnika različitih znanosti - fizike i biologije. Neposredno prije toga, u laboratoriju Fakulteta za fiziku, Sveučilište Harvard profesor Pearce dizajniran uređaj za pretvaranje zvučne vibracije visoke frekvencije u niske frekvencije zvučne za ljudsko uho. Nakon saznanja o postojanju zvuka detektor - je ime ovog uređaja - studenata biologije na istom fakultetu Donald Griffin jednom doveo u laboratoriju Pierce kavez palicama. Oni su naširoko koristi u SAD-u Little Brown palicom i velike smeđe kože. Kada je mikrofon šalju detektora ćeliju, iz zvučnika na naučnici napali zaglušujuću tok pucketanje zvuka. Postalo je jasno da šišmiši emituju signala u frekvencijskom opsegu leži iznad praga sluha ljudi.

Pierce Uređaj je dizajniran tako da možete postaviti distribucija frekvenciju zvuka intenziteta, ako je to potrebno. Kroz istraživanje, Griffin i Pierce je utvrdio da je učestalost zvukova koje emituju šišmiši u letu, u rasponu 30- 70 kHz, i signala visokog intenziteta do u rasponu od 45-50 kHz. Osim toga, naučnici su otkrili da životinje nisu kontinuirano ispuštaju zvukove, i kratkim trajanjem impulsa od 1-2 milisekundi.

Ubrzo nakon toga, Griffin i Galambos proveo niz eksperimenata koji je dokazao da oduzme palicom i moguće kretanje između prepreke ne možete samo uključiti uši, ali i čvrsto zatvara usta. Ovi eksperimenti potvrdili jednom izrazio Hartridge hipoteza o prisustvu šišmiša ultrazvučnog vala signala i njihovo korištenje za orijentaciju u prostoru.