Jedan od važne karakteristike aktivnost slušnog sustava ljudi i životinja je prostorni sluh, tj. orijentacija u prostoru zbog percepcije zvučnih signala. U procesu evolucije razvijene su određene vrste prostornog sluha, koje su životinje i ljudi s velikom točnošću koristili za akustičku orijentaciju u prostoru. Velika većina životinjskih vrsta, uključujući ljude, s prilično razvijenim slušnim sustavom, karakterizirana je prostornom akustičkom orijentacijom uz pomoć pasivno mjesto. Ovu vrstu prostornog sluha karakterizira lokacija izvora zvukova koje emitiraju vanjski objekti. Zahvaljujući pasivnoj lokaciji, biološki objekti uspijevaju lokalizirati položaj sondiranog objekta u vertikalnoj i horizontalnoj ravnini i njegovu udaljenost od tijela. Međutim, pored ove najčešće vrste lokacije, postoji još jedna, vrlo jedinstvena vrsta prostornog sluha, svojstvena samo nekim vrstama životinja - eholokacija.

Eholokacija sastoji se u određivanju prostornog položaja objekta zbog refleksije zvučnih signala koje odašilje sama promatračka životinja od strane ovog objekta. Podaci pokazuju da su životinje s mehanizmom eholokacije sposobne ne samo odrediti prostorni položaj objekta, već i koristiti eholokaciju za prepoznavanje veličine, oblika i materijala predmeta od kojih se reflektira zvučni signal koji emitira sama životinja. Posljedično, mehanizam eholokacije, osim čisto prostornih karakteristika objekta, pruža životinji informacije o njegovim drugim svojstvima, koja su vrlo važna za orijentaciju u vanjskom svijetu.

Pouzdano je poznato da eholokaciju među životinjama koriste svi šišmiši, predstavnici jednog roda voćnih šišmiša, nekoliko vrsta šišmiša iz jugoistočne Azije, jedna vrsta noćnih konja - Guajaro iz Venezuele, po svemu sudeći, svi predstavnici zubatih kitova i jedna vrsta iz red perajaka - kalifornijski morski lav. Iz ovog nabrajanja proizlazi da se eholokacija kao metoda orijentacije na daljinu kod različitih predstavnika kralješnjaka razvila neovisno, filogenetski i ekološki toliko jedni od drugih da se svaka usporedba na prvi pogled može činiti umjetnom i neovlaštenom. Pa ipak, samo takvom usporedbom možemo bolje razumjeti razloge nastanka ove posebne akustične metode kontakta s okolinom.

Prije svega, treba obratiti pozornost na činjenicu da su svi ovi predstavnici, barem dio njihovih aktivan život provodi se u takvim uvjetima u kojima su funkcije vidnog analizatora ograničene ili potpuno eliminirane!

brzaci - One su dnevne kukcojede ptice, ali se gnijezde na visokim stijenama podzemnih špilja, gdje dnevno svjetlo praktički ne prodire. Guajaro I voćni šišmiši - frugivore, također provode dan u njima duboko tamnice i u sumrak izlete na hranu. Za većinu vrsta šišmiša špilje su dom, gdje se odmaraju tijekom dana, razmnožavaju i zimskim snom preživljavaju nepovoljne vremenske uvjete. Dakle, životna potreba za životom u dubokim tamnicama sa stalnim režimom temperature i vlage tijekom svih godišnjih doba, koji, osim toga, predstavlja pouzdano sklonište od brojnih grabežljivaca, poslužila je kao odlučujuća okolnost koja je natjerala kopnene životinje da traže nove sredstva daljinske orijentacije u uvjetima podzemnog svijeta .

Životinje su zauzele novu ekološku nišu, a ako ne prihvatimo to stajalište, onda smo u slijepoj ulici pred pitanjem: zašto druge noćne životinje, primjerice najbliži srodnici šišmiša iz podreda voćnih šišmiša, troše svoje dan otvoreno na drveću, drugi predstavnici reda noćnih teglica, osim Guajaro ili, konačno, sova nisu sudjelovali u eksperimentu prirode u razvoju tako progresivne i nedvojbeno uspješne metode orijentacije u mraku, već su se samo ograničili. poboljšanju vida za noćno gledanje i nekim dodatnim prilagodbama na pasivnu slušnu lokaciju? Naizgled, to je sasvim dovoljno za noćne letove u uvjetima prirodnog svjetla, ali očito nije dovoljno za nesmetano kretanje u apsolutnom mraku zavojitih tamnica

Što se tiče razloga za pojavu eholokacije kod nekih vodenih sisavaca (kitovi zubati i jedna vrsta peraje), koji love ribu uglavnom u danju dana, treba imati na umu tri okolnosti. Prvo, kada prolazi u vodeni okoliš, dnevna svjetlost je podložna raspršenju, pa čak iu najbistrijoj vodi vidljivost je samo ograničena

nekoliko desetaka metara, dok je u blizini morske obale, posebice na ušćima rijeka, vidljivost smanjena na nekoliko centimetara. Drugo, bočni položaj očiju na glavi kitova i nekih peraja sprječava dobra recenzija neposredno ispred životinje koja pliva. Treće, širenje zvuka u vodi na veće udaljenosti od svjetlosti stvara povoljne uvjete za učinkovitije korištenje traženja jata riba i pravovremeno otkrivanje podvodnih prepreka.

Stoga se pojava eholokacije kod životinja može procijeniti kao metoda zamjene vizualne funkcije pod određenim uvjetima.

Sljedeći važan zaključak koji proizlazi iz usporedbe suvremenih oblika života eholocirajućih životinja jest da je korištenje aktivne akustičke lokacije postalo moguće i učinkovitije tek kada su životinje napustile tlo i ovladale zračnim prostorom ili se preselile u vodeni okoliš. Brzo kretanje u slobodnom trodimenzionalnom prostoru stvorilo je povoljne uvjete za širenje akustičnih vibracija i primanje jasnih odjeka od objekata koji se susreću na putu.

Proces poboljšanja eholokacije u funkciji orijentacije na daljinu biološki sustavi uključuje nekoliko uzastopnih faza (slika 4.33).

Podrijetlo njegove pojave može se tražiti u tzv osjećaj prepreke ili nevoljna eholokacija, nalaze kod slijepih osoba. Temelji se na činjenici da slijepa osoba ima vrlo oštar sluh. Stoga podsvjesno percipira zvukove koji se reflektiraju od predmeta koji prate njegovo kretanje. Kada su uši zatvorene ili u prisutnosti vanjske buke, ova sposobnost kod slijepih nestaje. Slični rezultati dobiveni su i kod oslijepljenih albino štakora, koji su nakon opsežnog treninga mogli detektirati prepreke akustičnim putem.

Sljedeća faza je prirodno proizašla iz prethodne - bilo je potrebno namjerno emitirati nekakav akustični signal kako bi se on vratio kao jeka od objekta. Ova faza svjesnog (ljudskog) ili refleksivnog (životinjskog) sondiranja prostora, koja se temelji na korištenju prvobitno komunikacijskih signala, karakterizira početak razvoja optički nepovoljnih životnih uvjeta. Takvi sustavi eholokacije mogu se nazvati nespecijalizirani.

Nakon toga, funkcionalna evolucija krenula je prema stvaranju već specijalizirani sonari(od engleskog so(und) na(vigation) i r(anging) - zvučna navigacija i rangiranje) s odabirom uzoraka posebnih signala, određenim frekvencijskim, vremenskim i amplitudnim karakteristikama namijenjenim čisto lokacijskim svrhama i odgovarajućim promjenama u slušnom sustav.

Među postojećim specijaliziranim biosonari najprimitivniji su zvučni sonari špiljskih ptica, predstavnika roda pasa letača iz porodice voćnih šišmiša i uhatih tuljana, koji mogu poslužiti kao primjer konvergentnog razvoja iste funkcije istim putem kod potpuno različitih predstavnika različitih redova pa čak i razreda kralješnjaka.

Svi oni koriste širokopojasne klikove kao lokacijske signale, čija je glavna energija kod ptica koncentrirana u čujnom frekvencijskom području od 4-6 kHz, kod morskih lavova 3-13 kHz, a kod pasa koji lete također hvata niske ultrazvukove. Ovi škljocaji nastaju na najjednostavniji mehanički način - škljocanjem kljunom ili jezikom. Sadržaj zvučne frekvencije signala određuje nisku razlučivost njihovih sonara, koji, očito, obavljaju jedinu funkciju - otkrivanje prepreke i procjenu udaljenosti do nje. U kompleksu udaljenih analizatora, eholokacija kod ovih životinja igra samo podređenu ulogu s dobro razvijenim vizualnim prijemom.

Funkcija eholokacije dosegla je svoje najveće savršenstvo kod predstavnika podreda šišmiša i odontoceta. Kvalitativna razlika između njihove eholokacije i eholokacije ptica i voćnih šišmiša je korištenje ultrazvučnog frekvencijskog područja.

Kratka valna duljina ultrazvučnih vibracija stvara povoljne uvjete za dobivanje jasnih refleksija čak i od malih objekata oko kojih se savijaju valovi čujnog raspona. Osim toga, ultrazvuk se može emitirati u uskom, gotovo paralelnom snopu, što omogućuje koncentriranje energije u željenom smjeru. U formiranju lokacijskih signala kod šišmiša i kitova zubata sudjeluju specijalizirani laringealni mehanizmi i sustav nosnih vrećica, a kao kanali za emitiranje ultrazvuka koriste se usna i nosna šupljina, kao i specijalizirana frontalna izbočina. dinja.

Dakle, pojava eholokacije postala je moguća tek nakon što su životinje ovladale trodimenzionalnim prostorom (zračni ili vodeni okoliš) u uvjetima okoline u kojima je bilo nemoguće dobiti bilo kakvu informaciju o prisutnosti prepreka optičkim putem (špilje za kopnene kralježnjake, podvodni svijet za kitove i peraje).

U svom razvoju, biološki sonari očito su prošli dug put od nevoljne eholokacije pomoću različitih komunikacijskih signala do sofisticiranih ultrazvučnih sustava s uzorcima pulsa dizajniranim posebno za osjet prostora.

A. M. Reiman,
, IAP RAS, Nižnji Novgorod

Što ultrazvuk može učiniti?

Uvod i pozadina

Počnimo s definicijom: „Ultrazvuk (UZ) su elastične vibracije i valovi čija frekvencija prelazi 15–20 kHz. Gornja granica ultrazvučnih frekvencija određena je fizičkom prirodom elastičnih valova i doseže 1 GHz.” Iza toga kratka definicija krije se ogroman svijet akustike, nevjerojatna raznolikost fizičke pojave, originalnost tehnička rješenja, i sama prilika da se "čuje nečujno".

Kao i mnogi drugi fizičke pojave, Ultrazvučni valovi svoje otkriće duguju slučaju. Godine 1876. engleski fizičar Frank Galton Proučavajući generiranje zvuka zviždaljkama posebne izvedbe (Helmholtzovi rezonatori), koje sada nose njegovo ime, otkrio je da pri određenim veličinama komora zvuk prestaje biti čujan. Netko bi mogao pretpostaviti da zvuk jednostavno nije emitiran, ali Galton je zaključio da se zvuk nije čuo jer je njegova frekvencija postala previsoka. Osim fizičkih razloga, ovaj zaključak je potkrijepljen i reakcijom životinja (prvenstveno pasa) na korištenje takve zviždaljke.

Galtonova zviždaljka (Helmholtzov rezonator)

Očito je moguće emitirati ultrazvuk pomoću zviždaljki, ali nije baš zgodno. Situacija se promijenila nakon otkrića piezoelektričnog efekta Pierre Curie 1880. godine, kada je postalo moguće emitirati zvuk bez upuhivanja rezonatora zračnom strujom, već primjenom izmjeničnog električnog napona na piezoelektrični kristal. Međutim, unatoč pojavi prilično prikladnih izvora i prijamnika ultrazvuka (isti piezoelektrični učinak omogućuje pretvaranje energije akustičnih valova u električne vibracije) i golemim uspjesima fizikalne akustike kao znanosti koja se povezuje s imenima kao što su William Strutt (Lord Rayleigh) Ultrazvuk se uglavnom smatrao objektom za proučavanje, ali ne i za primjenu.

Ultrazvučni tomogram pukotine u metalu

Ultrazvučni tomogram ruke

Sljedeći korak učinjen je 1912. godine, kada je samo dva mjeseca nakon potonuća Titanica, austrijski inženjer Aleksandar Bem stvorio prvi svjetski ehosonder. Zamislite kako se povijest mogla promijeniti! Od tada do danas ultrazvučni sonar ostaje nezamjenjiv alat za površinske i podvodne brodove.

Drugi temeljni pomak u razvoju ultrazvučne tehnologije napravljen je 20-ih godina prošlog stoljeća. XX. stoljeće: u SSSR-u su izvedeni prvi pokusi sondiranja čvrstog metala ultrazvukom s prijemom na suprotnom rubu uzorka, a oprema za snimanje dizajnirana je tako da je bilo moguće dobiti dvodimenzionalne slike sjena pukotina u metal, sličan X-zrakama (cijev S.A. Sokolova). Tako je počelo ultrazvučno otkrivanje nedostataka, koje vam omogućuje da "vidite nevidljivo".

Očito je da se uporaba ultrazvuka ne može ograničiti samo na tehničke primjene. Godine 1925., izvanredni francuski fizičar Paul Langevin, bavio se opremanjem flote ehosonderima, proučavao prolaz ultrazvuka meke tkanine ljudi i utjecaj ultrazvučnih valova na ljudski organizam. Isti S.A. Sokolov 1938. dobio je prve "transmisijske" tomograme ljudske ruke. A 1955. britanski inženjeri Ian Donald I Tom Brown izgradio prvi ultrazvučni tomograf na svijetu, u kojem je osoba bila uronjena u kupku s vodom, a operater s ultrazvučnim emiterom i ultrazvučnim prijemnikom morao je hodati oko objekta istraživanja u krug. Oni su prvi primijenili princip eholokacije na ljudima i dobili ne transmisivni, već refleksijski tomogram.

Sljedećih pedesetak godina (praktički do danas) možemo okarakterizirati kao eru prodora ultrazvuka u razna područja tehničke i medicinske dijagnostike i primjene ultrazvuka u tehnološkim poljima, gdje često omogućuje ono što je nemoguće u prirodi. Ali više o ovome.

Eholokacija u tehnologiji

Najjednostavnija vrsta eholokacije je jednodimenzionalna. Impuls napona se primjenjuje na element koji zrači (generator), koji šalje kratki zvučni impuls u medij. Ako se na putu zvučnog vala naiđe na prepreku (sučelje između slojeva s različitim akustičkim svojstvima, na primjer, pukotina u metalu), tada se dio signala reflektira i može ga primiti senzor, najčešće smješten u na istom mjestu kao i emiter. Signal se pretvara u električni, pojačava i pojavljuje na ekranu.

Na princip rada jednodimenzionalnog ultrazvučnog lokatora

Mjerenjem vremena kašnjenja primljenog impulsa u odnosu na emitirani τ i znajući brzinu zvuka u mediju c, možete odrediti udaljenost L na reflektor: L = cτ/2. Očito je da je u stvarnim uvjetima potrebno poduzeti mjere kako bi se osiguralo da eholokator ne pokazuje slabe ciljeve kako bi se izbjegle lažne uzbune. Da bi se to postiglo, postoje postupci za procjenu minimalne razine praga osjetljivosti detekcije. Osim toga, razumno je ograničiti se na određeno područje interesa prema L, isključujući iz njega blisku zonu, gdje uvijek postoje jake smetnje, i daleku zonu, gdje korisni signal postaje usporediv po amplitudi s šumom. Dodamo li tome kontrolu pojačanja primljenog signala (a ona se može učiniti ovisnom o dometu kako bi se kompenziralo slabljenje signala s udaljenošću), dobivamo univerzalni eholokator koji uz manje varijacije može koristiti rješavati mnoge probleme tehničke i medicinske dijagnostike.

Pioniri ultrazvučne lokacije: F. Galton, A. Boehm, S. A. Sokolov, T. Brown I J.Donald

U tehnologiji eholokacije može se razlikovati nekoliko velikih klasa - mjerači razine, mjerači debljine, eho sonderi, detektori nedostataka. Razlikuju se uglavnom u algoritmima za korištenje primljenih akustičkih informacija, dok je osnova za svaki od njih još uvijek gore opisani jednodimenzionalni eholokator. Na primjer, ako stavite ultrazvučnu sondu (koja sadrži emitirajuće i primajuće elemente) na dno zatvorene posude s tekućinom, moći ćete izmjeriti njezinu razinu bez gledanja u posudu koja može sadržavati otrovnu ili zapaljivu tvar . Ako ne poznajemo akustična svojstva ove tekućine, možemo staviti drugu, tzv podupiranje, ispitajte bočnu stijenku ovog spremnika i odredite razinu tekućine u odnosu na vremena kašnjenja okomitih i vodoravnih signala. Primjer takvog mjerača razine je mjerač razine za odorant prirodnog plina (merkaptan) u posudi koja je uvijek zatvorena, pa čak i zakopana u zemlju.

Ultrazvučni uređaji: lijevo– Ultrazvučni mjerač razine; Gore desno– Ultrazvučni detektor grešaka za nerazorno ispitivanje malih dijelova; na dnu– Ultrazvučni mjerač debljine

Ultrazvučni mjerači debljine koriste se za kontinuirano mjerenje debljine lima (čelik, staklo) tijekom proizvodnje, kao i debljine predmeta koji je dostupan samo s jedne strane (npr. debljina stijenke posude ili cijevi). Ovdje se često moramo suočiti s vrlo malim kašnjenjima, tako da se radi poboljšanja točnosti mjerenja koristi ciklus eholokatora: prvi primljeni eho signal odmah pokreće odašiljač da emitira sljedeći puls, itd., a nije vrijeme kašnjenja ono što se mjeri, ali frekvencija okidača.

Ehosonde, čiji je razvoj započeo prije gotovo sto godina, danas se koriste na najrazličitijim objektima, od površinskih i podvodnih vojnih brodova do gumenjaka ribara amatera. Korištenje računala omogućilo je ne samo prikaz profila dna na ekranu ehosonda, već i prepoznavanje vrste reflektirajućeg objekta (riba, naplavljeno drvo, ugrušak mulja itd.). Pomoću ehosonda sastavljaju se karte profila šelfova; otkrivene su dnevne fluktuacije u dubini sloja planktona u oceanu.

Ultrazvučni detektor grešaka na tračnicama ADS-02

Akutno oštećena tračnica u lomu

Možda je najvažnija primjena eholokacije u tehnologiji nedestruktivno ispitivanje konstrukcija (metal, beton, plastika) kako bi se identificirali nedostaci na njima uzrokovani mehaničkim opterećenjem. U najjednostavnijem slučaju, detektor nedostataka je eholokator, na čijem se ekranu prikazuje ehogram. Pomicanjem ultrazvučnog senzora po površini kontroliranog proizvoda mogu se otkriti pukotine. Tipično, detektor nedostataka opremljen je skupom ultrazvučnih pretvarača koji omogućuju uvođenje ultrazvuka u materijal ispod različiti kutovi, i zvučni alarm kada reflektirani eho signal prekorači prag.

Među metalnim konstrukcijama najvažniji objekti ispitivanja bez razaranja su željezničke tračnice. Unatoč značajnim uspjesima u implementaciji alata za automatizaciju, željeznice U Rusiji je najčešće ručno upravljanje. Višekanalni eholokator instaliran je na uklonjiva kolica koja gura operater. Ultrazvučni senzori ugrađeni su u skije koje klize duž površine tračnice. Kako bi se osigurao akustični kontakt, na kolicima su ugrađeni spremnici s kontaktnom tekućinom (ljeti voda, zimi alkohol). A tisuće operatera hoda duž svih pruga, gurajući kolica, po snijegu i kiši, po vrućini i mrazu... Zahtjevi za dizajn opreme su visoki - uređaji moraju raditi u temperaturnom rasponu od -40 do +50 ° C, biti otporan na prašinu, raditi na bateriju Prve domaće detektore grešaka na tračnicama u SSSR-u stvorio je prije 50 godina prof. A.K. Gurvič u Lenjingradu. Razvoj računalne tehnologije omogućio je u posljednjem desetljeću stvaranje automatiziranih detektora nedostataka koji omogućuju ne samo otkrivanje kvara, već i snimanje cijelog ehograma prijeđenog puta radi pregledavanja informacija, pohranjivanja i daljnje analize u posebnim centrima. Jedan od tih uređaja - ADS-02 - kreirali su zaposlenici našeg Instituta za primijenjenu fiziku RAS zajedno s tvrtkom Meduza, a masovno ga proizvodi tvornica u Nižnjem Novgorodu nazvana po. M. Frunze. Do danas na ruskim željeznicama radi više od 300 uređaja koji pomažu detektirati nekoliko tisuća tzv. akutni defekti, od kojih svaki može uzrokovati pad. Za korištenje suvremenih računalnih tehnologija detektor nedostataka ADS-02 osvojio je 1. mjesto na međunarodnom natjecanju za programere ugrađenih sustava u San Franciscu (SAD) 2005. godine.

Članak je pripremljen uz potporu tvrtke MegaZabor. Ako se odlučite za kupnju visokokvalitetne i pouzdane ograde koja će trajati dugi niz godina, onda bi optimalno rješenje bilo kontaktirati tvrtku MegaFence. Tvrtka MegaZabor bavi se prodajom i montažom ograda različitih duljina, visina i složenosti izvedbe te se već etablirala kao kvalitetan pružatelj usluga. Detaljnije informacije možete pronaći na web stranici www.Megazabor.Ru.

Što je eholokacija i za koje se životinje pokazalo da imaju sposobnost eholokacije, naučit ćete iz ovog članka.

Što je eholokacija?

Eholokacija je metoda koja pomaže odrediti položaj traženog objekta prema razdoblju kašnjenja povrata reflektiranog vala. Potječe od latinske riječi "location", što znači "položaj".

Za koje se životinje pokazalo da imaju sposobnost eholokacije?

Ovu sposobnost posjeduju:

• Šišmiši

Eholokacija kod šišmiša pomaže im u snalaženju u prostoru i lovu na razne kukce. Životinje proizvode zvuk, a zatim hvataju signal koji dolazi od prepreka na koje nailaze. Ovi zvukovi su lokacijski signali kratkih ultrazvučnih impulsa frekvencije 20 – 120 kHz. Šišmiši također mogu privremeno isključiti svoj "prijemnik odjeka" kako bi ponovno napunili odašiljač pulsa.

• Dupini

Dupini koriste eholokaciju samo noću. U ovo doba dana obično se hrane i koriste svoju sposobnost traženja lignji ili ribe. Duljina lokacijskog signala - dobrih dupina - iznosi 3,7 m. Eholokacija kod dupina je specifična, visokofrekventna kliktanja, koja pri sudaru s bilo kojim objektom daje životinjama informacije o njima. Zvuk im se vraća u obliku jeke i prenosi se kroz vanjski zvukovod, slušne koščice i donju čeljust. Dobri dupin je u stanju identificirati čak i najmanje objekte na velikim udaljenostima. Zanimljivo je da takav signal može detektirati čak i loptu veličine lopte na udaljenosti od 113 m. Uz pomoć svog signala dupin može odrediti živi ili neživi objekt ispred sebe.

• kitovi

Kada voda ima rahlo dno ili puno vegetacije, vidljivost je vrlo loša. Stoga se životinje koje love pod vodom ne oslanjaju na svoj vid, već na drugu sposobnost. Eholokacija kod kitova pomaže im da percipiraju svoj okoliš. Eholokacija kitova prilično je dobro razvijena. Pogledajte samo poznate “pjesme” ovih vodenih stanovnika.

Osim toga, eholokacija je razvijena kod pliskavica, rovki, tuljana, ptica čičaka i guajaro ptica te noćnih leptira.

Znanstvenici još uvijek ne znaju kako se eholokacija pojavila i razvila kod životinja. Mišljenja su da je nastao kao zamjena za vid kod onih osoba koje žive u dubinama oceana ili mračnim pećinama. Svjetlosni val je zamijenjen zvučnim valom. Eholokaciju posjeduju ne samo životinje, već u određenoj mjeri i ljudi. Nakon što je čuo zvuk, može približno odrediti mekoću zidova prostorije, njenu glasnoću i tako dalje.

Nadamo se da ste iz ovog članka naučili što je eholokacija i koje su životinje sposobne za eholokaciju.

• Pročitajte: Komunikacija i jezik životinja
• Opširnije: Sluh. Analizator sluha

Suština eholokacije

Riječ "lokacija" znači određivanje položaja objekata, mjerenje njihovih koordinata i parametara kretanja. U živoj prirodi koriste se različiti oblici i načini smještaja. Kod ljudi i kod većine životinja određivanje položaja okolnih objekata provodi se zahvaljujući udaljenim analitičkim sustavima, uglavnom vizualnim i slušnim, a ti su sustavi kod nekih životinja funkcionalno dovedeni do najvećeg savršenstva. Dovoljno je prisjetiti se izvanredne vidne oštrine dnevnih ptica grabljivica ili točnosti zvučnog orijentiranja plijena sova.

Za otkrivanje objekata okoliš neke životinje koriste druge vrste informacija. Dubokomorske lignje, na primjer, uz uobičajene organe vida, obdarene su posebnim receptorima koji mogu detektirati infracrvene zrake, a osebujni organi - "toplinski lokatori" - čegrtuša služe za traženje plijena, opažajući toplinsko zračenje. živih bića i reagiraju na temperaturnu razliku od tisućinki stupnja.

Navedeni primjeri, unatoč svojoj raznolikosti, predstavljaju razne opcije takozvano pasivno lociranje, kada se objekti otkrivaju samo primanjem energije koju izravno emitiraju ili ponovno emitiraju sami objekti koji se proučavaju.

Relativno nedavno se činilo da više ili manje osjetljivi organi daljinske detekcije kao sredstva pasivnog lociranja ograničavaju mogućnosti žive prirode.

Na samom početku 20.st. čovječanstvo je imalo pravo biti ponosno što je stvorilo temeljno novu, aktivnu metodu lociranja, u kojoj se prethodno nevidljiva meta ozračuje strujom elektromagnetske ili ultrazvučne energije i detektira pomoću iste energije, ali već reflektirane od mete. Radio i sonarne postaje - ovi uređaji za aktivno lociranje - zamijenili su razne vrste "slušatelja" - pasivnih detektorskih uređaja - i sada su doživjeli ogroman razvoj u rješavanju gospodarskih, vojnih i svemirskih problema. Istodobno, nema sumnje da su principi radara biolozima sugerirali put do rješenja problema oblika prostorne orijentacije kod nekih životinja koji se nisu mogli objasniti radom poznatih dalekometnih analizatora.

Kao rezultat mukotrpnog istraživanja s novom elektroničkom opremom, bilo je moguće utvrditi da brojne životinje koriste metode aktivnog lociranja koristeći dvije vrste energije - akustičnu i električnu. Električnu lokaciju koriste neke tropske ribe, primjerice morbirus ili vodeni slon, dok je aktivna akustička lokacija otvorena kod nekoliko predstavnika kopnenih i vodenih kralježnjaka koji stoje na različite razine evolucijski razvoj.

Akustično određivanje udaljenosti služi kao sredstvo detekcije objekata zahvaljujući zvučnim valovima koji se šire u određenom okruženju.

Po analogiji s radarom, razlikuju se dva oblika akustičkog lociranja: pasivno, kada se detekcija provodi samo primanjem energije koju objekti koji se proučavaju izravno emitiraju ili ponovno emitiraju, i akustično, u kojem se analiza objekta temelji na preliminarno zračenje njegovih zvučnih signala s naknadnom percepcijom iste energije, ali već reflektirane od nje. Prvi oblik akustičke lokacije dugo se naziva sluh ili slušna percepcija, a zvučne vibracije prima slušni analizator.

Drugi oblik, tj. aktivnu akustičku lokaciju, američki znanstvenik D. Griffin nazvao je eholokacija, prvi ju je otkrio kod šišmiša. S vremenom su pojmovi "eholokacija", "akustična lokacija" i "akustična orijentacija" postali donekle sinonimi i naširoko se koriste u biološkoj literaturi za opisivanje aktivnog oblika lokacije kod životinja. Istina, posljednjih godina pokušavaju se koristiti pojmovi "akustična lokacija" i "pasivna lokacija" za označavanje funkcija slušnog sustava kod sova, koje s velikom točnošću lokaliziraju lokaciju svog plijena na uho tijekom noćnog lova (Ilyichev , 1970.; Payne, 1971.). Time žele naglasiti ogromnu ulogu koju sluh igra u hranidbenom ponašanju sova, te usporediti metode orijentacije ovih ptica s onima kod šišmiša, iako je ta usporedba nevaljana, jer su se potonji kvalitativno uzdigli do sljedećeg. nova razina akustičke lokacije, koristeći aktivno detektiranje vlastitih akustičnih signala u prostoru. Prije nego što prijeđemo na karakteristike eholokacije, zadržimo se ukratko na osnovnim pojmovima i definicijama iz područja akustike potrebnim za razumijevanje fizikalnih podražaja slušnog receptorskog aparata.

E.SH.AIRAPETYANTS A.I.KONSTANTINOV. EHOLOKACIJA U PRIRODI. Izdavačka kuća "SCIENCE", LENINGRAD, 1974

EholokacijaEholokacija (eho i lat. locatio -
"pozicija") - način korištenja
u kojem se određuje položaj objekta
vremenom odgode povratka
reflektirani val. Ako su valovi
zvuk, onda je ovo sonar, ako je radio
- radar.

Eholokacija

Uz ime je povezano otkriće eholokacije
Talijanski prirodoslovac Lazzaro
Spallanzani. Primijetio je da
u koji šišmiši slobodno lete
potpuno mračnoj sobi (gdje se nalaze
čak su i sove bespomoćne), bez dodirivanja
stavke. Prema njegovom iskustvu, bio je zaslijepljen
nekoliko životinja, međutim, čak i nakon toga
letjeli su ravnopravno s ljudima koji vide.

Eholokacija

Spallanzanijev kolega J.
Zhurin je proveo još jedan eksperiment,
u koju ju je zapečatio voskom
uši šišmiša, - i
životinje su se sudarale sa svime
stavke. Stoga znanstvenici
zaključio da je nepostojan
miševi navigirati po
saslušanje Međutim, ova ideja je bila
ismijavan od suvremenika,
jer ništa više
bilo je nemoguće reći -
kratki ultrazvučni
tada je još bilo signala
nemoguće
popraviti.

Eholokacija

Po prvi put ideja o aktivnom zvuku
mjesto kod šišmiša izraženo je u
1912. H. Maksima. Pretpostavio je da
šišmiši stvaraju nisku frekvenciju
eholokacijski signali lepetanjem krila
s frekvencijom od 15 Hz.

Eholokacija kod životinja

Životinje koriste eholokaciju za
orijentacija u prostoru i za
lociranje objekata
okolo, uglavnom uz pomoć
visokofrekventni zvučni signali.
Najrazvijeniji u šišmiša i
dupini, također se koristi
rovke, niz vrsta perajaka (tuljani),
ptice (guajaros, swiftlets, itd.).

Eholokacija kod ljudi

Ne samo da se mogu kretati pomoću zvukova
šišmiši i dupini, ali i neki ljudi.
Eholokacija kod ljudi otkrivena je dosta davno - u
1950-ih Obično ga mogu koristiti ljudi
slijep gotovo od rođenja. Najviše
poznati primjer čovjeka-šišmiša je
Danijel Kiš. Izgubio vid zbog raka
retina, bio je još dječačić
shvatio da može odrediti visinu do koje
penje se na deblo, slušajući odjek zvukova
klikovi napravljeni pomoću jezika.
Sada može više od samog penjanja
drveće, ali i npr. jahanje
bicikl, koristeći istu tehniku
"ljudska eholokacija".

Eholokacija u tehnologiji

Eholokacija se također koristi u tehnologiji.
U tehnologiji eholokacije, nekoliko velikih
klase - mjerači razine, mjerači debljine, ehosonde, detektori nedostataka.
Ljudi koriste eholokaciju za izradu mjernih instrumenata
razina mirisa prirodnog plina, mjerači debljine koji
koriste se za kontinuirana mjerenja debljine limova i
puno drugih.