Unul dintre caracteristici importante activitatea sistemului auditiv al oamenilor şi animalelor este auzul spațial, adică orientarea în spațiu datorită percepției semnalelor sonore. În procesul de evoluție s-au dezvoltat anumite tipuri de auz spațial, utilizate cu mare acuratețe de către animale și oameni pentru orientarea acustică în spațiu. Marea majoritate a speciilor de animale, inclusiv a oamenilor, cu un sistem auditiv destul de dezvoltat, se caracterizează prin orientare acustică spațială cu ajutorul locație pasivă. Acest tip de auz spațial se caracterizează prin localizarea surselor de sunete emise de obiectele externe. Datorită locației pasive, obiectele biologice reușesc să localizeze poziția unui obiect care sună în planurile vertical și orizontal și distanța acestuia față de corp. Cu toate acestea, pe lângă acest tip de localizare cel mai comun, există un alt tip, foarte unic, de auz spațial, inerent doar unor specii de animale - ecolocația.

Ecolocație consta in determinarea pozitiei spatiale a unui obiect datorita reflectarii de catre acest obiect a semnalelor sonore emise de insusi animalul observator. Datele indică faptul că animalele cu mecanism de ecolocație sunt capabile nu numai să determine poziția spațială a unui obiect, ci și să utilizeze ecolocația pentru a identifica dimensiunea, forma și materialul obiectelor din care este reflectat semnalul sonor emis de animalul însuși. În consecință, mecanismul de ecolocație, pe lângă caracteristicile pur spațiale ale unui obiect, oferă animalului informații despre celelalte proprietăți ale sale, care sunt foarte importante pentru orientarea în lumea exterioară.

Se știe în mod sigur că ecolocația printre animale este folosită de toți liliecii, reprezentanții unui gen de lilieci de fructe, mai multe specii de lilieci din Asia de Sud-Est, o specie de stăpâni - Guajaro din Venezuela, aparent, toți reprezentanții balenelor dințate și o specie din ordinul pinipedelor - leul de mare din California. Din această enumerare rezultă că ecolocația ca metodă de orientare la distanță s-a dezvoltat independent la diferiți reprezentanți ai vertebratelor, atât de îndepărtați unul de celălalt din punct de vedere filogenetic și ecologic, încât orice comparație la prima vedere poate părea artificială și neautorizată. Și totuși, doar cu o astfel de comparație putem înțelege mai bine motivele apariției acestei metode acustice speciale de contact cu mediul.

În primul rând, ar trebui să acordați atenție faptului că toți acești reprezentanți, cel puțin o parte a lor viata activa efectuate în astfel de condiții în care funcțiile analizorului vizual sunt limitate sau complet eliminate!

Swifts - Sunt păsări insectivore diurne, dar cuibăresc pe stâncile înalte ale grotelor subterane, unde practic lumina zilei nu pătrunde. GuajaroŞi lilieci cu fructe - frugivore, își petrec și ziua în adânc temnițe și zboară să se hrănească la amurg. Pentru majoritatea speciilor de lilieci, peșterile sunt casa lor, unde se odihnesc în timpul zilei, se reproduc și supraviețuiesc condițiilor meteorologice nefavorabile hibernând. Astfel, necesitatea vitală de a trăi în temnițe adânci cu un regim constant de temperatură și umiditate în toate anotimpurile anului, care, în plus, reprezintă un adăpost sigur de numeroși prădători, a servit drept circumstanță decisivă care a forțat animalele terestre să caute noi mijloace de orientare la distanţă în condiţiile lumii subterane .

Animalele au ocupat o nouă nișă ecologică și, dacă nu acceptăm această poziție, atunci ne aflăm într-o fundătură înainte de întrebarea: de ce își petrec alte animale nocturne, de exemplu, cele mai apropiate rude ale liliecilor din subordinea liliecilor cu fructe. zi în mod deschis în copaci, alți reprezentanți ai ordinului Nightjars, cu excepția Guajaro, sau, în cele din urmă, bufnițele nu au luat parte la experimentul Naturii în dezvoltarea unei astfel de metode progresive și fără îndoială de succes de orientare în întuneric, dar limitate ei înșiși doar pentru a-și îmbunătăți vederea pentru vederea nocturnă și unele adaptări suplimentare la locația auditivă pasivă? Aparent, acest lucru este suficient pentru zborurile de noapte în condiții de lumină naturală, dar în mod clar nu este suficient pentru mișcarea nestingherită în întunericul absolut al temnițelor întortocheate.

În ceea ce priveşte motivele apariţiei ecolocaţiei la unele mamifere acvatice (balenele cu dințiși un tip pinipede), care vânează pește în principal în în timpul zilei zile, trebuie avute în vedere trei circumstanțe. În primul rând, la trecerea în mediul acvatic, lumina zilei este supusă împrăștierii și chiar și în cea mai limpede apă, vizibilitatea este limitată doar

câteva zeci de metri, în timp ce lângă litoralul mării, în special la confluența râurilor, vizibilitatea este redusă la câțiva centimetri. În al doilea rând, amplasarea laterală a ochilor pe capul balenelor și al unor pinipede împiedică recenzie buna direct în fața animalului care înoată. În al treilea rând, propagarea sunetului în apă pe distanțe mai mari decât lumina creează condiții favorabile pentru o utilizare mai eficientă a căutării bancilor de pești și a detectării în timp util a obstacolelor subacvatice.

Astfel, apariția ecolocației la animale poate fi apreciată ca metodă de substituție a funcției vizuale în anumite condiții.

Următoarea concluzie importantă care decurge dintr-o comparație a formelor de viață moderne ale animalelor ecolocatoare este că utilizarea locației acustice active a devenit posibilă și mai eficientă numai atunci când animalele au părăsit pământul și au stăpânit spațiul aerian sau s-au mutat în mediul acvatic. Mișcarea rapidă în spațiul liber tridimensional a creat condiții favorabile pentru propagarea vibrațiilor acustice și primirea unor ecouri distincte de la obiectele întâlnite pe parcurs.

Procesul de îmbunătățire a ecolocației în funcție de orientarea la distanță în sisteme biologice cuprinde mai multe etape succesive (Fig. 4.33).

Originile apariției sale pot fi urmărite până la așa-numitul senzație de obstacol sau ecolocație involuntară, găsite la nevăzători. Se bazează pe faptul că o persoană nevăzătoare are un auz foarte acut. Prin urmare, el percepe subconștient sunete reflectate de obiectele care îi însoțesc mișcarea. Când urechile sunt închise sau în prezența unui zgomot străin, această abilitate la nevăzători dispare. Rezultate similare au fost obținute la șobolani albinoși orbiți, care, după o pregătire extinsă, au fost capabili să detecteze obstacolele prin mijloace acustice.

Următoarea etapă a urmat în mod natural față de cea anterioară - a fost necesar să se emită în mod deliberat un fel de semnal acustic, astfel încât acesta să revină ca un ecou de la obiect. Această etapă de sondare conștientă (umană) sau reflexivă (animală) a spațiului, care se bazează pe utilizarea semnalelor inițial de comunicare, caracterizează începutul dezvoltării unor condiții de viață optic nefavorabile. Astfel de sisteme de ecolocație pot fi numite nespecializat.

Ulterior, evoluția funcțională s-a mutat spre crearea deja sonare specializate(din limba engleză so(und) na(vigation) și r(anging) - navigație sonoră și ranging) cu selecția de mostre de semnale speciale, anumite caracteristici de frecvență, timp și amplitudine destinate pur localizării și modificări corespunzătoare ale sistem.

Dintre cei de specialitate existente biosonare cele mai primitive sunt sonarele sonore ale păsărilor din peșteră, reprezentanți ai genului de câini zburători din familia liliecilor de fructe și focilor urechi, care pot servi ca exemplu de dezvoltare convergentă a aceleiași funcții prin aceleași mijloace în reprezentanți complet diferiți. de diferite ordine și chiar clase de animale vertebrate.

Toate folosesc clicuri în bandă largă ca semnale de localizare, a căror energie principală la păsări este concentrată în intervalul de frecvență audibilă de 4-6 kHz, la leul de mare 3-13 kHz, iar la câinii zburători captează și ultrasunete joase. Aceste clicuri sunt produse în cel mai simplu mod mecanic - clicând cu ciocul sau cu limba. Conținutul de frecvență sonoră al semnalelor determină rezoluția scăzută a sonarelor lor, care, aparent, îndeplinesc singura funcție - detectarea unui obstacol și estimarea distanței până la acesta. În complexul de analizoare la distanță, ecolocația la aceste animale joacă doar un rol subordonat cu recepția vizuală bine dezvoltată.

Funcția de ecolocație a atins cea mai mare perfecțiune la reprezentanții subordinelor liliecilor și odontocetelor. Diferența calitativă dintre ecolocarea lor și ecolocarea păsărilor și a liliecilor fructiferi este utilizarea intervalului de frecvență ultrasonică.

Lungimea de undă scurtă a vibrațiilor ultrasonice creează condiții favorabile pentru obținerea unor reflexii clare chiar și de la obiectele mici pe care undele de gamă sonoră se îndoaie. În plus, ultrasunetele pot fi emise într-un fascicul îngust, aproape paralel, ceea ce permite concentrarea energiei în direcția dorită. Mecanismele laringiene specializate și un sistem de saci nazale participă la formarea semnalelor de localizare la lilieci și balenele dințate, iar cavitățile bucale și nazale, precum și o proeminență frontală specializată, sunt folosite ca canale pentru emisia de ultrasunete. pepene.

Astfel, apariția ecolocației a devenit posibilă abia după ce animalele au stăpânit spațiul tridimensional (medii de aer sau apă) în condiții de mediu în care era imposibil să se obțină orice informație despre prezența obstacolelor prin mijloace optice (peșteri pentru vertebrate terestre, lumea subacvatică). pentru cetacee şi pinipede).

În dezvoltarea lor, sonarele biologice se pare că au parcurs un drum lung de la ecolocarea involuntară folosind diferite semnale de comunicare la sisteme sofisticate cu ultrasunete cu modele de puls concepute special pentru detectarea spațiului.

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

Ce poate face ultrasunetele?

Introducere și context

Să începem cu definiția: „Ultrasunetele (US) sunt vibrații elastice și unde a căror frecvență depășește 15–20 kHz. Limita superioară a frecvențelor ultrasonice este determinată de natura fizică a undelor elastice și atinge 1 GHz.” În spatele asta scurtă definiție se ascunde o lume imensă a acusticii, varietate uimitoare fenomene fizice, originalitate solutii tehnice, și chiar oportunitatea de a „auzi inaudibilul”.

Ca mulți alții fenomene fizice, Undele cu ultrasunete își datorează descoperirea întâmplării. În 1876, fizicianul englez Frank GaltonÎn timp ce studia generarea sunetului prin fluiere cu un design special (rezonatoarele Helmholtz), care acum îi poartă numele, el a descoperit că la anumite dimensiuni ale camerei sunetul încetează să mai fie audibil. S-ar fi putut presupune că sunetul pur și simplu nu a fost emis, dar Galton a concluzionat că sunetul nu a fost auzit deoarece frecvența sa a devenit prea mare. Pe lângă considerentele fizice, această concluzie a fost susținută de reacția animalelor (în primul rând a câinilor) la utilizarea unui astfel de fluier.

Fluier Galton (rezonator Helmholtz)

Evident, este posibil să emiti ultrasunete folosind fluiere, dar nu este foarte convenabil. Situația s-a schimbat după descoperirea efectului piezoelectric Pierre Curieîn 1880, când a devenit posibilă emiterea sunetului fără a sufla rezonatorul cu un curent de aer, ci prin aplicarea unei tensiuni electrice alternative cristalului piezoelectric. Cu toate acestea, în ciuda apariției unor surse și receptoare de ultrasunete destul de convenabile (același efect piezoelectric face posibilă transformarea energiei undelor acustice în vibrații electrice) și a succeselor enorme ale acusticii fizice ca știință asociată cu nume precum William Strutt (Lord Rayleigh) Ecografia a fost considerată în principal ca obiect de studiu, dar nu pentru aplicare.

Tomografia cu ultrasunete a unei fisuri în metal

Tomografia cu ultrasunete a mâinii

Următorul pas a fost făcut în 1912, când la doar două luni după scufundarea Titanicului, un inginer austriac Alexandru Bem a creat primul ecosonor din lume. Imaginează-ți cum s-ar fi putut schimba istoria! De atunci și până în prezent, sonarul cu ultrasunete a rămas un instrument indispensabil pentru navele de suprafață și subacvatice.

O altă schimbare fundamentală în dezvoltarea tehnologiei cu ultrasunete a fost făcută în anii 20. Secolul XX: în URSS, primele experimente au fost efectuate cu sondarea metalului solid cu ultrasunete cu recepție la marginea opusă a probei, iar echipamentul de înregistrare a fost proiectat în așa fel încât să se poată obține imagini bidimensionale de umbră. de fisuri în metal, similare cu raze X (tub de S.A. Sokolov). Astfel a început detectarea cu ultrasunete a defectelor, care vă permite să „vedeți invizibilul”.

Evident, utilizarea ultrasunetelor nu se putea limita la aplicații tehnice. În 1925, remarcabilul fizician francez Paul Langevin, angajat în echiparea flotei cu ecosonde, a studiat trecerea ultrasunetelor prin țesături moi oameni și efectele undelor ultrasonice asupra corpului uman. Aceleaşi S.A. Sokolovîn 1938 a obținut primele tomograme de „transmisie” ale unei mâini umane. Și în 1955, inginerii britanici Ian DonaldŞi Tom Brown a construit primul tomograf cu ultrasunete din lume, în care o persoană era scufundată într-o baie de apă, iar un operator cu emițător de ultrasunete și receptor de ultrasunete trebuia să meargă în jurul obiectului de cercetare în cerc. Ei au fost primii care au aplicat principiul ecolocației la oameni și au obținut nu o tomogramă transmisivă, ci o tomogramă de reflexie.

Următorii cincizeci de ani (practic până în prezent) pot fi caracterizați ca fiind epoca pătrunderii ultrasunetelor în diverse domenii ale diagnosticului tehnic și medical și a utilizării ultrasunetelor în domenii tehnologice, unde deseori face posibilă realizarea a ceea ce este imposibil în natură. Dar mai multe despre asta.

Ecolocația în tehnologie

Cel mai simplu tip de ecolocație este unidimensional. Un impuls de tensiune este aplicat unui element radiant (generator), care trimite un impuls acustic scurt în mediu. Dacă se întâlnește un obstacol pe calea undei sonore (o interfață între straturi cu proprietăți acustice diferite, de exemplu, o fisură în metal), atunci o parte a semnalului este reflectată și poate fi recepționată de un senzor, cel mai adesea situat în același loc cu emițătorul. Semnalul este convertit în electric, amplificat și apare pe ecran.

La principiul funcționării unui localizator ultrasonic unidimensional

Măsurând timpul de întârziere al impulsului primit în raport cu cel emis τ și cunoscând viteza sunetului în mediu c, puteți determina distanța L la reflector: L = cτ/2. Evident, în condiții reale este necesar să se ia măsuri pentru a se asigura că ecolocatorul nu prezintă ținte slabe pentru a evita alarmele false. Pentru a realiza acest lucru, există proceduri de evaluare a pragului minim al sensibilității de detecție. În plus, este rezonabil să te limitezi la o anumită zonă de interes conform L, excluzând din aceasta zona apropiată, unde există întotdeauna interferențe puternice, și zona îndepărtată, unde semnalul util devine comparabil ca amplitudine cu zgomotul. Dacă la aceasta adăugăm și controlul câștigului semnalului recepționat (și poate fi făcut dependent de gamă pentru a compensa slăbirea semnalului cu distanța), obținem un ecolocator universal care, cu variații minore, poate fi utilizat. pentru a rezolva multe probleme de diagnostic tehnic și medical.

Pionierii localizării cu ultrasunete: F. Galton, A. Boehm, S. A. Sokolov, T. BrownŞi J.Donald

În tehnologia de ecolocație, se pot distinge mai multe clase mari - indicatori de nivel, calibre de grosime, sonde eco, detectoare de defecte. Ele diferă în principal în algoritmii de utilizare a informațiilor acustice primite, în timp ce baza pentru fiecare dintre ei este încă ecolocatorul unidimensional descris mai sus. De exemplu, dacă plasați o sondă cu ultrasunete (care conține elementele emițătoare și receptoare) pe fundul unui recipient închis cu lichid, veți putea măsura nivelul acesteia fără a privi în recipient, care poate conține o substanță otrăvitoare sau inflamabilă. . Dacă nu cunoaștem proprietățile acustice ale acestui lichid, putem pune un al doilea, așa-zisul de sprijin, sondați pe peretele lateral al acestui recipient și determinați nivelul lichidului în raport cu timpii de întârziere ai semnalelor verticale și orizontale. Un exemplu de astfel de indicator de nivel este un contor de nivel pentru un odorant de gaz natural (mercaptan) într-un recipient care este întotdeauna închis și chiar îngropat în pământ.

Dispozitive cu ultrasunete: stânga– Indicator de nivel cu ultrasunete; dreapta sus– Detector de defecte cu ultrasunete pentru testarea nedistructivă a pieselor mici; jos– Calibre de grosime cu ultrasunete

Calibrele de grosime cu ultrasunete sunt utilizate pentru măsurarea continuă a grosimii tablei (oțel, sticlă) în timpul producției, precum și a grosimii unui obiect care este accesibil doar dintr-o parte (de exemplu, grosimea peretelui unui recipient sau a unei țevi). Aici trebuie deseori să ne confruntăm cu întârzieri foarte mici, așa că pentru a îmbunătăți acuratețea măsurătorilor, se folosește ciclul ecolocator: primul semnal de ecou recepționat declanșează imediat emițătorul să emită următorul impuls etc. și nu timpul de întârziere este cel care este măsurată, dar frecvența de declanșare.

Ecosondele, a căror dezvoltare a început în urmă cu aproape o sută de ani, sunt acum folosite pe o mare varietate de obiecte, de la nave militare de suprafață și subacvatice până la bărci gonflabile ale pescarilor amatori. Utilizarea computerelor a făcut posibilă nu numai afișarea profilului inferior pe ecranul sondei, ci și recunoașterea tipului de obiect reflectorizant (pește, lemn de plutire, cheag de nămol etc.). Cu ajutorul sondelor ecografice, sunt compilate hărți de profil de raft, au fost descoperite fluctuații zilnice în adâncimea stratului de plancton din ocean.

Detector de defecte cu ultrasunete pe șină ADS-02

Sină defectă acută la pauză

Poate cea mai importantă aplicație a ecolocației în tehnologie este testarea nedistructivă a structurilor (metal, beton, plastic) pentru a identifica defectele acestora cauzate de sarcini mecanice. În cel mai simplu caz, un detector de defecte este un ecolocator, pe ecranul căruia este afișată o ecogramă. Prin deplasarea senzorului cu ultrasunete de-a lungul suprafeței produsului controlat, pot fi detectate fisuri. De obicei, un detector de defecte este echipat cu un set de traductoare ultrasonice care permit introducerea ultrasunetelor în materialul sub unghiuri diferite, și alarmă sonoră când pragul este depășit de semnalul de eco reflectat.

Dintre structurile metalice, cele mai importante obiecte ale testării nedistructive sunt șine de cale ferată. În ciuda succeselor semnificative în implementarea instrumentelor de automatizare, căi ferateÎn Rusia, controlul manual este cel mai frecvent. Ecolocatorul multicanal este instalat pe un cărucior detașabil, care este împins de operator. Senzorii cu ultrasunete sunt instalați în schiurile care alunecă de-a lungul suprafeței șinei. Pentru a asigura contactul acustic, pe cărucior sunt instalate rezervoare cu un lichid de contact (apă vara, alcool iarna). Și mii de operatori merg de-a lungul tuturor căilor ferate, împingând cărucioare, pe zăpadă și ploaie, pe căldură și îngheț... Cerințele pentru proiectarea echipamentului sunt ridicate - dispozitivele trebuie să funcționeze în intervalul de temperatură de la -40 la +50 ° C, să fie rezistent la praf, să funcționeze cu baterie Primele detectoare interne de defecte ale căilor ferate din URSS au fost create acum 50 de ani de prof. A.K. Gurvich la Leningrad. Dezvoltarea tehnologiei informatice a făcut posibilă în ultimul deceniu crearea de detectoare automate de defecte care fac posibilă nu numai detectarea unui defect, ci și înregistrarea întregii ecograme a traseului parcurs pentru vizualizarea informațiilor, stocarea și analiza ulterioară a acesteia. în centre speciale. Unul dintre aceste dispozitive - ADS-02 - a fost creat de angajații Institutului nostru de Fizică Aplicată RAS împreună cu compania Meduza și este produs în serie de uzina Nijni Novgorod care poartă numele. M. Frunze. Până în prezent, peste 300 de dispozitive funcționează pe căile ferate rusești, ajutând la detectarea a câteva mii de așa-numitele defecte acute, fiecare dintre acestea poate provoca un accident. Pentru utilizarea tehnologiilor computerizate moderne, detectorul de defecte ADS-02 a primit locul 1 în competiția internațională pentru dezvoltatori de sisteme embedded din San Francisco (SUA) în 2005.

Articolul a fost pregătit cu sprijinul companiei MegaZabor. Dacă decideți să achiziționați un gard de înaltă calitate și de încredere, care va dura mulți ani, atunci soluția optimă ar fi să contactați compania MegaFence. Compania MegaZabor vinde și instalează garduri de diferite lungimi, înălțimi și complexitate de design și s-a impus deja ca furnizor de servicii de calitate. Informații mai detaliate pot fi găsite pe site-ul www.Megazabor.Ru.

Ce este ecolocația și ce animale au demonstrat că au capacitatea de a ecoloca, veți afla din acest articol.

Ce este ecolocația?

Ecolocația este o metodă care ajută la determinarea poziției obiectului solicitat prin perioada de întârziere a întoarcerilor undei reflectate. Derivat din cuvântul latin „locație”, care înseamnă „poziție”.

Ce animale s-a dovedit a avea capacitatea de a ecoloca?

Această abilitate este deținută de:

• Lilieci

Ecolocația la lilieci îi ajută să navigheze în spațiu și să vâneze o varietate de insecte. Animalele scot un sunet și apoi prind semnalul care vine de la obstacolele pe care le întâlnesc. Aceste sunete sunt semnale de localizare ale impulsurilor ultrasonice scurte cu o frecvență de 20 - 120 kHz. Liliecii își pot opri temporar „receptorul de eco” pentru a reîncărca transmițătorul de puls.

• Delfinii

Delfinii folosesc ecolocația doar noaptea. În acest moment al zilei au tendința de a se hrăni și de a-și folosi capacitatea de a căuta calmari sau pești. Lungimea semnalului de localizare - delfinii cu nasul de sticlă - este de 3,7 m Ecolocația la delfini este clicuri specifice, de înaltă frecvență, care, atunci când se lovesc de orice obiect, oferă animalelor informații despre ei. Sunetul revine la ei sub forma unui ecou și este transmis prin canalul auditiv extern, ostelele auditive și maxilarul inferior. Delfinul cu bot este capabil să identifice chiar și cele mai mici obiecte pe distanțe mari. Interesant este că un astfel de semnal poate detecta chiar și o minge de dimensiunea unei mingi la o distanță de 113 m. Cu ajutorul semnalului său, un delfin poate determina un obiect viu sau neviu în fața lui.

• Balenele

Când apa are fundul liber sau multă vegetație, vizibilitatea este foarte slabă. Prin urmare, animalele care vânează sub apă nu se bazează pe viziunea lor, ci pe o altă abilitate. Ecolocația la balene le ajută să-și perceapă mediul. Ecolocația balenelor este destul de bine dezvoltată. Uită-te doar la celebrele „cântece” ale acestor locuitori ai apei.

În plus, ecolocația este dezvoltată la marsuini, scorpii, foci, păsări șuvițe și guajaro și molii.

Oamenii de știință încă nu știu cum s-a produs și s-a dezvoltat ecolocația la animale. Ei sunt de părere că a apărut ca un înlocuitor al vederii la acei indivizi care trăiesc în adâncurile oceanului sau peșterilor întunecate. Unda luminoasă a fost înlocuită cu o undă sonoră. Ecolocația este deținută nu numai de animale, ci și, într-o oarecare măsură, de oameni. După ce a auzit sunetul, este capabil să determine aproximativ moliciunea pereților camerei, volumul acesteia și așa mai departe.

Sperăm că din acest articol ați învățat ce este ecolocația și ce animale sunt capabile de ecolocație.

• Citiți: Comunicare și limbaj animal
• Citește mai mult: Auzul. Analizor de auz

Esența ecolocației

Cuvântul „locație” înseamnă determinarea locației obiectelor, măsurarea coordonatelor și parametrilor de mișcare ale acestora. În natura vie, se folosesc diverse forme și metode de localizare. La oameni și la majoritatea animalelor, determinarea locației obiectelor din jur se realizează datorită sistemelor analitice îndepărtate, în principal vizuale și auditive, iar aceste sisteme sunt aduse funcțional la cea mai înaltă perfecțiune la unele animale. Este suficient să ne amintim acuitatea vizuală extraordinară a păsărilor de pradă diurne sau acuratețea direcției sunetului de către bufnițe.

Pentru a detecta obiecte mediu unele animale folosesc alte tipuri de informații. Calamarii de adâncime, de exemplu, pe lângă organele obișnuite de vedere, sunt înzestrați cu receptori speciali capabili să detecteze razele infraroșii, iar organele deosebite - „locatori termici” - ale șarpelor cu clopoței servesc la căutarea prăzii, percepând radiația termică. a ființelor vii și reacționând la o diferență de temperatură de o miime de grad.

Exemplele date, în ciuda diversităţii lor, reprezintă diverse opțiuni așa-numita locație pasivă, când obiectele sunt detectate doar prin primirea energiei care este direct emisă sau reemisă de obiectele aflate în studiu în sine.

Relativ recent, se părea că organele mai mult sau mai puțin sensibile de detecție la distanță ca mijloace de localizare pasivă au limitat capacitățile naturii vii.

Chiar la începutul secolului al XX-lea. omenirea avea dreptul să fie mândră că a creat o metodă activă de localizare fundamental nouă, în care o țintă invizibilă anterior este iradiată cu un flux de energie electromagnetică sau ultrasonică și detectată folosind aceeași energie, dar deja reflectată de țintă. Stațiile radio și sonar - aceste dispozitive de localizare activă - au înlocuit diverse tipuri de „ascultători” - dispozitive de detectare pasivă - și au primit acum o dezvoltare enormă în rezolvarea problemelor economice, militare și spațiale. În același timp, nu există nicio îndoială că principiile radarului au sugerat biologilor calea de rezolvare a problemei formelor de orientare spațială la unele animale care nu puteau fi explicate prin funcționarea unor binecunoscute analizoare cu rază lungă.

Ca urmare a unor cercetări minuțioase folosind echipamente electronice noi, a fost posibil să se stabilească că un număr de animale folosesc metode de localizare activă folosind două tipuri de energie - acustică și electrică. Locația electrică este folosită de unii pești tropicali, de exemplu, elefantul de mare, în timp ce locația acustică activă este deschisă în mai mulți reprezentanți ai vertebratelor terestre și acvatice care stau pe diferite niveluri dezvoltare evolutivă.

Gama acustică servește ca mijloc de detectare a obiectelor datorită undelor sonore care se propagă într-un mediu dat.

Prin analogie cu radarul, se disting două forme de localizare acustică: pasivă, când detectarea se realizează numai prin primirea energiei pe care obiectele studiate o emit sau reemit direct, și activă, în care analiza obiectului se bazează pe iradierea preliminară a semnalelor sonore cu perceperea ulterioară a aceleiași energie, dar deja reflectată din ea. Prima formă de locație acustică a fost denumită de mult timp auditiv sau perceptia auditiva, iar vibrațiile sonore sunt recepționate de analizorul auditiv.

A doua formă, adică locația acustică activă, a fost numită ecolocație de către omul de știință american D. Griffin, care a descoperit-o pentru prima dată la lilieci. De-a lungul timpului, termenii „ecolocație”, „locație acustică” și „orientare acustică” au devenit oarecum sinonimi și sunt folosiți pe scară largă în literatura biologică pentru a descrie forma activă de localizare la animale. Adevărat, în ultimii ani s-au făcut încercări de a folosi termenii „locație acustică” și „locație pasivă” pentru a desemna funcțiile sistemului auditiv la bufnițe, care cu mare precizie localizează locația prăzii lor după ureche în timpul vânătorii de noapte (Ilyichev , 1970; Payne, 1971). Prin aceasta ei doresc să sublinieze rolul enorm pe care auzul îl joacă în comportamentul de hrănire al bufnițelor și să compare metodele de orientare ale acestor păsări cu cele ale liliecilor, deși această comparație este invalidă, deoarece aceștia din urmă s-au ridicat la următorul, calitativ. nou nivel de locație acustică, folosind detectarea activă a semnalelor acustice proprii spațiului. Înainte de a trece la caracteristicile ecolocației, să ne oprim pe scurt asupra conceptelor și definițiilor de bază din domeniul acusticii necesare înțelegerii stimulilor fizici ai aparatului receptor auditiv.

E.SH.AIRAPETYANTS A.I.KONSTANTINOV. ECOLOCAREA ÎN NATURĂ. Editura „ȘTIINȚA”, LENINGRAD, 1974

EcholocationEcholocation (echo și lat. locatio -
„poziție”) - o modalitate de utilizare
în care se determină poziția obiectului
prin timpul de întârziere la întoarcere
undă reflectată. Dacă valurile sunt
sunet, atunci acesta este sonar, dacă este radio
- radar.

Ecolocație

Descoperirea ecolocației este asociată cu numele
Naturalistul italian Lazzaro
Spallanzani. A observat asta
în care liliecii zboară liberi
cameră complet întunecată (unde se găsesc
chiar și bufnițele sunt neajutorate), fără să se atingă
articole. Din experiența sa, a fost orbit
mai multe animale, însă, chiar și după aceea
zburau la egalitate cu oamenii văzători.

Ecolocație

Colegul lui Spallanzani, J.
Zhurin a efectuat un alt experiment,
în care a sigilat-o cu ceară
urechi de liliac, - și
animalele s-au ciocnit de tot
articole. De aici oamenii de știință
a concluzionat că volatil
soarecii navigheaza pe langa
audiere Cu toate acestea, această idee a fost
ridiculizat de contemporani,
pentru că nimic mai mult
era imposibil de spus -
ultrasunete scurte
mai existau semnale pe vremea aceea
imposibil
repara.

Ecolocație

Pentru prima dată ideea de sunet activ
localizarea în lilieci a fost exprimată în
1912 de H. Maxim. El a presupus asta
liliecii creează frecvență joasă
semnale de ecolocaţie prin baterea aripilor
cu o frecvență de 15 Hz.

Ecolocația la animale

Animalele folosesc ecolocația pentru
orientare în spaţiu şi pentru
localizarea obiectelor
în jur, în principal cu ajutorul
semnale sonore de înaltă frecvență.
Cele mai dezvoltate la lilieci şi
delfinii, este de asemenea folosit
scorpii, o serie de specii de pinipede (foci),
păsări (guajaros, licani etc.).

Ecolocația la om

Nu numai că pot naviga prin sunete
lilieci și delfini, dar și unii oameni.
Ecolocația la oameni a fost descoperită cu destul de mult timp în urmă - în
anii 1950 De obicei, ar putea fi folosit de oameni
orb aproape de la naştere. Cele mai multe
exemplu faimos de om-liliac -
Daniel Kish. Pierdut din vedere din cauza cancerului
retină, era încă un băiețel
și-a dat seama că putea determina înălțimea până la care
se urcă într-un trunchi de copac, ascultând ecoul sunetelor
clicuri făcute folosind limba.
Acum poate face mai mult decât să urce
copaci, dar și, de exemplu, călăria
bicicleta, folosind aceeași tehnică
„ecolocație umană”.

Ecolocația în tehnologie

Ecolocația este folosită și în tehnologie.
În tehnologia de ecolocație, mai multe mari
clase - indicatori de nivel, calibre de grosime, ecosonde, detectoare de defecte.
Oamenii folosesc ecolocația pentru a crea instrumente de măsurare
nivelul de odorant de gaze naturale, calibre de grosime, care
sunt utilizate pentru măsurătorile continue ale grosimii tablei și
multe altele.