Что такое эхолокация?
Эхолокация - это способность идентифицировать свое окружение, издавая звуки в направлении объекта, а затем анализируя эхо-сигналы, отраженные от объектов, чтобы установить расстояние и размер объекта. Эхолокация - это разновидность гидролокатора, которая используется как животными, так и людьми. Эхолокация животных - это форма тактики поиска пищи и навигации, используемая животными, и ее также называют биоакустической
Эхолокация животных
Животные, способные использовать эхолокацию, в основном ведут ночной образ жизни или обитают в районах с ограниченным солнечным светом или вообще без него. С помощью эхолокации животных животное издает звуки наружу, в окружающую среду, а затем получает эхо-сигналы от отражений излучаемых звуковых волн и использует эти эхо-сигналы для определения положения объектов. Животные используют свой мозг, чтобы правильно определить расстояние и размер объектов, от которых исходит эхо, путем вычисления времени, затраченного эхом на то, чтобы достичь животного, и даже громкости эха.
История исследований эхолокации животных
Термин “эхолокация” был впервые описан Дональдом Гриффином, американским зоологом в начале 20-го века после того, как Дональд и его коллега Роберт Галамбос продемонстрировали использование эхолокации у летучих мышей в 1938 году. Однако другие ученые выдвинули теорию эхолокации животных гораздо раньше, например, Лаццаро Спалланцани, который в 18 веке с помощью серии экспериментов установил, что летучие мыши используют слух для навигации вместо зрения. Другими учеными, у которых были похожие теории, были сэр Хайрам Максим, который выдвинул идею о том, что летучие мыши издают звуки на низких частотах, и Гамильтон Хартридж, который исправил теорию Максима и установил, что звуки, издаваемые летучими мышами, на самом деле слышны людям. Эхолокация животных у морских млекопитающих не была установлена до 1953 года, когда Жак Ив Кусто предложил использовать био-сонар зубатыми китами в своей публикации “Тихий мир”.
Эхолокация у летучих мышей
Летучие мыши были первыми животными, которые были обнаружены как использующие эхолокацию для навигации и поиска пищи, и особенно среди микрохироптерообразных летучих мышей. Эти виды летучих мышей обычно живут в полной темноте, и поэтому использование зрения для навигации практически устарело. Такие летучие мыши в основном насекомоядные, которые также являются ночными охотниками, покидая свои укрытия в полной темноте, когда насекомых много, а конкуренция низкая. Микрохироптерообразные летучие мыши издают звуки из своей гортани и через открытый рот. Эти звуки обычно имеют чрезвычайно высокие частоты в диапазоне от 14 000 до 100 000 Гц. Для сравнения, слуховая способность человека колеблется от 20 до 20 000 Гц. Подковообразные летучие мыши являются исключением, поскольку этот вид использует свои носы, чтобы издавать звуки, а не рты. Во время охоты летучие мыши издают щелкающие звуки со скоростью 10-20 щелчков в секунду, но после определения объекта добычи частота щелчков резко возрастает - до 200 щелчков в секунду.
Эхолокация у зубатых китов
Эхолокация также распространена среди других животных подотряда зубатых китов, включая дельфинов, косаток, морских свиней и кашалотов. Эти морские млекопитающие приспособились к использованию эхолокации в дополнение к зрению, которому мешает плохая видимость под водой, вызванная мутностью и поглощением. Эти зубатые киты издают высокочастотные звуки в виде пронзительных щелчков, которые издаются звуковыми губами кита. Эти щелчки производятся с различной частотой, при этом некоторые виды производят 600 щелчков в секунду в так называемом пакетном импульсе. Различная частота щелчков порождает широкий спектр звуков, включая лай, рычание и визг. Затем эхо-сигналы поступают через жировые структуры, расположенные в нижней челюсти кита.
Эхолокация у птиц
Есть несколько видов птиц, которые используют эхолокацию для навигации. К ним относятся маслята, а также стрижи, которых наблюдали с помощью эхолокации при полете в полной темноте. Эти виды птиц также ведут ночной образ жизни и обитают в плохо освещенных местах обитания, таких как пещеры.
Эхолокация у наземных млекопитающих
Эхолокация также наблюдалась у мелких наземных млекопитающих, включая евразийскую землеройку, короткохвостую землеройку, блуждающую землеройку и тенреков (обитающих на Мадагаскаре). У этих мелких млекопитающих есть особая форма эхолокации, при которой они не издают щелкающих звуков, как это наблюдается у летучих мышей, а вместо этого издают низкоамплитудные, мультигармонические звуки и частотно-модулированную частоту. Эти тенреки и землеройки используют эхолокацию исключительно в навигационных целях. Ученые также наблюдали эхолокацию у слепых лабораторных крыс.
Человеческая эхолокация
Было изучено и установлено, что люди используют эхолокацию для навигации по окружающей среде. Эхолокация, наблюдаемая у людей, на практике аналогична эхолокации у животных, поскольку она также является формой активного гидролокатора. Люди используют эхолокацию путем искусственного создания звуков, таких как постукивание тростью или топот ног по земле, или даже путем создания звуков щелчка. Таких людей обычно обучают использовать эхо-сигналы, отраженные от объектов, для определения их расстояния до объекта или размера объекта. Эхолокация наблюдается в основном у слепых людей, но люди со зрением также могут приобрести эту способность путем обучения и свести на нет эффект приоритета. Было изучено, что слух и зрение взаимосвязаны, поскольку в обоих случаях обрабатываются отраженные волны энергии от определенного источника.
Исследование человеческой эхолокации
Было обнаружено, что люди обладают способностью определять местонахождение объектов без использования зрения еще в 1749 году. Первоначально ученые полагали, что изменения давления на кожу вызвали эту способность. Однако именно в 1950-х годах человеческая эхолокация была широко изучена, в частности, в психологической лаборатории Корнелла. В середине 20-го века было написано несколько книг, в которых еще больше расшифровывалась человеческая эхолокация.
Люди с человеческой способностью к эхолокации
Люди, способные использовать эхолокацию, обычно имеют нарушения зрения. Одним из таких людей, поразивших мир своими способностями к эхолокации, является Дэниел Киш, слепой мужчина, которому в младенчестве удалили глаза из-за рака сетчатки. Дэниел использует небные щелчки для определения своего окружения - навык, которому он научился с детства. Другим известным человеком, обладающим способностью к эхолокации, является Бен Андервуд. Бен Андервуд тоже слеп и тоже потерял зрение после того, как у него диагностировали рак сетчатки. Андервуд приобрел способности к эхолокации в возрасте пяти лет благодаря самоподготовке. Благодаря эхолокации слепой Андервуд мог бегать, кататься на велосипеде и даже играть в футбол.
