Что такое эхолокация?

Эхолокация - это способность идентифицировать свое окружение посредством излучения звуков к объекту и последующего анализа отражений, отраженных от объектов, для определения расстояния и размера объекта. Эхолокация является формой сонара и используется как животными, так и людьми. Эхолокация животных является формой кормовой и навигационной тактики, используемой животными, и также упоминается как биосонар

Эхолокация животных

Животные со способностью использовать эхолокацию - это, главным образом, ночные животные или животные, которые проживают в районах с ограниченным солнечным светом или вообще без них. При эхолокации животных животное издает звуки наружу и затем получает эхо от отражений излучаемых звуковых волн и использует эти эхо для определения положения объектов. Животные используют свой мозг для правильного определения расстояния и размера объектов, от которых исходит эхо, путем расчета времени, используемого эхо для достижения животного, и даже громкости эха.

История исследований эхолокации животных

Термин «эхолокация» был впервые описан американским зоологом Дональдом Гриффином 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, Лаззаро Спалланцани, который в 18 веке посредством серии экспериментов установил, что летучие мыши используют слух для навигации вместо зрения. Другими учеными, придерживавшимися аналогичных теорий, были сэр Хирам Максим, который предложил идею о том, что летучие мыши испускают звуки на низких частотах, и Гамильтон Хартридж, который исправил теорию Максима и установил, что звуки, испускаемые летучими мышами, фактически были слышимы для человека. Эхолокация животных у морских млекопитающих не была установлена ​​до 1953 года, когда Жак Ив Кусто предложил использовать биосонар 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 кормления, особенно среди летучих мышей с микротироптераном. Эти виды летучих мышей обычно живут в полной темноте, и поэтому использование зрения для навигации практически устарело. Такие летучие мыши - прежде всего насекомоядные, которые также являются ночными охотниками, покидая свои укрытия в полной темноте, когда насекомых в изобилии, а конкуренция низкая. Микрохирургические летучие мыши испускают звуки из гортани и через открытые рты. Эти звуки обычно имеют очень высокие частоты в диапазоне от 14 000 до 100 000 Гц. Для сравнения, слуховая способность человека колеблется от 20 до 20000 Гц. Подковообразные летучие мыши - исключение, поскольку разновидности используют свои носы, чтобы издать звуки вместо их ртов. Во время охоты летучие мыши издают звуки щелчков со скоростью 10–20 щелчков в секунду, но после определения предмета добычи скорость щелчков резко возрастает до 200 щелчков в секунду.

Эхолокация у зубатых китов

Эхолокация также распространена среди других животных подотряда Odontoceti или зубатых китов, включая дельфинов, косаток, морских свиней и кашалотов. Эти морские млекопитающие приспособились к использованию эхолокации, чтобы дополнить использование зрения, что затруднено плохой видимостью под водой, вызванной мутностью и поглощением. Эти зубатые киты издают высокочастотные звуки в виде высоких щелчков, которые генерируются из звуковых губ кита. Эти щелчки производятся с различной частотой, при этом некоторые виды производят 600 щелчков в секунду в так называемом импульсном импульсе. Различная частота щелчков вызывает широкий спектр звуков, включая лай, рычание и визг. Эхо затем поступает через жировые структуры, расположенные в нижней челюсти кита.

Эхолокация у птиц

Есть несколько видов птиц, которые используют эхолокацию для навигации. К ним относятся масляные птицы и свифт, которые наблюдались с помощью эхолокации при полете в полной темноте. Эти виды птиц также являются ночными животными и живут в плохо освещенных местах обитания, таких как пещеры.

Эхолокация у наземных млекопитающих

Эхолокация также наблюдалась у мелких наземных млекопитающих, включая евразийскую строптивую, короткохвостую строптивую, блуждающую строптивую и тенреков (встречается на Мадагаскаре). Эти мелкие млекопитающие имеют отчетливую форму эхолокации, где они не производят щелкающие звуки, которые наблюдаются у летучих мышей, а вместо этого производят низкоамплитудные, мультигармонические звуки и частотно-модулированную частоту. Эти тенреки и землеройки используют эхолокацию исключительно для целей навигации. Эхолокация также наблюдалась учеными у слепых лабораторных крыс.

Эхолокация человека

Люди были изучены и созданы, чтобы использовать эхолокацию для навигации по окружающей среде. Эхолокация, наблюдаемая у людей, на практике похожа на эхолокацию у животных, поскольку она также является формой активного сонара. Люди применяют эхолокацию посредством искусственного создания звуков, таких как постукивание тростью или топание ногами по земле, или даже путем создания звуков щелчка. Такие люди обычно обучаются использовать отраженные от объектов эхо-сигналы для определения их расстояния от объекта или размера объекта. Эхолокация наблюдается, в основном, у слепых, но люди со зрением также могут приобретать способности посредством тренировок и сводить на нет эффект приоритета. Слух и зрение были изучены как взаимосвязанные, поскольку в обоих случаях обрабатываются отраженные волны энергии от конкретного источника.

Исследование эхолокации человека

У людей была обнаружена способность находить объекты без использования зрения уже в 1749 году. Первоначально ученые полагали, что изменения давления на коже вызвали эту способность. Однако именно в 1950-х годах эхолокация человека была тщательно изучена, особенно в Психологической лаборатории Корнелла. В середине 20-го века было написано несколько книг, которые расшифровали эхолокацию человека.

Лица с эхолокационной способностью человека

Люди, которые имеют возможность использовать эхолокацию, обычно имеют нарушения зрения. Одним из таких людей, которые поразили мир своими способностями к эхолокации, является Даниэль Киш, слепой человек, у которого в детстве были удалены глаза из-за рака сетчатки. Даниэль использует использование нёбных щелчков, чтобы идентифицировать свое окружение, навык, которому он учил себя с детства. Другой известный человек с эхолокационной способностью - Бен Андервуд. Бен Андервуд также слеп и потерял зрение после диагностики рака сетчатки. Ундервуд получил эхолокационные способности в возрасте пяти лет благодаря самообучению. Благодаря эхолокации, слепой Андервуд мог бегать, ездить на велосипеде и даже играть в футбол.