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水生动物的声纳定位_仿生趣谈

时间:2020-02-10百科知识联系我们
水生动物的声纳定位_仿生趣谈

水生动物的声纳定位

蝙蝠利用它的声纳在黑夜的天空中导航和寻找食物;鲸类也利用它的声纳,在光线微弱的水中导航和寻找食物,它们都是发出超声波,然后根据声波碰到物体后,折射回来的声波特征辩认目标。两者可以说是异曲同工,各显神通。

世界上的鲸类可分为两大类型:一类是口中有须,没有牙齿,外鼻孔两个,叫须鲸类;另一类是口中没有须而有牙齿,外鼻孔只有一个,叫齿鲸类。海豚就属于齿鲸类,世界已知的齿鲸有25种左右。海豚的脑子非常发达,脑子的相对重量(每单位体长中的脑重量)比猩猩的脑子重1倍西西人像艺术,而且脑上表布有脑沟和脑回,因此,海豚能表演那么多精彩节目也就不足为怪了。

人们对海豚的研究主要在于它在水中的回声定位技能。与空中回声定位相比,水中回声定位优势在于:水是回声定位的理想介质,传声性能比空气好。声能被吸收得较少,一般声音在水中传播的速度比在空气中传播快5倍,每秒可达1600米左右,传播距离也更远。海豚能听到的声音范围虽然比不上蝙蝠那么大,但是海豚对水中频率高达170000赫兹的声音起反应,而且具有很强的抗干扰能力和辨别能力。实验证明,将两个钢球,一个直径为6.1厘米,另一个直径为5.2厘米,两球相距12厘米,让海豚检出6.1厘米的小球,结果正确率达100%。区别6.1厘米和5.5厘米小球,正确率在80%左右。(www.anred.net.cn)

有关海豚的声纳系统,人们还不是完全了解。鲸类都没有声带,不可能从喉部发音,普遍认为海豚是通过呼吸道发声的。海豚头顶上有一个喷水孔,也就是外鼻孔,在喷水孔和内鼻孔之间的鼻道向两侧延伸出数个左右不对称、大小和方向都不一样的气囊,受挤压的空气从气囊喷出,并在喷水孔周围的肌肉配合下发出定位用的“的嗒”声。在气囊的后面是颅骨,使声波向前反射出去,气囊的前面有一个瓜状的脂肪体,使声音在此产生共鸣。因此,当海豚浸在水中时,喷水也必须紧闭。从水中拍摄的照片,看得很清楚,海豚到水面以前,喷水孔确实是关闭的。而白鲸在发声时,努力收缩腭部上面的肌肉,使头上鼓起一个浑圆的大块,借以形成共鸣腔。瓜状脂肪体具有超声聚焦的作用,它把声波聚成声束辐射出去,海豚用作回西西人像艺术声定位的“的嗒”声,以每秒1~800次的脉冲进行传播,最短的持续时间仅为千分之一秒。海豚在海中游动时,头部不时地以10°幅度左右摆动,频频发出声波,大约每20秒发出一个声音,当收到能引起其兴奋的回声时,便立即发出不同音频的超声来寻找产生回声的来源,根西西人像艺术据对回声的分析,最后确定探测目标的距离、方位、形状和性质。海豚能发觉3公里外的鱼群,并分辨出其爱吃的或不爱吃的种类。

鲸类适应在海水中生活,身体形状呈流线型,以减少水流对身体的摩擦,外耳已退化,耳孔缩小到铅笔那样粗细,耳道有蜡质的耳塞。海豚的听觉十分灵敏,水中的声波是通过身体组织和头骨传入中耳。脑中的听觉中枢比视觉中枢几乎大4倍。鲸类和一切少毛的哺乳动西西人像艺术物一样,皮下脂肪层特别厚,这对声波传入体内不利。但是,奥妙在于海豚前额部几乎没有脂肪,声波能由此处很好地传入。由此可见,海豚的前额部对回声定位极其重要,无论是声波的向前发射,还是回声的由前传入都与前额部有关,这就不难解释为什么海豚能觉察到脑前方的事物,而对脑后的事物往往觉察不到。海豚的下颌骨对回声接收有很大作用,它的下颌骨具有空隙,一直后延并将耳骨包围,耳骨周围的空间扩大到内耳,空间大部分含有泡沫物质,一方面起到保护耳免受深海巨大的压力,另一方面起着隔音的作用,防止声音由身体传入耳中,使海豚只能接收到来自前方的声波。

海豚的超声波探查系统与人造的水中探查用声系统纳相比,无论在识别能力、抗干扰能力和方向性等各个方面都要优越得多。各国科学家都对海豚和其它海洋动物开展了回声定位的研究,模拟海豚等的回声定位以改进人造声纳。随着电子超声波声纳系统的发展,已在水下导航、反潜艇侦察以及鱼群监测等方面起到很好的作用。