蝙蝠和海豚的回声定位术

有回声定位术的蝙蝠和海豚

我们人类，判断活动或固定物体只需用眼睛和耳朵，但如果想了解听觉和视觉系统之外的情况，就需要借助一些特殊的装置和设备。特别是现代航空、航海等科学技术的发展，使人们借助雷达、声纳、测距仪、望远镜等来拓展自己的感知空间，但这并不是人们凭空想象而发明的，而是受了一些动物的本领启发而制造的，并且现实世界中动物们的本领要比我们的雷达和声纳灵敏的多。

蝙蝠是唯一能够真正飞行的哺乳类动物，飞行时由口中发出超声波，用耳朵接收定位。夜间活动，有些有原地冬眠的现象。

在黄昏或漆黑的夜里，蝙蝠借助于他们的特殊的本领——回声定位，在夜间高速分辨和捕捉小昆虫。苍蝇和果蝇等昆虫飞行迅速，极难捕捉，而蝙蝠借助于回声定位的本领则可以轻而易举的捕获它们。高速电影摄影技术中显示，蝙蝠在半秒钟之内就可以抓获两只苍蝇，而在实验室的观察中表明，一只蝙蝠可以轻易地在十分钟内捕获250余只苍蝇。如此迅速的捕捉本领是在黑暗中完成的，就如同好多在光亮中的动物一样自如。研究表明，蝙蝠在进化过程中的变化极小，这表明它们对于黑暗和捕食方式是十分适应的。很少有鸟类和动物在夜间捕食昆虫，但夜间活动的昆虫却不在少数。在现实中有极多的蝙蝠聚集地少虫害、虫灾的现象。

科学家们曾做过这样的实验:在一间没有一丝光线的大房间里，横七竖八地挂着许多绳子，上面系着铃铛，然后放人几只蝙蝠和一些飞行迅速的昆虫。实验结果是昆虫被捕食了，而铃铛一只都没有响。而且在将蝙蝠眼睛完全遮住的情况下，也丝毫不影响其捕食能力。那么，蝙蝠是怎样如此迅速准确地捕捉昆虫的呢?

研究表明，蝙蝠在游弋过程中，只发出10次/秒的脉冲，一旦接受到回声就意味着周围有食物或物体存在。当昆虫等食物离蝙蝠越来越近的时候，回声脉冲的速度就加快，有时可达00次/秒。速度加快就意味着昆虫已经迫近，每秒传递的脉冲数是不会与声音的频率相混淆的，何况音调的频率是可变的。例如当蝙蝠游弋时，发出速度为10次/秒的很慢的脉冲，而频率可调节到100000周/秒。当检测到有昆虫存在时，这个频率就会下降到40000周/秒。当目标靠近时，就变成大约0000周/秒～20000周/秒。这个现象表明，蝙蝠在使用一个方法，以确定它听到的回声是它自己发出的，而不是其他的声音或其他蝙蝠发出的。这是依靠其自身系统在频率和脉冲效能方面的控制来完成的。

蝙　蝠

蝙蝠对于方向的判断也是非常奇妙的，其运用的方式虽和人类与其他哺乳动物有相似之处，却要灵敏和准确的多。它把进入两耳的声音进行比较，并在大脑的听觉神经中枢以几千分之一秒的速度进行分析。如果把蝙蝠的一只耳朵塞住，就只能回避较大的阻碍物，如果长期塞住或使其耳朵发生长久性的损伤，它就会因为抓不到昆虫而饿死。若将蝙蝠的嘴强行封闭也会出现相同的情况，这表明其声波发出系统是在嘴部，而接受系统是靠耳朵完成的。塞住嘴时，它的回声系统就会被破坏，所以咽喉有伤的蝙蝠不但会饿死，而且会撞在障碍物上身亡。

蝙蝠的捕食能力很强，但它们正趋向灭亡。昆虫的毒素杀死了它们。木材保护药剂在它们冬眠的时候将它们药死在天棚上，但首先是人类的爱整洁的观念大批地杀死它们。那些蝙蝠喜欢在里面居住的空心老树，都被伐掉了，废墟被拆除或者经重修变得严丝无缝了。拯救蝙蝠可能到了最后时刻，因为它们都非常忠诚于地点，它们从哪儿消失，就很难再回来。蝙蝠的灭绝将对人类辐射技术的研究造成巨大的损失。

另外，生活在海里的海豚和鲸鱼也利用回声定位来辨别物体的距离。(www.xing528.com)

海豚，鱼类，鲸目，海豚科。

身体长度均小于4米，有吻突，背鳍有或无，尾鳍的中央后缘有缺刻，上、下颌均生有较多的圆锥形齿，脊椎的数目较多，颈椎一般有两个愈合。

喜欢群集生活，经常浮出水面嬉水，受到惊扰时不散开，游泳时可以跃出水面达2米多，有较强的恋群性，同伴受伤决不离开。多于春季繁殖，出生时的幼体长1.3米左右，生殖间隔期1.5～2年，胎生，哺乳，主要分布于亚热带各个海洋。

海豚能听到的声音范围不如蝙蝠那么大，但它在水中能对频率高达170000周/秒的声音发生反应。很可能海豚的脑比任何蝙蝠的大脑的辨别能力更强，因为它必须有条理的收集来自物体、其他生物、海底和海面以及自身周围的水流的回声，同时也收集来自海面波浪和航船上机器的回声，并对这些回声逐一进行译码、分析和识别。

在水上人们常能听到海豚发出可任意控制的三种不同的声音:叽叽的叫声和唿哨声是与同类通讯联系的信号，而变化多端的卡嗒声是用来进行回声定位的。后者以每秒1～800次的脉冲进行传播，最短的持续时间大约是千分之一秒。在音调上，这声音变化在20～170000周之间。低频声音比高频声音传播得更远，所以要识别近距离的捕获物或判断黑暗中的障碍物，多半是发出高频声音。海豚根据回声的不同，就能判断它所遇到的鱼的大小和种类。甚至在完全黑暗的情况下，也能辨别出大小只有1/4寸(约6.4毫米)差别的两个物体，并能检测出一个直径小于1/6寸(约4.3毫米)的障碍物。海豚还能避免与放在它通路上的看不见的玻璃板或塑料板相碰撞，它也不会被人为的声音所迷惑，仍然清晰地记录着它自己所发出的声音的回声。

当海豚到处游弋时，大约每隔20秒钟发出一个突然的声音。一旦这个声音返回，它就发出连续的声音来寻找反射源。如果这反射源是食物，海豚就一边靠近它，一边在一个10度的幅度内左右摇摆进行观察，直到找到反射源为止。在平时，任何一个轻微的泼溅声都将引起海豚的探究行为。

最值得注意的是，由于海豚的外耳是闭塞的，鼓膜和听骨也很简单，所以它的听觉方式必然与陆地动物不同。外来的声音是通过身体组织和颅骨到达中耳，这就意味着海豚在水中能良好地听到声音，但在空气中就不然了。中耳和内耳是一个独立的复合物，其听神经是极灵敏的，若与其他动物相比，它的整个听觉机制已发展到很高的水平。与大多数陆地动物相反，海豚大脑中的听觉中枢比视觉中枢大四倍。海豚听觉机能之灵敏似乎是不可思议的。正如人们的视觉能区别相差极其微小的距离、大小、颜色、形状和亮度一样高超。有时我们可以把注意力集中在像一粒沙子这么小的物体上，而不顾视野中沙子周围的任何其他东西。同样道理，海豚在各种复杂的声音中，只倾听它熟悉的回声。但当新的声音突然出现时，它也能像人那样立刻警觉，并迅速改变自己的注意范围。

鲸鱼是海豚科中的大汉，像海豚一样，它产生50～80000周/秒的高频声音和卡嗒声，带着这些声音航行能避开障碍物。鲸鱼的叫声与海豚发出的口哨声不一样，它似乎是以迅速而重复的嘎嘎声进行通讯联系，用每秒500～2000次速度的卡嗒声来进行回声定位。当它游弋时，似乎对低频回声特别注意，因为这种回声将带来远距离的信息，但当鲸鱼迫近捕获物时，则对较高频率产生反应，由此来确定正在靠近自己的是什么东西。