海豚与蝙蝠回声定位的差别doc

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海豚的回声定位能力

海豚的回声定位能力

海豚的回声定位能力海豚是一种生活在海洋中的哺乳动物,它们以其出色的回声定位能力而闻名于世。

海豚利用声波在水中传播的特性,通过发出声音并接收回声来感知周围环境,实现定位、导航、捕食等行为。

海豚的回声定位能力不仅在生存中起着至关重要的作用,也为人类科学研究提供了宝贵的启示。

本文将深入探讨海豚的回声定位能力,揭示其背后的奥秘。

一、海豚的声波发射与接收机制海豚的回声定位能力依赖于声波的发射和接收。

海豚通过在头部特殊的器官——脑室鼓膜中发出高频率的声音,这些声音在水中传播后会遇到不同物体并产生回声。

海豚的下颚中有脂肪组织,可以将发出的声音聚集成一个声束,增强声波的穿透力和定位精度。

当回声被接收后,海豚的下颚会传递回声信号到内耳,经过神经系统处理后,海豚就能准确地感知到周围环境的情况。

二、海豚的回声定位精度海豚的回声定位精度非常高,据研究表明,海豚可以在数百米的距离内准确地定位到一个直径只有几厘米的目标。

这种惊人的精度得益于海豚对声波的敏感度和对回声的精准解读能力。

海豚能够根据回声的强度、方向、时间延迟等信息来判断目标的位置、大小和形状,从而做出相应的反应。

这种高精度的回声定位能力使海豚能够在复杂的海洋环境中游刃有余,捕食猎物、避开障碍物。

三、海豚回声定位的应用海豚的回声定位能力不仅在自然界中发挥着重要作用,也被人类广泛运用于科学研究和技术开发中。

仿生学领域的研究者们正努力借鉴海豚的回声定位原理,开发出各种先进的声纳技术和定位系统。

这些技术被应用于海洋勘测、水下导航、潜艇探测等领域,为人类探索海洋深处提供了重要的技术支持。

此外,海豚的回声定位能力也为残障人士的辅助定位系统提供了新的思路和可能性,为他们的生活带来了便利。

四、海豚回声定位的保护与研究尽管海豚的回声定位能力备受推崇,但由于人类活动的干扰和海洋环境的恶化,海豚种群正面临着严重的威胁。

过度捕捞、水污染、海洋噪音等问题都对海豚的生存和回声定位能力造成了影响。

【素材】3.3超声与次声

【素材】3.3超声与次声

沪科版八年级物理3.3超声与次声参考资料一些动物的“声呐”声呐并非人类的专利,不少动物都有它们自己的“声呐”。

蝙蝠就用喉头发射每秒10-20次的超声脉冲而用耳朵接收其回波,借助这种“主动声呐”它可以探查到很细小的昆虫及0.1mm粗细的金属丝障碍物。

而飞蛾等昆虫也具有“被动声呐”,能清晰地听到40m 以外的蝙蝠超声,因而往往得以逃避攻击。

然而有的蝙蝠能使用超出昆虫侦听范围的高频超声或低频超声,从而使捕捉昆虫的命中率仍然很高。

看来,动物也和人类一样进行着“声呐战”!海豚和鲸等海洋哺乳动物则拥有“水下声呐”,它们能产生一种十分确定的讯号探寻食物和相互通迅。

海豚声呐的灵敏度很高,能发现几米以外直径0.2mm的金属丝和直径lmm的尼龙绳,能区别开只相差1/200 s时间的两个信号,能发现几百米外的鱼群,能遮住眼睛在插满竹竿的水池子中灵活迅速地穿行而不会碰到竹竿;海豚声呐的“目标识别”能力很强,不但能识别不同的鱼类,区分开黄铜、铝、电木、塑料等不同的物质材料,还能区分开自己发声的回波和人们录下它的声音而重放的声波;海豚声呐的抗干扰能力也是惊人的,如果有噪声干扰,它会提高叫声的强度盖过噪声,以使自己的判断不受影响;而且,海豚声呐还具有感情表达能力,已经证实海豚是一种有“语言”的动物,它们的“交谈”正是通过其声呐系统。

尤其是仅存于世的四种淡水豚中最珍贵的一种-我国长江中下游的白鳍豚,它的声呐系统“分工”明确,有为定位用的,有为通讯用的,有为报警用的,并有通过调频来调制位相的特殊功能。

多种鲸类都用声来探测和通信,它们使用的频率比海豚的低得多,作用距离也远得多。

其他海洋哺乳动物,如海豹、海狮等也都会发射出声呐信号,进行探测。

终身在极度黑暗的大洋深处生活的动物是不得不采用声呐等各种手段来搜寻猎物和防避攻击的,它们的声呐的性能是人类现代技术所远不能及的。

解开这些动物声呐的谜,一直是现代声呐技术的重要研究课题。

超声波和次声波的差异之处及特点次声波(1)次声波:频率低于20Hz的声波,叫次声波.(2)次声波的特点:①次声波可以流传很远的间隔.②次声波在流传历程中不易被停滞物拦截.③次声波容易与生物孕育发生作用.(3)人类周围的次声波①自然次声.如狂风暴雨、闪电雷鸣、极光放电、流星爆炸、火山发作以及地震、海啸、台风等都可以发出频率在0.01 Hz至10Hz的次声波.②人体次声.人体自己也是次声源,如心脏跳动可发出5 Hz到20Hz的次声波.我们称之为人体次声.如高速行驶的卡车可孕育发生次声,核爆炸、火箭起飞都能孕育发生次声.(4)次声的应用.①为景象及地震预报服务.如低等海洋动物水母对8—13 Hz的次声波特别敏感,使用仿生学依照水母的耳朵结构制成的水母耳台风预报仪,可提前15 h预测台风的方位和强度.②为国防配置服务.配置次声波服务站,探测阐发世界随处的核爆炸,火箭发射等重雄师事动态.现在,还研制出了一种特别敏锐的次声探测仪,用在边防检查上,看是否有人混在车辆行李中③为农林生产服务.使用次声波给树治病、刺激植物生长.④为人类生产服务.使用8-12Hz适当剂量的次声波作用可使人的头脑会集.制造次声驱蚊器,用于警备蚊虫叮咬.2.超声波(1)超声波,频率高于20000Hz的声波,叫超声波.(2)超声波的特点.①险些呈直线流传,具有较强的穿透本事和良好的反射性能.②探测间隔远,定位精度高.③检测敏锐度高,可得到富厚的探测信息.④用于医疗检测很清静.(3)超声波的应用①国防上的应用.如声纳(水声测位仪)可对水中目的举行探测、定位、跟踪、辨认、通讯、导航制导等.②生产、生存中的应用.如使用超声波的穿透本事及反射情况,制作超声波探伤仪,用来探察金属内部的缺陷.使用超声波举行气氛加湿,制造种种均匀极细的乳胶等.③医疗上的应用.超声波可用于医疗上的诊断和消毒灭菌等用途.超声波的频率高至20000Hz以上(每秒振动20000次以上),由于它的频率高,因此具有以下特点:(a)偏向性好,险些沿直线流传;(b)穿透本事强,能穿透许多电磁波不能穿透的物质;(c)在媒质中流传时能孕育发生巨大的作用力,可以用来为硬质质料做切割、凿孔等,也可以用来洗濯和消毒等搪塞超声波的应用,我们比力熟习的即是医院中常用的B 超,它是把超声波射入人体,凭据人体构造对超声波的传导和反射本事的厘革来坚定有无异常,如对人体脏器做病变检查、结石检查等,它具有对人体无毁伤、轻便迅速的利益.次声又称亚声,是频率在20Hz以下的低频率波.许多自然灾害如地震、火山发作、龙卷风等在孕育发生前都市发出次声波.次声波对人体能够造成危害,引开始痛、吐逆、呼吸困难等症状.在20世纪30年月,美国一位物理学家做过实验:他把一台次声孕育发生器带进戏院,开演后寂静地打开,然后坐在自己的包厢内视察消息,只见坐在次声器周围的观众孕育发生一种栗栗不安和迷惑不解的样子容貌形状,并很快伸张到整个戏院.次声波的特点是源头广、流传远、穿透力强科学家们使用它来预测台风、研究大气结构等.在军事上可以使用次声来侦察大气中的核爆炸、跟踪导弹等等.1890年,一艘名叫“马尔波罗号”风帆在重新西兰驶往英国的途中,突然秘密地失落了. 20年后,人们在火地岛海岸边发明确它.稀罕的是:船上的开都原封未动.齐全如初.船主航海日志的字迹仍然依稀可辨;就连那些死已多年的水手,也都“各在其位”,连结着当年在岗时的“姿势”;1948年初,一艘荷兰货船在议决马六甲海峡时,一场风暴事后,全船水手莫明其妙地死光;在匈牙利鲍拉得利岩穴入口, 3名旅游者齐刷刷地突然倒地,停止了呼吸......上述惨案,引起了科学家们的广泛关注,其中不少人还对水手的遇难缘故原由举行了恒久的研究.就以本文开头的那桩惨案来说,水手们是怎么死的?是死于天火或是雷击的吗?不是,由于船上没有丝毫燃烧的痕迹;是死于海盗的刀下的吗?不!遇难者遗骸上看到死前打架的迹象;是死于饥饿干渴的吗?也不是!船受骗时贮存着富足的食品和淡水.至于前面提到的第二桩和第三桩惨案,是自杀照旧他杀?死因何在?凶手是谁?检验的效果是:在全部遇难者身上,都没有找到任何伤痕,也不存在中毒迹象.显然,行刺大概自杀之说已不行立.那么,因此及病一类心脑血管疾病的突然发作致死的吗?法医的剖解陈诉评释,死者生前个个都很壮实!织梦好,好织梦经过重复视察,终于弄清了制造上述惨案的“凶手”,是一种为人们所不很相识的次声的声波.次声波是一种每秒钟振动数很少,人耳听不到的声波.次声的声波频率很低,一样平常均在20兆赫以下,波长却很长,流传间隔也很远.它比一样平常的声波、光波和无线电波都要传得远.比喻,频率低于1赫的次声波,可以传到几千以至上万公里以外的地方.1960年,南美洲的智利孕育发生大地震,地震时孕育发生的次声波传遍了全世界的每一个角落!1961年,苏联在北极圈内举行了一次核爆炸,孕育发生的次声波竟绕地球转了5圈之后才消散!次声波具有极强的穿透力,不光可以穿透大气、海水、土壤,而且还能穿透牢固的钢筋水泥组成的修建物,以致连坦克、艨艟、潜艇和飞机都不在话下.次声穿透人体时,不光能使人孕育发生头晕、烦燥、耳鸣、恶心、心悸、视物含糊,吞咽困难、胃痛、肝功效失调、四肢麻痹,而且还可能破坏大脑神经体系,造成大脑构造的重大毁伤.次声波对心脏影响最为紧张,终极可导致殒命.为什么次声波能致人于死呢?原来,人体内脏固有的振动频率和次声频率相类似(0.01~20赫),倘若外来的次声频率与体内脏的振动频率相似或类似,就会引起人体内脏的“共振”,从而使人孕育发生上面提到的头晕、急躁、耳鸣、恶心等等一系列症状.特别是当人的腹腔、胸腔等固有的振动频率与外来次声频率同等时,更易引起人体内脏的共振,使人体内脏受损而丧命.前面开头提到的孕育发生在马六甲海峡的那桩惨案,即是由于这艘货船在驶近该海峡时,恰遇上海上起了风暴.风暴与海浪摩擦,孕育发生了次声波.次声波使人的心脏及其它内脏剧烈发抖、狂跳,以致血管破碎,着末促使殒命.次声虽然无形,但它却时间在孕育发生并威胁着人类的清静.在自然界,比喻太阳磁暴、海峡咆哮、雷鸣电闪、气压突变;在工场,机器的撞击、摩擦;军事上的原子弹、氢弹爆炸试验等等,都可以孕育发生次声波.由于次声波具有极强的穿透力,因此,国际海难救济构作育在一些阔别大陆的岛上创建起“次声定位站”,监测着浪潮的洋面.一旦船只或飞机误事出事附海,可以迅速测定方位,举行救济.连年来,一些国家使用次声能够“杀人”这一特性,致力次声武器——次声炸弹的研制只管眼下尚处于研制阶段,但科学家们预言;只要次声炸弹一声爆炸,霎时之间,在周遭十几公里的地面上,全部的人都将被杀死,且无一能幸免.次声武器能够穿透15厘米的混凝土和坦克钢板.人纵然躲到防空洞或钻进坦克的“肚子”里,也照旧一样地难逃残废的恶运.次声炸弹和中子弹一样,只杀伤生物而无损于修建物.但两者相比,次声弹的杀伤力远比中子弹强得多.<作用>:超声波:超声治疗学是超声医学的重要组成部分。

仿生学的20个例子

仿生学的20个例子

仿生学的20个例子以下是仿生学的20个例子:1. 鲨鱼皮肤:模仿鲨鱼皮肤纹理的泳衣被称为“快皮”,它可以减少水流阻力,使游泳速度更快。

2. 飞鸟:飞机、直升机等飞行器的设计灵感来源于鸟类。

例如,莱特兄弟的飞机就是仿照鸟类的翅膀设计而成的。

3. 蝙蝠回声定位:模仿蝙蝠回声定位原理的雷达技术可以用于探测障碍物、跟踪目标等。

4. 蜻蜓翅膀:蜻蜓翅膀具有独特的结构,可以使其在飞行时自动调整角度和速度。

模仿蜻蜓翅膀的原理,可以设计出更轻、更高效的飞机和直升机。

5. 鱼类:鱼类的流线型身体可以使其在水中游得更快、更远。

模仿鱼类的身体结构,可以设计出更快的船只和潜水器。

6. 蜘蛛丝:蜘蛛丝具有很高的强度和弹性,可以用于制造高强度材料、生物材料等。

7. 蜜蜂舞蹈:蜜蜂通过特定的舞蹈来交流食物来源的位置信息。

人类通过模仿蜜蜂的舞蹈,可以更好地理解自然界的交流方式和生态系统的运作规律。

8. 蛇的热感应器官:模仿蛇的热感应器官,可以设计出用于寻找目标的红外线传感器。

9. 壁虎足部:壁虎足部具有粘附力强的特点,可以使其在垂直表面上攀爬。

通过模仿壁虎足部的结构和功能,可以制造出更可靠的粘附材料和表面材料。

10. 象鼻:大象的鼻子具有灵活、强壮的特点,可以用于挖掘、吸水等。

通过模仿象鼻的结构和功能,可以设计出更加实用的机械臂和工具手。

11. 鳄鱼夹子:鳄鱼的夹子具有强力的夹持力和自锁功能,可以用于夹持、固定等应用场景。

通过模仿鳄鱼夹子的结构和功能,可以制造出更加可靠的夹具和工具。

12. 鹿角:鹿角具有独特的结构和强度,可以用于防御和攻击。

通过模仿鹿角的结构和功能,可以设计出更加实用的材料和结构。

13. 蝴蝶翅膀:蝴蝶翅膀具有绚丽多彩的色彩和独特的结构,可以用于制造美丽的装饰品和艺术品。

通过模仿蝴蝶翅膀的色彩和结构,可以制造出更加美观的材料和表面处理技术。

14. 鼹鼠爪子:鼹鼠的爪子具有强大的挖掘能力,可以用于挖掘隧道和寻找食物。

蝙蝠和海豚惊人的基因组趋同进化

蝙蝠和海豚惊人的基因组趋同进化

蝙蝠和海豚惊人的基因组趋同进化蝙蝠和海豚惊人的基因组趋同进化生物3602013-09-09蝙蝠和海豚独立地进化出各自的回声定位系统。

尽管它们的声呐感官系统起源及机制不同,但似乎有一些相似的基因参与其中。

一项刊登在《自然》杂志上的最新研究证实,蝙蝠和海豚基因组有一些相似的序列改变,表明这样的遗传趋同(genetic convergence)其范围远比原以为的要更为普遍。

未参与该研究的伦敦大学学院进化和比较生物学教授Judith Mank 表示:“这是一个极好的例子,表明采用一种基因组方法如何能够帮助你了解许多的信息。

生物体的一般适应机制,个体的环境以及它们对于环境的适应可以影响多大比例的基因。

我真的对这种趋同的程度感到惊讶,”蝙蝠和齿鲸在大约8 千万年前就彼此分歧。

自那时以来,两种动物都进化了回声定位系统,这一系统能够发射及接收声波,使得动物能够定位物体和猎物。

论文共同作者、伦敦大学玛丽王后学院研究人员 Joe Parker 说:“即便是蝙蝠家族回声定位系统进化了也不止一次。

一些物种发射一种固定频率的声音,而另一些则可以调节声音频率。

这两种机制的基础生理学和神经生物学复杂性完全不同。

”趋异进化的蝙蝠物种之间、以及蝙蝠与海豚之间的这种趋同进化,是以听力相关基因中相关联的 DNA 序列改变为基础。

在近几年里有一些相似的研究报道发表,描述了与趋同性状相关的个别基因趋同的序列改变。

Parker 说:“我将它比作天文学。

如果你只将你的望远镜对准一小部分的调控,你不会知道你能看到这种现象是因为它是普遍的,还是因为你幸运。

”因此,他和他的同事们尽可能的观测了回声定位蝙蝠和海豚基因组的多个位点,看看其他的基因是否可能显示序列趋同,如果是这样的话,又有多少。

鉴别这样的趋异进化物种真正同源的基因并不是小事。

研究小组因此利用一种超级保守的方法比较了那些每个基因组中只有一个拷贝的基因。

因此最终,研究小组对大约2 万个基因(一个哺乳动物基因组的大概基因数)中的仅 2,326 个基因做出了比较。

五种蝙蝠形态与回声定位叫声的性别差异CURRENTZOOLOGY

五种蝙蝠形态与回声定位叫声的性别差异CURRENTZOOLOGY
( ① Envi ron mental Science Depart ment , Nort heast Norm al U niversity , Changchun 130024 , Chi na) ( ② Biology Depart ment , Guiz hou Norm al U niversity , Guiyang 550000 , Chi na) ( ③ I nstit ute of Zoology , Chi nese A cademy of Sciences , Beiji ng 100080 , Chi na)
Sexual differences in morphology and echolocation calls in f ive Chinese bat species 3
FEN G Jiang ① CHEN Min ① L IU Ying ① L I Zhen2Xin ① ZHAN G Xi2Chen ① ZHOU Jiang ② ZHAN G Shu2 Yi ③
Abstract We studied sexual differences in morp hology and echolocation calls in five bat species , which included t hree species of CF2FM bats ( R hi nolophus cornut us , Aselliscus w heeleri , Hi pposi deros arm iger ) and two species of FM bats ( M yotis m yotis and M . ricketti ) . The five bat species ( a total of 95 bats) were captured in J une 2000 and May and J une 2002 in t he caves in four districts including Zhenfeng , Zhenning , Anlong and Xishui in Guizhou Province , China. Bats were captured at t he entrance of caves wit h t he mist nets at about 8 pm ( t he time when bats usually flied out of caves to hunt preys) , and t hen were put into a recording room near t he capture locations to allow t hem to fly freely. About 2 hours later , t he recording was carried out by an ultrasound detector ( wit h frequencies down to 5 kHz and up to 205 kHz , D980) which was pointed to t he head of t he bats when t hey flied to t he microp hone directly and echolocation calls were recorded when t he bats were about 1 meter away from t he microp hone. The echolocation calls were stored in a memory array ( 12 s real time) , read out at one2tent h of t he original speed and recorded wit h a digital sound recorder ( TCD2D8 , sampling rate of 44110 or 22105 kHz , frequency response range : 30 - 20 000 Hz) . Each bat was recorded for 5 to 10 times. The recorded echolocation signals were analyzed wit h a sound2processing software , Batsound 3110 ( developed by Pettersson Elektronik AB , Sweden) on a computer. The ultrasound analysis included color sonagram (frequency2time grap h) wit h FF T of 256 Hz and t he Hanning window was used. The analysis attenuation was 60 dB. The pulse duration , pulse inter2 val (from t he beginning of one pulse to t he beginning of t he next pulse) , frequency bandwidt h ( FB ) and dominant fre2 quency ( DF) of t he echolocation calls were measured. The morp hological features such as body mass , body lengt h , fore2 arm lengt h , tail lengt h , feet lengt h ( toget her wit h t he claws) were measured wit h balance and ruler. Statistical analysis such as calculating mean vaendent samples t2 test were performed using statistical software SPSS 11151 Our studies showed t hat t hese five bat species do not show sexual differences in morp hology. However , significant

什么是回声定位-蝙蝠和人类世界(中英)

什么是回声定位-蝙蝠和人类世界(中英)

什么是回声定位?动物和人类世界的定义和例子回声定位是某些动物用来在低能见度区域定位物体的生理过程。

动物发出高音波,从物体上反弹,返回“回声”,并为它们提供有关物体大小和距离的信息。

这样,即使在看不见的情况下,他们也能够绘制并导航周围的环境。

该技能主要用于夜间活动、深挖洞或生活在大洋中的动物。

因为他们生活或狩猎在光线极少或完全黑暗的地方,所以他们已经进化到不再依赖视觉,而是使用声音来创造他们周围环境的心理形象。

动物的大脑已经进化到能够理解这些回声,它们会根据音高、音量和方向等特定的声音特征来导航周围环境或寻找猎物。

遵循类似的概念,一些盲人已经能够通过点击他们的舌头来训练自己使用回声定位。

Echolocation is a physiological process that certain animals use to locate objects in areas of low visibility. The animals emitshigh-pitched sound waves that bounce off objects, returning an “echo” and providing them information about the object’s size and distance. This way, they are able to map out and navigate their surroundings even when unable to see.The skill is mainly reserved for animals who are nocturnal, deep burrowing, or live in large oceans. Because they live or hunt in areas of minimal light or complete darkness, they have evolved to rely less on sight, using sound to create a mental image of their surroundings instead. The animals' brains, which have evolved to understand these echoes, pick up on specific sound features like pitch, volume, and direction to navigate their surroundings or find prey.Following a similar concept, some people who are blind have been able to train themselves to use echolocation by clicking their tongues.How Does Echolocation Work?To use echolocation, an animal must first create some kind of sound pulse. Typically, the sounds consist of high-pitched or ultrasonic squeaks or clicks. Then, they listen back for the echoes from the emitted sound waves bouncing off objects within their environment. Bats and other animals that use echolocation are specially tuned to the properties of these echos. If the sound comes back quickly, the animal knows the object is closer; if the sound is more intense, it knows the object is bigger. Even the echo’s pitch helps the animal map its surroundings. An object in motion towards them creates ahigher pitch, and objects moving in the opposite direction result in a lower-pitched returning echo.Studies on echolocation signals have found genetic similarities between species that use echolocation. Specifically, orcas and bats, who’ve shared specific changes in a set of 18 genes connected to cochlear ganglion development (the group of neuron cells responsible for transmitting information from the ear to the brain).1 Echolocation isn’t just reserved for nature anymore, either. Modern technologies have borrowed the concept for systems like sonar used for submarines to navigate, and ultrasound used in medicine to display images of the body.Animal EcholocationThe same way that humans can see through the reflection of light, echolocating a nimals can “see” through the reflection of sound. The throat of a bat has particular muscles that allow it to emit ultrasonic sounds, while its ears have unique folds that make them extremely sensitive to the direction of sounds. While hunting at night, bats let out a series of clicks and squeaks that are sometimes so high-pitched that they are undetectable to the human ear. When the sound reaches an object, it bounces back, creating an echo and informing the bat ofits surroundings. This helps the bat, for example, catch an insect in mid-flight.Studies on bat social communication show that bats use echolocation to respond to certain social situations and distinguish between sexes or individuals, as well. Wild male bats sometimes discriminate approaching bats based solely on their echolocation calls, producing aggressive vocalizations towards other males and courtship vocalizations after hearing female echolocation calls.2Toothed whales, like dolphins and sperm whales, use echolocation to navigate the dark, murky waters deep beneath the ocean’s surface. Echolocating dolphins and whales push ultrasonic clicks through their nasal passages, sending the sounds into the marine environment to locate and distinguish objects from near or far distances.The sperm whale’s head, one of the largest anatomical structures found in the animal kingdom, is filled with spermaceti (a waxy material) that helps sound waves bounce off the massive plate in its skull. The force focuses the sound waves into a narrow beam to allow for more accurate echolocation even over ranges of up to 60 kilometers. Beluga whales use the squishy round part of their foreheads(called a “melon”) to echolocate, focusing signals similarly to sperm whales.Human EcholocationEcholocation is most commonly associated with non-human animals like bats and dolphins, but some people have also mastered the skill. Even though they aren’t capable of hearing the high-pitched ultrasound that bats use for echolocation, some people who are blind have taught themselves to use noises and listen to the returning echoes to make better sense of their surroundings. Experiments in human echolocation have found that those who train in “human sonar” may present better performance and target detection if they make emissions with higher spectral frequencies.3 Others have discovered that human echolocation actually activates the visual brain.4Perhaps the most famous human echolocator is Daniel Kish, president of World Access for the Blind and an expert in human echolocation. Kish, who has been blind since he was 13 months old, uses mouth clicking sounds to navigate, listening to echoes as they reflect from surfaces and objects around him. He travels the world teaching other people to use sonar and has been instrumental in raising awareness for human echolocation and inspiring attention among the scientific community. In an interview with Smithsonian Magazine, Kish described his unique experience with echolocation:It’s flashes. You do get a continuous sort of vision, the way you might if you used flashes to light up a darkened scene. It comes into clarity and focus with every flash, a kind of three-dimensional fuzzy geometry. It is in 3D, it has a 3D perspective, and it is a sense of space and spatial relationships. You have a depth of structure, and you have position and dimension. You also have a pretty strong sense of density and texture, that are sort of like the color, if you will, of flash sonar.。

海豚的回声定位能力

海豚的回声定位能力

海豚的回声定位能力海豚是一种生活在海洋中的哺乳动物,它们以其出色的回声定位能力而闻名于世。

海豚利用回声定位来感知周围环境、捕食猎物、避开障碍物以及与同伴进行沟通。

这种独特的生物定位技术让人类赞叹不已,也给科学家们带来了无限的启发。

本文将深入探讨海豚的回声定位能力,揭示其背后的奥秘。

海豚的回声定位原理海豚的回声定位能力源自其发达的生物声纳系统。

当海豚发出声音时,这些声音会在水中传播并与周围物体相互作用。

当声音遇到物体时,一部分会被反射回来,形成回声。

海豚通过接收这些回声并分析其特征来判断周围环境的情况。

海豚发出的声音是通过其头部的脂肪组织传播的,这种组织可以将声音聚集成一个窄束,增强声纳的效果。

海豚的下颚骨架也起到了聚集声音的作用,使其能够更准确地发送和接收声波。

海豚的大脑皮层中有一个特殊的区域,被称为声纳突触区,专门负责处理声纳信息。

这个区域的神经元密集分布,能够高效地分析和解释从回声中获取的信息。

海豚的大脑能够快速而准确地识别回声的频率、强度、方向等特征,从而实现精准的定位和识别。

海豚的回声定位应用海豚利用回声定位能力进行捕食。

在海洋中,猎物往往隐匿在水下或沙泥中,很难被肉眼发现。

海豚通过发出高频声音,将声波传播到周围环境中,当声波遇到猎物时会产生回声。

海豚通过分析回声的特征,可以准确地判断猎物的位置、大小和形状,从而有针对性地捕食。

海豚的回声定位还可以帮助它们避开障碍物。

在海洋中,存在着各种各样的障碍物,如礁石、渔网等,海豚需要及时发现并规避这些障碍物,以免受伤。

海豚通过回声定位可以快速地探测周围环境,发现潜在的危险,并及时采取行动避开障碍物。

此外,海豚的回声定位还可以帮助它们与同伴进行沟通。

海豚可以通过发出特定频率和模式的声音来传达信息,如警告、求助、寻找同伴等。

同伴之间可以通过回声定位相互定位和识别,保持群体的联系和协作。

海豚回声定位的启示海豚的回声定位能力给人类带来了许多启示。

首先,海豚的声纳系统为我们提供了一个全新的生物定位范例,启发人们研究和开发更先进的声纳技术。

蝙蝠的回声定位原理

蝙蝠的回声定位原理

蝙蝠的回声定位原理宝子们!今天咱们来唠唠蝙蝠那超神奇的回声定位,这可就像是蝙蝠在黑暗世界里的独家魔法呢!你知道蝙蝠吧,那些在夜晚飞来飞去的小家伙。

它们很多时候是住在一些黑乎乎的山洞里,或者在一些阴暗的角落里倒挂着休息。

这大晚上的,咱们人类要是没个手电筒啥的,那可就是两眼一抹黑,啥都看不见,走两步都得摔跟头。

但是蝙蝠可不一样啊,它们就像自带了一个超级精密的导航仪。

蝙蝠在飞行的时候呢,会从嘴巴或者鼻子里发出一种特别的声音,这种声音咱人耳可能都听不到,就像一种超级神秘的超声波信号。

你就想象蝙蝠在那黑暗里飞着,嘴巴里嘟嘟嘟地发射着这种特殊的“信号弹”。

这些超声波就像一个个小小的看不见的精灵,朝着四面八方飞去啦。

当这些超声波碰到周围的物体,比如说前面有棵树,或者有只小虫子在飞的时候,就会反射回来。

就像你把一个球扔到墙上,球会弹回来一样。

蝙蝠的耳朵就超级厉害啦,能够非常敏锐地接收到这些反射回来的超声波。

它的耳朵就像是一个超级精准的雷达接收器,一点都不马虎。

然后呢,蝙蝠就靠着这些反射回来的超声波来判断周围的情况。

如果反射回来的信号很快,那就说明前面的物体离它很近;要是信号回来得比较慢呢,那就表示物体离得比较远。

而且啊,蝙蝠还能根据反射信号的强弱、方向啥的,知道这个物体是大是小,是啥形状的呢。

比如说,如果是一只肥肥的大蛾子,那反射回来的信号就和一根小树枝的不一样。

蝙蝠就能分辨出来,“前面有个大蛾子,看起来味道不错,我要去把它抓住。

”这回声定位的本事可让蝙蝠在夜晚的世界里如鱼得水。

它们可以在密密麻麻的树林里穿梭自如,不会撞到树枝上。

也能在一片黑暗中准确地找到自己的小窝,还能轻松地捕捉到那些在空中飞舞的小昆虫。

你想啊,那些小昆虫可能还在那傻愣愣地飞着,完全不知道蝙蝠已经靠着这个神奇的回声定位锁定了它们,就像被一个看不见的猎人盯上了一样。

蝙蝠这种回声定位的能力,就像是大自然赋予它们的一种超能力。

这也让我们人类特别佩服呢。

模仿蝙蝠的回声定位

模仿蝙蝠的回声定位

模仿蝙蝠的回声定位作者:来源:《大自然探索》2023年第09期比利时感官生态学家西蒙,正在用自己在蝙蝠导航方面的知识和经验开发机器人的回声导航技术。

时间回到2007年3月的一个雨夜。

当时,还在读研究生的西蒙独自一人来到古巴的热带雨林中考察。

他先前在杂志上看到当地一种藤蔓植物的碟状叶子照片后,有了一个大胆的猜测:这种叶子应该有很强的声音反射能力,而且正是凭借这种能力,这种植物能够有效地引诱在黑暗中飞行的蝙蝠来为它们传粉。

为了找到证据,他专程来到这里,在热带雨林中寻找这种植物。

他带着红外摄像机和一堆零食,坐在那些互相缠绕的藤蔓植物中间,等待蝙蝠的到来。

蝙蝠真的“如约而至”,在短短一小时里就来了好几拨,整个晚上它们都飞来飞去,几乎没有间断过。

自那以后的几年里,西蒙多次回到同一地点采集这种植物的叶子标本,带回实验室测试,了解声音是如何从叶子上反射回来吸引住蝙蝠的。

西蒙的热带雨林之旅,让他找到了一种可以用来开发声呐导航潜力的新的解决方案。

他的构想是,模仿热带雨林中的这种碟状叶子以3D打印方式制作回声反射器。

通常,植物发出的回声都是断断续续的,但这种藤蔓的碟状叶子却能持续反射回声。

回声在黑暗中有着引导蝙蝠到藤蔓上授粉的强大吸引力,就像一座闪烁的灯塔为海上的航船指引着方向一样。

2006年,西蒙和他的研究小组发现,碟状叶子叶状结构的变化可导致发出不同模式的回声信号,而蝙蝠能够辨别这些细微变化,从而找到正确的导向目标。

5年后,西蒙的研究小组又发现,那种藤蔓植物的叶子在反射可清晰识别的回声信号方面反射能力强。

藤蔓的碟状叶子可长距离反射带有独特信号的回声,无论蝙蝠从哪个方向接近,信号都能保持一致。

这种藤蔓植物的叶子就相当于十分强大的天然声波信标,可将传粉蝙蝠搜索目标的时间缩短一半,并可过滤掉周围杂乱无章的其他回声信息。

受这种叶子结构原理的启示,研究小组决定制作大小不同的反射器,看是否能利用同样的原理来帮助机器人自主导航。

蝙蝠、海豚“英雄所见略同”

蝙蝠、海豚“英雄所见略同”

蝙蝠在夜空中飞行,海豚在大海里遨游,两者似乎没多少相似之处。

然而它们却有共同的超能力:回声定位,它们都用回声来捕捉猎物。

它们获得超能力的方式是不是一样的呢?英国的进化生物学家发现,蝙蝠和海豚体内都有一种叫做压力素的特殊蛋白质,是来自于相同的基因突变。

这种蛋白质对动物听力的敏感度很有作用。

此后,生物学家又对各种动物的基因进行了比较,发现蝙蝠和海豚体内至少有200个相关基因的改变是相同的。

这个发现令人震惊,这说明两种生活在完全不同环境的、差异很大的动物各自通过基因突变,独立进化出了非常近似的回声定位功能。

这种被称为“趋同演化”的现象在生物界十分罕见。

机械齿轮现在广泛应用在各行各业的机器设备里,但其实人类并不是机器齿轮的首先发明者。

最近,科学家用高速摄像机对一种伊苏斯昆虫进行了拍摄,通过研究视频他们发现,这种昆虫的后腿的关节位置,有一个弯曲的窄条结构,上面有十几个轮齿样的结构。

在幼虫向前跳跃的时候,它一条腿上的轮齿会与另外一条腿上的轮齿啮合在一起,这样两条腿会弯曲到合适的位置,在跳跃的时候能够基本同步运动。

这样的结构只存在于这种昆虫的幼虫阶段,在蜕皮的过程中,这种结构也会得到修复,从而继续发挥作用。

不过到了成虫阶段,这种齿轮结构就消失了。

看来在人类发明齿轮之前很久,昆虫就已经开始使用这种精巧的结构了。

地球最后一次较大规模的冰期发生在距今1万多年前,这被称为新仙女木冰期。

在1.29万年到1.16万年前,地球的气候变化十分迅速:不到一个世纪,格陵兰岛等北部地区的温度下降了数度。

严寒持续了上千年,然后气温开始上升,人类文明开始萌发。

是什么原因导致了这次冰期出现呢?过去科学家认为,当时北美洲冰川移动,导致大量淡水突然涌入了大西洋或北冰洋,改变了海洋的洋流,于是引发了冰期。

但是最近,科学家发现了一些新的证据,他们对于美国宾夕法尼亚州土壤中的矿物进行了研究,这些土壤产生于新仙女木冰期开始时的1.29万年前。

土壤中有的矿物只有在2000℃以上的高温环境才会形成。

海豚如何利用声音回声来定位和追踪猎物

海豚如何利用声音回声来定位和追踪猎物

海豚如何利用声音回声来定位和追踪猎物海豚是一种智能且善于沟通的海洋生物,它们利用声音回声来定位和追踪猎物。

这一独特的能力使得海豚在海洋中能够精准地捕食并生活。

本文将介绍海豚如何利用声音回声来定位和追踪猎物的机制和过程。

一、声纳系统的原理海豚的声纳系统类似于我们人类的超声波设备。

海豚能够通过在水中发出高频的声波,并通过接收回声来获得周围环境的信息。

这些声波以及回声的具体频率和特点,提供给海豚一个精确的地图,帮助它们定位和追踪猎物。

二、海豚发出声波海豚发出的声波通常位于150kHz到160kHz之间,远超出人类的听觉范围。

它们通过在头部的鼻孔中发出气体,产生连续而短暂的声波脉冲。

这些声波在水中传播并以特定的频率和方向扩散出去。

三、声波的传播和回声接收当声波遇到物体时,一部分能量被物体吸收,另一部分则会被反射回来形成回声。

海豚通过下颚骨接收回声,并将其传达给大脑进行处理。

由于声波的传播速度在水中较快,海豚能够几乎实时地接收到回声信息。

四、回声处理和定位海豚的大脑接收到回声信息后,使用复杂的信号处理算法将其转化为可理解的地理信息。

通过比较发出的声波和接收到的回声之间的时间延迟和频率变化,海豚可以准确地计算出目标物体的距离、大小和位置。

五、追踪猎物利用声音回声定位到猎物后,海豚可以根据目标的位置和运动方向来追踪猎物。

它们能够根据回声的变化推断出猎物的速度和轨迹,从而调整自己的行动来捕捉猎物。

六、声纳技能的进化海豚的声纳技能是经过长期进化形成的。

它们通过不断的训练和实践来提高自己的声纳感知能力。

海豚在不同的环境中也能够适应不同的声纳条件,使得它们能够在各种情况下都能有效地定位和追踪猎物。

总结:海豚利用声音回声定位和追踪猎物的能力是它们生存和捕食的关键。

通过发出特定频率的声波,接收和处理回声信息,海豚能够准确地计算出目标物体的位置和运动轨迹,并相应地调整自己的行动。

这种声纳技能的进化使得海豚成为了海洋中的顶级捕食者之一。

回声 定位 原理

回声 定位 原理

回声定位原理
嘿,朋友们!今天咱就来唠唠“回声定位原理”。

你们知道吗,这可真是个神奇的玩意儿!就像蝙蝠,它们在黑暗中飞行,却能精准地找到方向和猎物,这可全靠回声定位啊!嘿,你想想,要是咱也有这本事,那得多牛啊!(蝙蝠在黑暗中利用回声定位自由穿梭的例子。


比如说,你站在一个空旷的大房间里,你大喊一声:“喂!”然后你就能听到那声音弹回来,就像球被抛出去又弹回来一样。

这就是回声啦!而回声定位呢,就是通过分析这些回声来搞清楚周围的环境。

(人在房间里听见回声的例子。


这原理可不简单呐!它就像是给那些能运用它的生物安上了一双神奇的“眼睛”。

海豚也会这一招呢!它们在广阔的海洋里,凭借着回声定位,能找到鱼群,找到回家的路。

哇塞,是不是超级厉害!(海豚利用回声定位在海洋里活动的例子。


再想想,如果我们人类能把这个原理玩得团团转,那会怎么样呢?说不定能发明出超级厉害的导航工具,就算在完全陌生的地方也不怕迷路啦!哈哈,那可真的太棒啦!
所以说啊,回声定位原理真的是太神奇、太重要啦!它让那些动物们拥有了独特的本领,也给我们带来了无尽的想象和可能。

我们可不能小瞧了这看似普通却蕴含巨大能量的原理哦!让我们一起为它点赞吧!。

海豚回声定位的原理

海豚回声定位的原理

海豚回声定位的原理
海豚回声定位的原理
海豚是一种聪明的动物,它们有着极佳的定位能力。

它们能够利用自己的声波来确定周围的环境以及周围物体的位置,这种能力就是通过回声定位来实现的。

回声定位是一种通过声波反射的方法来确定物体位置的技术,也被称为声呐。

海豚能够利用声呐迅速地定位物体,并对其进行识别。

那么,海豚的回声定位是如何完成的呢?
1. 发出声波
海豚首先通过鼻梁发出一系列高频声波,这些声波的频率通常在100千赫兹到150千赫兹之间。

这些声波被称为点击音,因为它们的声音非常类似于鼓点声。

2. 等待反射
点击音在撞击物体后会被反射回海豚,海豚会等待反射信号的返回。

当反射信号到来时,海豚的耳朵会接收到反射声波,并向大脑发送信号。

3. 分析反射信号
海豚的大脑会分析这个信号,计算出物体距离和方向。

海豚可以通过计算反射信号的到达时间、声波强度和频率来确定物体的位置和形状。

4. 确定物体位置
海豚能够非常准确地定位物体,其精确度能达到几毫米。

这使得它们在狭窄的水域中快速游动并避免障碍物变得非常简单。

总之,海豚回声定位是一种非常有效的定位技术,其精确度和速度都非常高。

虽然这种技术并非是完美的,但它为海豚提供了迅速而可靠的定位能力,以帮助它们在海洋中找到食物和避免潜在的危险。

海豚回声定位的原理科学

海豚回声定位的原理科学

海豚回声定位的原理科学
海豚回声定位原理是基于声波的传播和反射特性。

海豚发出高频声波(通常在20kHz-150kHz)并通过其下颚骨将声波传播到水中。

当声波碰撞到物体时会发生反射,一部分声波会返回到海豚的下颚骨。

海豚的下颚骨非常敏感,能够感知和解析这些反射声波。

当海豚接收到这些反射声波时,它能够通过分析声波的时间、强度和频率等特征来确定物体的距离、方向和形状等信息。

海豚的大脑有特殊的结构和处理机制,能够将这些声波信息转化为对周围环境的认知和定位。

海豚回声定位的原理科学是基于海洋中声波的传播和反射特性,以及海豚特殊的下颚骨和大脑结构,使它们能够利用声波获取和解析周围环境的信息,实现定位和导航。

这种原理在水中环境中具有较高的效果和准确性,使海豚能够追踪和捕捉猎物,避免障碍物,以及与其他海豚进行有效的沟通和社交。

关于回声的小知识

关于回声的小知识

关于回声的小知识关于回声的小知识回声是当声波碰到一个障碍物(如悬崖)时,它会弹回来,我们会再听到这个声音。

这种反射回来的声音称为回声。

在户外空旷的地方,回声比较模糊,因为声音的震动会向四处散开,能量会散失。

而在一个密闭的空间里(如隧道),反射的声音不会跑掉,所以回声很大。

什么是回声定位呢?蝙蝠会发出尖锐的叫声,再用灵敏的耳朵收集周围传来的回声。

回声会告诉蝙蝠附近物体的位置和大小,以及物体是否在移动。

这种技术称为回声定位法。

它能够帮蝙蝠在黑暗中找到方向以及捕捉猎物(如飞行中的昆虫)。

蝙蝠尖锐的回声我们是听不到的,但蝙蝠发出的其他声音有些是我们能听得到的。

研究回声最好的地方是一片石墙(如悬崖)的附近。

假如你面对悬崖大声叫,你的声音会传到悬崖再反射回来。

假如声音是从悬崖的不同局部反射回来的,你就能够听到好几个回音,就好像有好几个人在回答你。

回声能够用来测鱼群、潜水艇和沉到海底的船。

有些船上装有回声测深器,这种仪器会把声波送到海里。

而回声传回船上所花的时间,能够用来算出船下任何物体的形状和位置。

它也能够用来画出海床的深度和轮廓。

这种技术称为声纳,意思是声音的航行和测距。

声纳是很灵敏的,它能够分辨一条大鱼和一群小鱼。

声波在传播过程中,碰到大地反射面(如建筑物的慕壁等)在界面将发生反射,人们把能够与原声区分开的反射声波叫做回声。

人耳能辩别出回声的条件是反射声具有充足大的声强,并且与原声的时差须大于0.1秒。

当反射面的尺寸远大于入射声波长时,听到的回声最清楚。

关于动物回声的知识螽斯、蟋蟀、蝗虫、蛾子、蚯蚓、老鼠和鲸鱼等动物,是用超声波实行通信联系的。

很多人都知道,蝙蝠和海豚都能发出超声波,但人们最早发现的使用超声波的动物,却是螽斯。

螽斯有3种鸡声,“单身汉”螽斯唱的大多是婚曲,它们往往一唱就是好几个小时。

其他“单身汉”听到后,会此呼彼应地对唱起来。

雌螽斯闻乐赴会,并选中歌声嘹亮者.两只雄螽斯相遇,就高唱“战歌”面对面地摆好阵势,频频摇动触角,大有一触即发之势。

声音联系事物

声音联系事物

声音联系事物
1、回声定位
蝙蝠和海豚使用高频率的声音来观察周围的环境,通过倾听来自环境的声音混响,并创造出它们所处位置的心理画面。

这些天来,许多盲人正在学习做海豚做的,通过点击他们的舌头和听回响。

已经有许多教师和新技术的大师教其他盲人如何学会回声定位的基本知识,从而变得更加独立。

2、超声
类似于回声定位,主要用于医学领域,让医生能够看到病人的身体内部。

它向一个人的身体发送声波,并根据混响的模式向我们提供他们内部的数字图像。

我们中的许多人,多亏了超声波,才能有幸在母亲的子宫里看到自己;除此之外,超声波还能帮助医生发现内伤和伤口。

许多古老的文化认为它是我们生活中最重要的方面之一。

直到最近,我们才开始发现这门失去的科学的巨大潜力,直到最近我们才学会利用它。

在接下来的几十年里,人们可能会发现新的、甚至更有利的声音用途,比如将婴儿的哭声转化为古典音乐。

蝙蝠的回声定位研究综述

蝙蝠的回声定位研究综述

蝙蝠的回声定位研究综述摘要:蝙蝠的回声定位在强度、持续时间及频率等方面的变化模式显示出这类声学信号的多样性,而这种多样性与蝙蝠的捕食对策、声通讯、听觉系统、行为状态、生态位、性别等相关,它的精确性让人叹服,因此有很高的研究价值。

关键词:蝙蝠;回声定位;Abstract Changes, in the bat's echolocation, in the intensity, duration and frequency Show the diversity of this kind of acoustic signals. the diversity has something with bat's predation, voice communication, auditory system, performance status, ecological niche, gender, etc. we wonder at accuracy of bat's echolocation, so it has a high research value.1 回声定位概述回声定位及其意义蝙蝠在黑暗中飞翔是利用回声定位(Echolocation)进行导航的。

回声定位是一个复杂的,高度进化的过程,是一种动物对自身发射声波回声的分析,通过这种分析来建立其周围环境的声音“图像”。

蝙蝠有着发达的咽喉肌,能依次快速有力地收缩产生超声波,声波由或嘴传出,有的两者兼之,蝙蝠发出的超声波在三维空间中传播,其形式是以声波发出点的延长线为轴的圆锥体。

当声波遇到环境中的物体后就会以声波的形式返回,但此时声波的性质已经改变。

通过回声的接受和处理,蝙蝠不仅可以探测到运动物体的距离、方向和运动速率,还可以判断其大小、形状和结构,通过这些信息蝙蝠可以避开障碍物,识别和跟踪飞行中或栖息的猎物[1]。

回声定位机能对蝙蝠的生活是很重要的,回声定位系统的高度进化使得蝙蝠在空中又避开与大多数鸟类的竞争,开辟了独特的生态位—黑暗的天空,蝙蝠正是利用了这一优势使得种群生存和繁衍下来[2]。

《海豚的回声定位》

《海豚的回声定位》

《海豚的回声定位》
嘿,朋友们!今天我要跟你们讲讲神奇的海豚回声定位。

记得有一次,我去海洋馆玩儿。

那真是一次超级棒的经历!
一进海洋馆,我就迫不及待地冲向了海豚表演的区域。

表演开始啦,那些可爱的海豚在水里欢快地游来游去。

其中一只海豚特别引人注目,它那光滑的皮肤在灯光下闪闪发亮。

驯兽师向我们介绍说,海豚能够通过回声定位来感知周围的环境。

这可太神奇啦!我瞪大眼睛,想要亲眼见识一下。

只见驯兽师把一个小皮球扔到了水池的角落里,然后让海豚去寻找。

这只聪明的海豚先是在水池里转了一圈,然后“嗖”的一下发出了一种特别的声音。

我心里还在纳闷呢,这能找到吗?结果,没一会儿,它就准确无误地叼着小皮球游了回来,嘴里还发出欢快的叫声,好像在说:“看,我厉害吧!”
旁边的小朋友们都兴奋地鼓掌欢呼:“哇,海豚太棒啦!”
我也忍不住跟身边的小伙伴说:“这回声定位也太牛了,就跟海豚有超能力似的。

”小伙伴也连连点头:“就是就是,太神奇啦!”
后来,驯兽师又给我们详细讲解了海豚回声定位的原理,虽然有些复杂,但亲眼看到海豚的精彩表现,让我对这个神奇的能力有了更深刻的印象。

总之,那次在海洋馆的经历让我对海豚的回声定位有了亲身的感受,真是太有趣啦!直到现在,我想起来还觉得兴奋不已呢。

言语理解蝙蝠回声

言语理解蝙蝠回声

言语理解蝙蝠回声
蝙蝠被称为“活雷达”,它们靠回声定位来发现和捕捉猎物。

中科院昆明动物研究所获悉,该所科学家通过研究进一步揭开了“蝙蝠侠”们回声定位能力的奥秘,蝙蝠回声定位不单单依赖耳蜗对超声的感知,还依赖其大脑对声音信号的处理。

研究第一次从分子水平揭示了大脑以及基因表达丰度的改变在回声定位起源上的重要作用。

动物界中,蝙蝠、海豚等动物都各自独立进化出回声定位能力,关于它们回声定位分子机制的研究一直是热点,之前主要集中在耳蜗对高频声音的感知。

中国科学院昆明动物研究所副研究员沈永义和博士研究生梁璐
在院士张亚平的指导下,注意到回声定位能力的形成不单单依赖耳蜗对超声的感知,还依赖大脑对声音信号的处理,这才是比较完整的回声定位通路。

科学家对耳蜗基因及其配体基因,以及神经信号传导基因进行分析,发现这三个基因在有回声定位的物种里都发生了显著的趋同进化。

通过进一步对不同大脑皮层的神经信号传导基因表达丰度分析表明,该基因的表达丰度在有回声定位的蝙蝠的听皮层里面最高,远远高于其他皮层,以及高于该种蝙蝠胚胎期的听皮层和其他没有回声定位蝙蝠的各种皮层。

负责该项目的研究人员表示,这证实了蝙蝠回声定位能力依赖于大脑对声音信号的处理。

此外,该研究还从声音感知到神经信号传导、分子序列进化到基因表达丰度变化、受体和配体相互作用等方面比较系统地研究了回声定位的进化,并第一次从分子水平揭示了大脑以及基因表达丰度的改变在回声定位起源上的重要作用。

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海豚与蝙蝠回声定位的差别
关于海豚回声定位系统的新发现,让我们看到了自然选择怎样将哺乳动物的生理功能发挥到极限、以解决海洋环境中的物理问题这样一个实例。

在研究人员研究海豚回声定位的40年里,他们普遍假设,与蝙蝠(它们面对的是比水密度小、问题少的空气介质)和用在潜艇中的雷达不同的是,海豚没有自动的、或随时间变化的增益控制系统。

随时间变化来控制增益是提高雷达动态范围的一种方法,当目标被锁定时可使雷达继续发挥功能。

现在,用一个星形声呐阵列和数字录音装置所做的新的测量显示,海豚的确有随时间变化的增益控制能力,但它们是用与蝙蝠和雷达完全不同的方式做到这一点的。

当蝙蝠接近其猎物时,它们降低其接收器的灵敏度,但海豚是通过降低声波波源的水平来达到几乎同样效果的。

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