初中生物动物的“回声定位”(二)专题辅导

初中生物动物的“回声定位”(二)

蝙蝠由于其大脑和神经系统对所接收到的听觉信息进行了精密的计算、分析和处理，使蝙蝠的天然声纳系统的性能远远超过目前人造声纳。人类已将蝙蝠回声定位的原理应用于现代电子学技术，为盲人研制成功了“探路仪”“超声眼镜”。这些仪器有助于盲人的行走，因为它把回声信号转换成人耳所能听到的声音，使盲人凭借从耳机中听到的声音去了解周围路况，避开障碍物。随着蝙蝠回声定位系统的深入研究和应用，将会大大提高今天雷达的灵敏度和抗干扰性等性能。

与陆生的蝙蝠一样，生活在水中的齿鲸类（包括淡水豚类和海豚）也能进行回声定位。齿鲸多栖于食物丰富、能见度较低的水体中，这样就限制了它们靠视觉觅食。况且，象抹香鲸，常潜入1000米以下、光线不能透过的深海中捕食，再好的眼睛也难以分辩周围物体。齿鲸类眼睛退化为小眼，虽有感光功能但分辨能力减退；于此同时进化出一套凭借回声定位觅食、探测目标的本领。不过，与蝙蝠不同的是，豚类的发声不是由声带的振动引起。多数学者认为，其声波是由鼻道部发出的。因为齿鲸单个鼻孔位于头颅，紧靠喷水孔还有前庭囊、鼻额囊和前额囊三对气囊，鼻道内受挤压的空气经气囊喷出而产生声音。但有的学者认为声源位于喉部。由于豚类的耳壳退化，外耳道狭窄充塞蜡质的耳屎呈闭塞状态、鼓膜和听骨也很简单，所以回声可能是通过身体组织、颅骨和下颌骨传导到中耳的。某些齿鲸的下颌骨是空的，其中充满油液，是声波的优良导体，可将声波迅速地传到紧靠其后面的中耳和内耳。然而有的学者却认为声音仍是通过外耳道、鼓膜传到耳蜗的，因为实验证明蜡质耳屎是一种传递声音的优良导体。根据测试得知豚类可发出多种不同频率的声波，其中频繁的、高音调（如白鱀豚发出的频率分布在8000～160000赫兹之间）的声音向前传播时，遇到物体便可产生回声，豚类接收回声后，把对回声的感觉转换成为神经信号传到大脑，经过听觉中枢的分析，就可确定物体在水中的具体位置。下面的实验证明了齿鲸类的回声定位也与视觉无关：在饲养池内，把一块透明的硬塑料片浸入水中，被蒙了双眼的海豚仍可以轻易地避开，并沿着一条正确的路线游动；当把活鱼抛入池中，海豚立即准确地游向活鱼并吞食之。在海豚游向活鱼的过程中，测试装置记录到高频声波，由此也确认海豚发出的高频声波用于回声定位。齿鲸类也有一些与回声定位相适应的结构特征：在鼻道的前方有一个含脂肪的额隆，起波束形成作用（或称声透镜作用），使声波集中，是声纳系统中重要的组成部分。与其它动物相比，齿鲸类的整个听觉机制已发展到很高的水平。与大多数陆生动物相反，其脑中听觉中枢比视觉中枢大四倍。一旦声纳系统出现故障或因某些原因无法正常回声定位，则齿鲸会出现搁浅死亡的悲剧。齿鲸类游到倾斜度很小的海滩、浅湾、河口后，声纳系统便失灵了。科学家们按照鲸鱼声纳的工作方式，用船代替鲸鱼进行验证，结果发现，这种地形往往扰乱甚至消除自表层水平方向进行的音波的回响。音波常越过倾斜的海底而续续向前传递，以致声纳仪器的指示器出现误差，不能正确指示水体深度。对齿鲸类来说，由于声纳失灵出现假象又迷于追逐饵物，就不知不觉地搁浅，如果退潮时还未返回较深的水域（或涨潮时无法游入较深水域），那就坐以待毙了。加上鲸的种群行为，高度的友爱行为，鲸群的其它成员会奋不顾身地冲到浅滩救援搁浅的同伴，导致集体搁浅“自杀”的悲惨事件发生。

除了蝙蝠、齿鲸类之外，具有回声定位系统的哺乳动物还有食虫类的短尾鼩及马岛猬科的种类。海豹（如威得尔海豹）它们发出的声波频率依次为30～60千赫兹、5～17千赫兹、30千赫兹。在鸟类中至少有两种，即油鸟和金丝燕，也能进行回声定位。与蝙蝠相同的是，如果将这两种鸟的耳朵塞住，它们在自己穴居的黑暗洞中会与岩壁相撞或互相碰撞；

与蝙蝠不同的是，它们在光亮的地方却用视觉来识别物体，只是在黑暗的情况下才用其声纳系统来获取、分辩环境的信息，并做出迅速的反应。