Всім відомо, що кажани і дельфіни випускають ультразвук. Навіщо це потрібно і як воно працює? Давайте розберемося, що таке ехолокація і як вона допомагає тваринам і навіть людям.

Що таке ехолокація

Ехолокація, також звана биосонаром, являє собою біологічний гідролокатор, що використовується декількома видами тварин. Ехолокаційні тварини випромінюють сигнали в навколишнє середовище і слухають відгомони тих викликів, які повертаються з різних об'єктів поруч з ними. Вони використовують ці ехо-сигнали для пошуку та ідентифікації об'єктів. Ехолокація застосовується для навігації і для фуражу (або полювання) в різних умовах.

Принцип роботи

Ехолокація – це те ж саме, що і активний сонар, який використовує звуки, що відтворюються самим тваринам. Ранжування здійснюється шляхом вимірювання часової затримки між власним звуковим випромінюванням тварини і будь-ехо-сигналами, що повертаються з навколишнього середовища. На відміну від деяких гідролокаторів, створених людиною, які покладаються на надзвичайно вузькі промені і безліч приймачів для локалізації мішені, метод ехолокації тварин заснований на одному передавачі і двох приймачах (вуха). Ехо-сигнали, що повертаються до двох вух, надходять в різний час і на різних рівнях гучності, в залежності від положення об'єкта, що генерує їх. Розбіжності у часі і гучності використовуються тваринами для сприйняття відстані та напрямки. З ехолокацію кажан чи інша тварина може бачити не тільки відстань до предмета, але і його розмір, то, будь це тварина, і інші особливості.

Кажани

Кажани використовують ехолокацію для навігації і фуражу, часто в повній темряві. Вони зазвичай виходять зі своїх нічлігів в печерах, на горищах або деревах у сутінках і полюють за комахами. Завдяки ехолокації кажани зайняли дуже вигідну позицію: вони полюють вночі, коли багато комах, менше конкуренції за їжу і менше видів, які можуть полювати на самих кажанів. Кажани генерують ультразвук через гортань і випромінюють звук через відкритий рот або, що набагато рідше, ніс. Вони випускають звук в діапазоні від 14000 до 100000 Гц, в основному за межами людського вуха (типовий діапазон слуху людини - від 20 Гц до 20000 Гц). Летючі миші можуть оцінити переміщення цілей шляхом інтерпретації картин, викликаних відображенням ехо-сигналів від спеціального клаптя шкіри в зовнішньому вусі. Окремі види кажанів використовують ехолокацію в певних діапазонах частот, які відповідають їх умов життя і типами видобутку. Це іноді використовувався дослідниками для визначення виду кажанів, що населяють цей район. Вони просто записували їх сигнали за допомогою ультразвукових реєстраторів, відомих як детектори кажанів. В останні роки дослідники з декількох країн розробили бібліотеки сигналів кажанів, які містять записи місцевих видів.

Морські тварини

Биосонар цінний для підряду зубатих китів, який включає в себе дельфінів, морських свиней, ластівок і кашалотів. Вони живуть у підводному середовищі, яка має сприятливі акустичними характеристиками, і де бачення надзвичайно обмежене через каламутності води.
Найбільш значущих перших результатів в описі ехолокації дельфінів домоглися Вільям Шевилл і його дружина Барбара Лоренс-Шевилл. Вони займалися годівлею дельфінів і одного разу помітили, що ті безпомилково знаходять шматочки риби, які безшумно опускалися у воду. За цим відкриттям пішов ряд інших експериментів. На даний момент встановлено, що дельфіни використовують частоти в діапазоні від 150 до 150000 Гц. Ехолокація синіх китів вивчена набагато менше. Поки що тільки будуються припущення, що «пісні» китів – це спосіб навігації та зв'язку з родичами. Ці знання використовуються для підрахунку популяції і для спостереження за міграціями цих морських тварин.

Гризуни

Зрозуміло, що таке ехолокація у морських тварин і кажанів, і для чого вона їм потрібна. Але навіщо це гризунів? Єдиними наземними ссавцями, здатними до ехолокації, є два роду землерийок, тейреки з Мадагаскару, щури і щелезуби. Вони випускають серію ультразвукових скрипів. Вони не містять ехолокаційних відгуків з реверберациями і, мабуть, використовуються для простої просторової орієнтації на близькій відстані. На відміну від кажанів, землерийки використовують ехолокацію тільки для вивчення місць проживання видобутку, а не для полювання. За винятком великих і, таким чином, сильно відбивають об'єктів (наприклад, великий камінь або стовбур дерева), вони, ймовірно, не здатні розплутувати ехо-сцени.

Найталановитіші локатори

Крім перелічених тварин, є й інші, здатні займатися ехолокацію. Це деякі види птахів та тюленів, але найвитонченіші локатори – це риби і міноги. Раніше вчені вважали кажанів найздібнішими, але в останні десятиліття з'ясувалося, що це не так. Повітряна середовище не розташовує до ехолокації – на відміну від водної, в якій звук розходиться в п'ять разів швидше. Эхолокатором риб є орган бічної лінії, який сприймає вібрації навколишнього середовища. Використовується як для навігації, так і для полювання. У деяких видів є ще й электрорецептори, які вловлюють електричні коливання. Що таке ехолокація для риб? Часто це синонім виживання. Вона пояснює, як осліплі риби могли доживати до поважного віку – їм і не потрібно було зір. Ехолокація у тварин допомогла пояснити схожі здібності у слабозорих і незрячих людей. Вони орієнтуються у просторі за допомогою видаваних ними клацають звуків. Вчені кажуть, що такі короткі звуки видають хвилі, які можна порівняти зі світлом кишенькового ліхтарика. На даний момент дуже мало даних для розробки цього напрямку, оскільки здатні локатори серед людей – велика рідкість.