A föld növény- és állatvilága - ultrahang és denevérek
Csak a szárnyak csörgését halljuk, valójában egy földalatti kolostorban egy szörnyű kórus hallatszik ... Ian Lindblad. A kecske szélén
El tudod képzelni, milyen szörnyű zaj zajlik majd fel, ha hirtelen több ezer repülőgép között találtad magatokat, amelyek motorjai teljes kapacitással rendelkeznek? Valószínűleg nagyon nehéz elképzelni egy ilyen helyzetet. De egy kis fantázia. Először feltételezzük, hogy barlangban vagy, ahol tele van denevérekkel (ez azonban nem fantázia). Most tételezzük fel, hogy miután bejutottunk a barlangba, hirtelen megszereztük az ultrahangtartományra vonatkozó jeleket, vagyis azokat, akiknek a gyakorisága 20 kilohertz felett van. Ha mindez megtörtént volna, valószínűleg meglehetősen kellemetlen érzést kellett volna szenvednie. Egyszerűen megdöbbenne egy szörnyű ordítás, amelynek forrása a barlang kis szárnyas lakói voltak. Az a tény, hogy sok fajta denevérek ultrahangos sikoltozása 10 centiméterre az állat fejétől eléri a 110-120 decibelet. Körülbelül ugyanaz a zaj, de a hallható frekvenciatartományban 1 méteres repülőgép-motor gyárt. Összehasonlításképpen meg kell jegyezni, hogy a 130 dB vagy annál nagyobb hangerő egy személy fájdalmait okozza.
Mielőtt elmagyaráznánk a denevérek csodálatos képességeit egy ilyen fülsiketítő sikolyra, emlékezzünk néhány ultrahang tulajdonságra.
Az ultrahang egyik jellemzője az, ami majdnem párhuzamos keskeny sugár formájában sugározható. Míg a hallható tartomány hangjai általában minden irányban sugároznak. Ez az ultrahang tulajdonsága a hullámok általános diffrakciójának szempontjából magyarázható.
Az ultrahangos gerendák kialakításának lehetősége lehetővé teszi, hogy a jelenergiát egy bizonyos helyen összpontosítsuk. Az ultrahang intenzitása az oszcillációs frekvencia négyzetének arányában növekszik, ezért a frekvencia növelésével viszonylag könnyű ultrahangokat szerezni hatalmas erővel. Azonban nagy mennyiségű ultrahangos energia veszik el, amikor áthalad a médiumon, és ezzel kapcsolatban a jel gyorsan bomlik.
Ami azt mondja, világos, hogy a denevérek olyan könnyen képesek sugározni a nagy irányíthatóságú intenzív jeleket. Az is világos, hogy az alacsonyabb intenzitású jelek elvészek a levegőben, megakadályozva az állatokat abban, hogy az űr - echolocation egyik csodálatos tájékozódási módját használják.
A denevérek már régóta az állatok echolocation-tanulmányozásának klasszikus tárgyává váltak, és a "sonar" szinte a legnépszerűbb téma a "természetvédelmi szabadalmak" különböző cikkeinek és kiadványainak. A felfedezés története, vagy inkább az echolocation tanulmánya közel 200 éve van, és a 18. század 90-es évekből származik.
Az olasz Pavia-i Egyetem professzora, Lazaro Spallanzani már középkorú volt, amikor először érdeklődött az éjszakai állatok azon képességétől, hogy találjanak utat a sötétben. Kollégái közül a tudós akkoriban a természettudomány különböző területein végzett munkáinak megfelelően ismertté vált.
Az első kísérletek Spallanzani végzett 1793-ban. Először azt állapította meg, hogy a denevérek szabadon mozognak egy sötét szobában, amelyben még a látszólag éles éjszakai állatok is, mint a baglyok, tehetetlenek. Spallanzani úgy döntött, hogy az egész titok a denevérek szélsőséges látásélességében rejlik, és lehetővé teszi számukra, hogy teljes sötétségben navigáljanak. Feltételezésének tesztelésére sok denevér által megvakított szabadon engedte őket. Hiányozta az állat látványát, jól repült, sőt fogott rovarokat is.
Spallanzani, aki biztos benne, hogy a denevérek eddig ismeretlen érzései vannak, azonnal levelet küldött tudósainak, kérve őket, hogy ismételjék meg a kísérleteket és tájékoztassák az eredményről. Sokan közülük megerősítették Spallanzani kutatásának helyességét. De a svájci természetrajzos Charles Jurin, miután megismételte a Spallanzani által leírt kísérleteket, nem állt meg ott, és újabb lépést tett a denevérek titkainak feltárása felé. Kiderült, hogy ha az állatok fülét viasszal rögzítik, akkor ő: akadályokba ütközik. Zhyurin arra a következtetésre jutott: a denevérek "látják a fülüket."
A repülő róka (Pteropus)
Spallanzani megvizsgálta Jurin kísérleteit, és meggyőződve megbízhatóságáról, arra a következtetésre jutott, hogy a légy: az egér tökéletesen el tud látni, de dörzsölje: a meghallgatás elkerülhetetlenül halálához vezet. Nem tudta meggyőző magyarázatot adni arra vonatkozóan, hogy az állatok képesek voltak Spallanzani meghallgatására. Következtetéseit hamarosan elutasították, és ezt követően teljesen elfelejtették! Ellenfelei ötleteiknek, a "hallás" elméletének gúnyolódásaként megkérdezte: "Ha a denevérek a fülüket látják, akkor nem hallják saját szemével?"
Az akkori legnagyobb francia tudós Georges Cuvier, miután összetört Jurin és Spallanzani következtetéseit, elmélyítette a spekulatív elméletét. Véleménye szerint a denevérek szárnya rendkívül érzékeny, és még a legkisebb lágyítást is képes elkapni, ami a szárny és az akadály között van. Ez a hipotézis, Cuvier, megkapta a "tapintható elmélet" nevét, sok tudós elismerte és több mint 100 éve létezett a tudományban. Ebben a teljes időszakban a denevérek irányításával kapcsolatos kérdésekre nem került sor új tényre. Annak ellenére, hogy egyes kutatók alkalmanként felhívták a figyelmet a "halláselmélet" gondozására, kísérleteik nem haladták meg a Spallanzani és Jurin által vezetetteket.
A század elején, a Titanic transzatlanti béléses tragikus incidens után sok tudós elkezdett rejteni egy olyan eszköz létrehozását, amely a hajó jelzésével szolgált volna, amikor megközelítette a jéghegyet. Ne maradjon távol ez a probléma a híres amerikai feltaláló Khayrem Maxim, az a tény, akinek a neve gyorstüzelő géppuska. Maxim volt az első, aki azt sugallta, hogy a denevérek hangos helyet használnak a repülés során, és azt javasolta, hogy alkalmazzák az echolocation elvét a készülékben a láthatatlan tárgyak észlelésére. Maxim hibája az volt, hogy az alacsony fonon frekvenciák tájékozódási jelével várta a denevérek jelenlétét, amelyeket az emberi fül nem hallott. Az ilyen hangok forrása, a feltaláló szerint, az állatok szárnyasaként szolgálhat.
Az első világháború idején a francia fizikus Langevin szabadalmat kapott egy ultrahang-generátor segítségével víz alatti tárgyak kimutatására szolgáló eszköz gyártásához. 1920-ban az angol neurofiziológus, Hartridge, tudva Langevin munkáiról, feltételezte, hogy a denevérek echolocation mechanizmusa valószínűleg az ultrahang használata. Mindazonáltal a hipotézis hipotézis maradt, mivel kísérleti megerősítést nem tettek.
Végül az ügyet csak 1938-ban tisztázták. A megnyitón meghatározó szerepet játszott a különböző tudományok - a fizika és a biológia - képviselőinek együttműködésével. Röviddel korábban a Harvard Egyetem fizikai osztályának laboratóriumában Pierce professzor olyan berendezést tervezett, amely a nagyfrekvenciájú hangokat az emberi fül által hallható alacsonyabb frekvenciájú oszcillációvá alakítja. A hangérzékelő létezéséről való tudásról - az úgynevezett eszközről - egy egyetemi hallgatói biológus, Donald Griffin egyszer sejtet adott a Pierce laboratóriumához denevérekkel. Széles körben elterjedtek az USA-ban, egy kis barna éjszakai klub és egy nagy barna bőr. Amikor az érzékelő mikrofonjája a ketrecbe irányult, fülsiketítő csikorgó hangok esnek a hangszórók tudósai előtt. Teljesen világossá vált, hogy a denevérek az emberi hallás küszöbén túlmutató frekvenciatartományban jelzéseket bocsátanak ki.
A Pierce készüléket úgy tervezték meg, hogy szükség esetén meghatározhassák a hangok intenzitásának eloszlását a frekvenciákon. Kutatáson keresztül Griffin és Pierce megtalálta a hangok frekvenciáját. a denevérek repülés közben 30-70 kilohertz alatt fekszenek. és a legnagyobb intenzitású jelek eléri a 45-50 kilohertz tartományt. Ráadásul a tudósok azt találták, hogy az állatok nem folyamatosan sugároznak hangokat, hanem 1-2 milliszekundumos rövid impulzusok formájában.
Röviddel ezután Griffin és Galambos számos kísérletet folytattak, amelyek során bebizonyították, hogy nemcsak a füle leállítása, hanem a szájuk szoros zárása is megakadályozza, hogy megfékezzék az akadályok akadálymentességét. Ezek a kísérletek megerősítették a Hartridge hipotézisét a denevérek ultrahangos hullámainak jelenlétéről és az űrben való tájékozódásról.