动物世界中的物理学：海豚和回声定位

海豚是海洋哺乳动物。由于这些动物的生活方式而专门设计了它们的身体。大多数海豚感觉器官的工作方式不同于陆生哺乳动物。他们的大脑不比人类的大脑复杂，海豚的发育也比人类更长（约2500万年）。科学家研究海豚已有数十年的历史，但有关其生活方式的问题仍未得到解答。这些动物的通讯系统是其他问题。专家认为，他们有自己的语言，但人们尚无法对其进行解密。

为了做到这一点，科学家们正在尝试研究海豚的听觉系统，以及它们的“回声测深仪”（一种传输声音信号的系统）。在水下，能见度几乎总是非常有限，因此海豚不依靠视力（它们已经发育良好，但是不能称之为理想），而是依靠听力。海豚使用高频声音相互交流。为了在空间中定向，这些动物发出一定频率和持续时间的咔嗒声。这些从物体反射的声音信号为海豚提供有关周围物体的信息。

许多陆生哺乳动物都有非常强烈的嗅觉。选择了水生环境的海豚几乎失去了嗅觉。相反，他们学会了完美使用品味。味觉受体使海豚了解水中某些物质的存在，这可能表明食物，危险或亲属的接近。科学家认为，海豚甚至可以确定盐度的很小差异。因此，那些生活在地中海中的海​​豚几乎永远不会进入黑海，那里的水盐度约为17‰，是地中海盐度的一半。


海豚最适合听觉，它们在生活中至为重要，在大多数情况下，它们会取代视力。为了寻找食物，这些哺乳动物潜入了很深的地方，几乎没有可见度。即使海豚的视力发育良好，仍然很难在这里看到一些东西。但是，回声定位使您可以检测食物并在周围空间中完美导航。同时，在上世纪初，专家认为海豚的听力发展很差。

语音单元

像所有其他哺乳动物一样，在海豚的祖先中，声带极有可能与呼吸系统有关。但是在海豚及其亲属中，声音系统与肺部无关。他们的嘴只用来捕获物体，包括食物。海豚的呼吸系统很复杂，吸气和呼气的关键是气孔，它位于头部的顶部。三对气囊直接连接到海豚的呼吸道。科学家认为，这些袋子在海豚产生声音的过程中起着重要作用。他们通过在水下而不是在水面下合拢并呼吸来进行交流。

今年9月，卡拉达格自然保护区的研究人员发表了一篇论文显示了这些动物的通讯系统。通过改变点击的数量和频率，宽吻海豚组成单词，其中包括句子。根据专家的说法，这些对话在许多方面都类似于人类的言论。参加对话，海豚认真地互相倾听。当一只海豚“说话”时，第二只海豚听他说话，反之亦然。 “其中一只动物产生的每种声音都与对话者产生的另一种声音不同。区别在于脉动的频谱和频率。但是，声音的许多组合不会重复。研究负责人维亚切斯拉夫·里亚博夫（Vyacheslav Ryabov）说，我们可以假设每个涟漪都是与海豚语言不同的音素或单词。海豚发出声音脉冲的速度约为每秒700个脉冲。


咔嗒声本身是在特定系统中生成的，该系统位于头部上部的气孔下方。动物以定向方式发送声波，此功能由动物前额上的脂肪层以及头骨的凹入式前表面提供。结果，海豚能够以9°的发散角在定向的“光束”中收集声音。这给了动物充足的机会。例如，宽吻海豚可以在100多米的距离内检测到大小像橘子的小物体。

助听器

海豚的听觉器官与声音设备一样复杂。显然，尽管祖先有海豚，但它们没有耳廓。如果该器官与海豚在一起，则会在运动过程中引起湍流，这会引起强烈的噪音，从而淹没动物的所有其他声音。

因此感觉到声音海豚是不同的。首先，声音信号通过外耳开口（仍在那儿）。然后，声波通过同一条狭窄的听觉通道到达中耳。此外，这些动物的中耳和内耳不在颅骨内，而是通过特殊的肌腱附件与头骨相连。声神经将接收到的信号传输到大脑。有趣的是，左耳和右耳的声音接收器彼此独立。这允许动物确定声源的位置。例如，相同的宽吻海豚可以准确地找到一条小鱼掉入游泳池的地方，并立即驶向跌倒的地方。除了耳道外，海豚还通过下颌接收声音，下颌位于一块0.3毫米厚的骨板上。它起着膜的作用。

由于其听觉系统的结构，海豚可以感知到各种声音-从1赫兹到320赫兹。这是一个比人能够感知的声音范围大得多的声音范围。



海豚产生声音并捕捉周围物体的反射，从而研究周围空间。此外，海豚的回声定位“设备”非常可靠。海豚在完全黑暗的环境中相距150多米。在这种情况下，它们会产生频率为60-90赫兹的超声波信号。在其“定位器”的帮助下，海豚不仅接收到与障碍物和物体的距离的数据，而且还接收有关其性质（大小，形状和材料特性）的数据。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN398577/