最佳声纳之战:海豚队vs。“团队蝙蝠”

由:马克曼奇尼|

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你们是蝙蝠队还是海豚队?科学家们进行了权衡,结果非常接近。伊文·查尔顿/ PhotographerOlympus /盖蒂图片社/ HowStuffWorks

没有牛蒡毛边鱿鱼的神经我们就不会有尼龙搭扣、施密特触发器输入电路或高速新干线动车.工程师们喜欢从自然界中寻找灵感。

回声定位能力这是大自然打败人类的又一个例子。回声定位是一种通过高频声波撞击物体来检测或检查物体的过程,然后反射回物体的来源。声纳技术使人类能够做到这一点100多年,但是许多齿鲸——包括海豚、鼠海豚和抹香鲸在内的一个谱系——利用回声定位。所以做1000种蝙蝠

随着声纳工程技术的不断发展,未来的发明家可能会从蝙蝠和齿鲸类动物身上获得很多灵感。但是,对于未来的拓荒者来说,哪个群体更有价值呢?

这个问题在科学家中引起了一些玩笑。劳拉Kloepper是印第安纳州圣玛丽学院的生物学助理教授。在2018年11月美国声学学会的一次聚会上,她提出了一项新的研究强调了蝙蝠和海豚回声定位之间的一些关键区别。对克洛珀来说,选择很明确:她认为蝙蝠以一种更令人印象深刻的方式使用这项技术。

但其他人并不那么肯定。这场听觉之战可能不会有最终的赢家。在你宣布自己是“蝙蝠队”还是“海豚队”之前,这里有一个比赛的细分。

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听起来了

声音大约传播快四倍在水中比在空气中更重要。这使得齿鲸能够在更远的距离内进行回声定位。水下的宽吻海豚用它的声纳海豚能识别出潜在的食物吗361英尺(110米)。

蝙蝠的声纳范围要窄得多:大多数捕食昆虫的物种只能探测到内部的猎物9.8到16.4英尺(3至5米)。没有比赛。

销量是齿鲸击败竞争对手的另一个领域。海豚和它们的近亲通过鼻道发出一系列的咔嗒声来进行回声定位,这些咔嗒声通过位于颌部上方的脂肪器官“瓜”。就像内置的扩音器一样,这种甜瓜可以集中并引导传出的声音。在一些鲸鱼中,一连串的滴答声高达230分贝。

这几乎比任何一种声音都高130分贝轰鸣的火车你会在纽约地铁站听到。这也让蝙蝠发出的噪音相形见绌:使用声纳的飞行器发出的声音大约是100到110分贝。

蝙蝠,通常是舌头或喉咙产生声波这使得回声定位成为可能。科学家们最近发现了另一种更原始的技术。2014年的一项研究报告称,旧世界果蝠通过生产来导航黑暗它们的翅膀发出咔哒声倾听回声。研究人员还没有弄清楚它是如何工作的。

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应对喋喋不休

现在制造这些噪音只是战斗的一半。如果你要使用声纳,你必须在它们到达时处理返回的回声。海豚用它们的下巴和牙齿拦截回声然后传给中耳。当然,蝙蝠用它们超长的外耳来收集信号。

尽管蝙蝠的耳朵又大又老,但它们能听得这么好还是个奇迹。许多物种在大规模的群体中生活、旅行和捕猎;最大的就在附近1500万只动物强。当成百上千甚至上百万的动物同时开始回声定位时,最终的结果是背景噪音

所以一只蝙蝠需要能够区分自己和其他蝙蝠的叫声。为此,有翼哺乳动物可以改变球场、频率和时机他们各自的声音。另一种选择是与肮脏的东西搏斗:墨西哥无尾蝙蝠故意发出这样的声音果酱其他蝙蝠的声纳信号。爱情、战争和捕虫都是不择手段的。

蝙蝠的信号复杂,灵活,易于操作。另一方面,齿鲸使用的声纳滴答声往往要大得多均匀.鲸类对它们用来进行回声定位的相对简单的声音的音调或持续时间的控制要少得多。

这是其中一个原因为什么Kloepper认为蝙蝠更擅长使用声纳。抗干扰策略可能是飞行哺乳动物青睐的另一个标志。在最近的一次实验,克罗珀和她的同事让两只海豚听人造鲸鱼类动物发出的咔哒声。这些水生动物并没有迷失方向,而是稍微改变了发出声纳信号的时间和频率。表演并不是太糟糕,但克罗珀强调,蝙蝠仍然有更大的声音灵活性。

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重复过去

2018年11月16日,克洛珀在一场友谊赛中捍卫了蝙蝠队科学星期五辩论布莱恩Branstetter他是国家海洋哺乳动物基金会的生物学家。比赛进行到一半时,她的对手注意到海豚有一种飞行生物所没有的音频超能力。

蝙蝠的返回信号充满了关于固体物体外观的信息。但由于水的性质,当齿鲸回声定位时,它的信号通过目标。它告诉动物物体的内部是什么样子外面的。1992年的一项实验发现,宽吻海豚可以测定空心圆柱体只使用他们的回声定位天赋。

尽管海豚和蝙蝠有很多不同之处,但它们可能并没有那么大的不同。2010年的一项基因分析发现,这两种谱系在经历了相同的一套一般的声纳之后,独立地发展了声纳听证会突变进化而来的。历史重演;你甚至可以说它是呼应的。

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