回声定位,或生物声纳,是一种独特的听觉工具,被许多动物物种使用。通过发出高频声音脉冲并倾听声音反弹的地方(或“回声”),回声定位动物即使看不见也能识别物体并在周围环境中导航。
无论是在夜色的掩护下觅食,还是在浑浊的水中游泳,在不依赖传统视觉的情况下定位物品和自然绘制环境地图的能力,对于下面这些使用回声定位的动物来说是一项宝贵的技能。beplay体育官网电脑
蝙蝠
![蝙蝠飞过森林"class=](http://www.cellsaddle.com/thmb/TxJ3g1-WvtDhIJ9ylIbFyIm_J-Q=/3795x2530/filters:no_upscale():max_bytes(150000):strip_icc()/GettyImages-1186780423-e1a10b25d04d452b8b8fcc5323f9039f.jpg)
超过90%的蝙蝠物种被认为使用回声定位作为捕捉飞虫和绘制周围环境的基本工具。它们以啁啾和叫声的形式产生声波,频率通常高于人类的听力。的蝙蝠以不同的频率模式发出啁啾,根据环境中物体的大小、形状和距离,这些啁啾被不同的物体反射。beplay体育官网电脑它们的耳朵特别适合识别自己发出的回声,科学家们认为这是从蝙蝠的共同祖先进化而来的,后者的眼睛太小,无法在夜间成功捕猎,但进化出了听觉大脑设计来弥补这一缺陷。
正常的人类对话的声压在60分贝左右,响亮的摇滚音乐会的声压在115-120分贝之间(人类的平均耐受力是120),但蝙蝠在夜间捕食时经常超过这个阈值。在中美洲和南美洲的热带地区发现的某些种类的斗牛犬蝠,据记录,在距离它们嘴巴仅10厘米的地方,其声压就超过了140分贝,这是所有空中动物中报道的最高声压之一。
鲸鱼
![毛里求斯的抹香鲸"class=](http://www.cellsaddle.com/thmb/LEWUxL8YswnBCtjamqTgo-Cohxc=/2121x1414/filters:no_upscale():max_bytes(150000):strip_icc()/GettyImages-1222274638-1bfecb2608d948108bfb9469e222df5a.jpg)
水的密度比空气大,传播声音的效率更高,提供了完美的回声定位环境。齿鲸利用一系列高频的咔嗒声和哨声在海洋表面反弹,告诉它们周围有什么,甚至在海洋的最深处它们也能得到什么食物。抹香鲸在深潜(可超过6500英尺)寻找食物时,每隔0.5到2.0秒就会发出10赫兹到30千赫频率范围内的咔哒声。相比之下,成年人平均能检测到17khz的声音。
没有证据表明长须鲸(那些用嘴中的长须鲸盘过滤海水和捕捉猎物,如座头鲸还有蓝鲸)可以回声定位。长须鲸发出和听到的声音是哺乳动物中频率最低的声音,科学家认为,即使是早在3400万年前的动物早期进化形式也能做到这一点。
海豚
![大西洋斑点海豚在比米尼岛北部的海洋中游泳"class=](http://www.cellsaddle.com/thmb/-6RMdgcac7zRz7ln5clAMCGcHUk=/2121x1414/filters:no_upscale():max_bytes(150000):strip_icc()/GettyImages-1300040358-533607305b784a899b69e94bdd879e3c.jpg)
海豚使用类似鲸鱼的回声定位方法,产生短的广谱点击,但频率要高得多。虽然海豚通常使用较低的频率(或“哨声”)在个体或群体之间进行社交交流,但海豚在使用回声定位时发出更高音调的咔哒声。在巴哈马群岛,大西洋斑点海豚一开始用40到50千赫的低频信号进行交流,但在回声定位时发出的信号频率要高得多——在100到130千赫之间。
由于海豚只能看到前面大约150英尺的地方,它们的生理构造是通过回声定位来填补空白。除了中耳和内耳道,它们还利用前额上一个叫做“瓜”的特殊部位和下颌骨上的声音感受器来帮助半英里外的声音识别。
海豚
![达尔鼠海豚,一种只生活在北太平洋的鼠海豚"class=](http://www.cellsaddle.com/thmb/Y0Y7uMd2j2Prc4X3oCeZcRbFq1k=/3860x2568/filters:no_upscale():max_bytes(150000):strip_icc()/GettyImages-1283797090-adb805d7d95a447dbfc6f55ffced12d1.jpg)
海豚,经常与海豚混淆,也有高达130千赫的峰值频率。港口海豚更喜欢沿海地区而不是开阔的海洋,它们的高频生物声纳信号波长约为12毫米(0.47英寸),这意味着它们在回声定位时投射的声束足够窄,可以隔离来自更小物体的回声。
科学家们认为,海豚进化出高度精密的回声定位技能是为了躲避它们最大的捕食者:虎鲸.一项针对海豚的研究发现,随着时间的推移,虎鲸捕食带来的选择性压力可能推动了海豚发出更高频率音调的能力,以避免成为猎物。
Oilbirds
![特立尼达岛上的油鸟或瓜查罗"class=](http://www.cellsaddle.com/thmb/VQIuQcSvOSEcEqbaMEBIKkOfh18=/3500x2333/filters:no_upscale():max_bytes(150000):strip_icc()/GettyImages-1150498523-51face8eae42488aaf3f751804f768f2.jpg)
鸟类的回声定位极其罕见,科学家对它还知之甚少。南美油鸟是一种夜行性鸟类,以水果为食,栖息在黑暗的洞穴中,它是两种具有回声定位能力的鸟类之一。油鸟的回声定位技能与蝙蝠或海豚相比简直是小巫见大巫,而且它被限制在人类通常能听到的较低频率上仍然很大声).虽然蝙蝠可以探测到像昆虫这样的小目标,但油鸟回声定位对小于20厘米(7.87英寸)的物体不起作用。
它们利用最基本的回声定位能力来避免与巢穴中的其他鸟类相撞,并在夜间离开洞穴觅食时避开障碍物或障碍物。鸟发出的短时间的咔哒声会在物体上反弹并产生回声,响亮的回声表示物体较大,较小的回声表示障碍物较小。
金丝燕
![澳大利亚有光泽的金丝燕(Collocalia esculenta natalis)"class=](http://www.cellsaddle.com/thmb/sks1adpxA-ZOi1IoAn7OGSqfDQg=/2099x1428/filters:no_upscale():max_bytes(150000):strip_icc()/GettyImages-1273917573-51b805e5803b4438b93285077ba60e50.jpg)
金丝燕是一种生活在印度太平洋地区的鸟类,以昆虫为食。金丝燕利用它们特殊的发声器官发出单声和双声的回声定位。科学家们相信至少有16种金丝燕可以回声定位,自然资源保护主义者希望更多的研究可以启发声学监测的实际应用,以帮助管理数量减少的金丝燕。
金丝燕的咔哒声可以被人类听到,平均在1到10千赫之间,但两次咔哒声的速度如此之快,往往被人类耳朵视为单一的声音。双击的时间约为75%,每对双击通常持续1-8毫秒。
榛睡鼠
![一只小灰色睡鼠在南瓜上"class=](http://www.cellsaddle.com/thmb/5uXi-dbgqiMhSxJohyvp_SPGU2c=/3072x2048/filters:no_upscale():max_bytes(150000):strip_icc()/GettyImages-700862419-3ce7955b62fb41b5a6ec32b58ce5ad19.jpg)
由于其折叠的视网膜和发育不良的视神经,越南侏儒榛睡鼠完全是盲目的。由于视觉上的限制,这种微小的棕色啮齿动物发展出了一种生物声纳,可以与蝙蝠和海豚等回声定位专家相媲美。2016年《综合动物学》上的一项研究表明,睡鼠的远祖在失明后获得了回声定位的能力。该研究还测量了50至100千赫频率范围内的超声波发声记录,这对于口袋大小的啮齿动物来说是相当令人印象深刻的。
鼩鼱
![一种普通的鼩鼱(鼩鼱)"class=](http://www.cellsaddle.com/thmb/iRrC55dm2GJzAB_dAqcEa2LQjhs=/2795x2096/filters:no_upscale():max_bytes(150000):strip_icc()/GettyImages-619981830-23f9cfa9b97640fabff316a8faad25be.jpg)
以昆虫为食的小型哺乳动物,长而尖的嘴和小眼睛泼妇已经发现它们用高音调的鸣叫来回声定位周围的环境。在一项针对普通和大型白齿鼩的研究中,德国生物学家验证了他们的理论:鼩鼱的回声定位不是用来交流的,而是用来在有障碍物的栖息地导航的。
虽然研究中的鼩鼱并没有因为其他鼩鼱的存在而改变它们的叫声,但当它们的栖息地发生变化时,它们确实增加了声音。野外实验得出结论,鼩鼱的叫声在它们的自然环境中产生了回声,这表明这些特定的叫声是用来检查周围环境的,就像其他回声定位哺乳动物一样。beplay体育官网电脑
马岛猬
![小刺猬(小刺猬)"class=](http://www.cellsaddle.com/thmb/vCsvwu-FvkYlrpB8Hs5Ftw9hRRE=/2120x1414/filters:no_upscale():max_bytes(150000):strip_icc()/GettyImages-sb10068782a-001-f21c36e0e6eb484f9a30b5c5ff87d15c.jpg)
虽然狐獴主要使用触觉和气味进行交流,但研究表明独特的hedgehog-looking哺乳动物也使用微博发声回声定位。狐獴只在马达加斯加发现,它们在天黑后活动,晚上在地面和低悬的树枝上寻找昆虫。
狐獴使用回声定位的证据在1965年首次被发现,但此后就没有对这种难以捉摸的生物进行过太多具体的研究。一位名叫埃德温·古尔德(Edwin Gould)的科学家认为,这种物种采用了一种覆盖频率范围在5到17千赫之间的粗糙回声定位模式,这有助于它们在夜间在周围环境中导航。
狐猴的一种
![马达加斯加的树上有一只罕见的aye aye"class=](http://www.cellsaddle.com/thmb/8twflqTmL3HC-4gxvxKP6bUebLk=/2121x1414/filters:no_upscale():max_bytes(150000):strip_icc()/GettyImages-1218503268-89e21ef7171d4611af2f93e892a401e4.jpg)
它是世界上最大的夜行灵长类动物,生活在马达加斯加,一些科学家认为神秘的狐猴的一种用蝙蝠一样的耳朵进行回声定位。aye -aye实际上是狐猴的一种,它们通过用长长的中指轻敲枯树来寻找食物,并倾听树皮下的昆虫。研究人员假设这种行为是在功能上模仿回声定位。
2016年的一项研究发现,aye-aye与已知的回声定位蝙蝠和海豚之间没有分子上的相似之处,这表明aye-aye的tap觅食适应能力代表了一种不同的进化过程。然而,该研究还发现,负责回声定位的听觉基因可能不是蝙蝠和海豚所独有的,因此还需要更多的研究来真正证实aye-aye中的生物声呐。