在加拿大不列颠哥伦比亚省的近海海域,两头北露脊鲸在水面下游弋。回声定位在海洋中是一种合理的策略,因为声音在海洋中的传播速度是空气中的五倍。
摄影:PAUL NICKLEN,NAT GEO IMAGE COLLECTION
撰文:LIZ LANGLEY
回声定位是自然界特有的声纳系统,当动物发出的声波从物体上反射回来,返回的回声可提供物体的距离和大小方面的信息。
超过一千种生物可以回声定位,包括大多数蝙蝠、所有齿鲸和小型哺乳动物。许多是夜间活动的动物、穴居动物以及海洋动物,依靠回声定位在没有光线的环境中寻找食物。动物有几种回声定位的方法,从振动喉咙到拍打翅膀,不一而足。
夜间活动的油鸱和一些金丝燕,其中一些在黑暗的洞穴环境中捕食,“通过鸣管发出短促的咔嗒声,鸣管是鸟类的发声器官,”约翰霍普金斯大学心理和大脑研究部的博士后研究员Kate Allen在电子邮件中写道。
有些人还可以通过舌头发出咔哒声进行回声定位,只有少数其他动物也能做出这种行为,比如马达加斯加岛特有的一种形似鼩鼱的马岛猬,以及基本是瞎子的越南侏儒榛睡鼠。
蝙蝠的回声定位
蝙蝠是最擅长回声定位的动物,它们在夜间利用内置的声纳追踪快速飞行的猎物。
大多数蝙蝠,比如水鼠耳蝠,可通过收缩喉部肌肉来发出超出人类听觉范围的声音,相当于蝙蝠的喊叫声,Allen说。
不同种类的蝙蝠叫声差别很大,因此它们能够分辨出周围其他蝙蝠的声音。它们的叫声还会因特定的环境和猎物类型有所差别:欧洲蝙蝠在飞蛾出现时会发出“微小的声波”以避免被发现。
不过,有些飞蛾已经进化出了防御能力,可以抵御蝙蝠的回声定位。虎蛾能收缩胸腔两侧的鼓膜器官,发出咔嗒声,阻挡蝙蝠的声纳,防止捕食者靠近。
作为回声定位专家,一些蝙蝠可以瞄准小至0.18毫米(与人类发丝的宽度相当)的物体。因为昆虫总是在移动,所以蝙蝠必须不间断地发出咔嗒声,有时每秒要发出190次叫声。即使猎物如此难以捕捉,蝙蝠每晚仍能吃掉相当于体重一半的昆虫。
叶鼻蝠通过巨大的、复杂的折叠鼻子发出回声定位叫声,有助于聚焦反射回来的声音。有些物种还能迅速改变耳朵的形状,以准确地接收传入的信号。
最近的研究发现,一些果蝠,比如南亚的小长舌果蝠,甚至能通过拍打翅膀发出咔嗒声。
海洋中的回声定位
回声定位在海洋中是一种合理的策略,因为声音在海洋中的传播速度是在空气中的五倍。
海豚和其他齿鲸,比如白鲸,通过一种叫做背部滑囊的特殊器官进行回声定位。背部滑囊位于白鲸头部的顶部位置,靠近喷水孔。
华盛顿大学应用物理实验室的高级海洋学者Wu-Jung Lee说,白鲸头部区域的脂肪沉积物,被称为“额隆体”,可减少海豚躯体与水之间的声波阻抗或阻力,使声音更加清晰。
另一个脂肪沉积物从白鲸的下颚一直延伸到耳朵,可确认返回自猎物的回声,比如鱼或乌贼。
虎鲸最喜欢的猎物鼠海豚能发出极其快速、高频率的回声定位声音,但捕食者却听不到,因此能帮助它们隐身。
大多数海洋哺乳动物的回声定位声音频率太高,人类听不到,除了抹香鲸、虎鲸和一些海豚物种能听到,Lee补充说。
通过声音导航
除了捕猎或自卫,一些动物通过回声定位导航前往栖息地的线路。
例如,遍布美洲的大棕蝠,利用声纳在嘈杂的环境中导航,比如森林中其他动物发出的嗡嗡声。
Lee说,亚马逊河豚也可能通过回声定位避开树枝和季节性洪水带来的其他障碍物。
大多数拥有回声定位能力的人是盲人或视力受损者,他们使用这种技能进行日常活动。有些人用舌头或拐杖之类的物体发出咔嗒声,然后借助产生的回声导航。研究者对拥有回声定位能力的人的大脑扫描显示,在回声定位过程中,大脑处理视觉的部分处于使用状态。
“大脑不喜欢未开发的不动产,” Allen说,所以在不需要回声定位的人身上“维持回声定位能力的代谢成本太高昂”。
即便如此,人类的适应能力还是非常强。研究表明,只要有足够的耐心,我们能教会自己回声定位。
(译者:流浪狗)
举报/反馈

国家地理中文网

2.2万获赞 16.5万粉丝
鼓舞、启迪、教育,我们与你一同探知世界。
国家地理中文网
关注
0
0
收藏
分享