ใครๆ ก็รู้ว่าค้างคาวและโลมาปล่อยอัลตราซาวนด์ เหตุใดจึงจำเป็นและทำงานอย่างไร มาดูกันว่า echolocation คืออะไรและมันช่วยสัตว์และแม้แต่มนุษย์ได้อย่างไร
echolocation คืออะไร
Echolocation หรือที่เรียกว่า biosonar เป็นโซนาร์ชีวภาพที่ใช้โดยสัตว์หลายชนิด สัตว์ที่มี Echolocating ส่งสัญญาณออกสู่สิ่งแวดล้อมและฟังเสียงสะท้อนของการโทรที่ส่งกลับจากวัตถุต่างๆ ใกล้ตัวพวกมัน พวกเขาใช้เสียงสะท้อนเหล่านี้เพื่อค้นหาและระบุวัตถุ Echolocation ใช้สำหรับการนำทางและการหาอาหาร (หรือล่าสัตว์) ในสภาพแวดล้อมที่หลากหลาย
หลักการทำงาน
Echolocation เหมือนกับโซนาร์ที่ทำงานอยู่ ซึ่งใช้เสียงที่เกิดจากตัวสัตว์เอง การวัดระยะทำได้โดยการวัดการหน่วงเวลาระหว่างการปล่อยเสียงของสัตว์เองกับเสียงสะท้อนที่กลับมาจากสิ่งแวดล้อม
ไม่เหมือนกับโซนาร์ที่มนุษย์สร้างขึ้นซึ่งอาศัยลำแสงที่แคบมากและเครื่องรับหลายตัวในการค้นหาเป้าหมาย การระบุตำแหน่งเสียงสะท้อนของสัตว์จะขึ้นอยู่กับเครื่องส่งสัญญาณหนึ่งเครื่องและสองเครื่องเครื่องรับ (หู). เสียงสะท้อนที่ย้อนกลับมาที่หูทั้งสองข้างจะเกิดขึ้นในเวลาที่ต่างกันและระดับเสียงที่ต่างกัน ขึ้นอยู่กับตำแหน่งของวัตถุที่สร้างมันขึ้นมา สัตว์ใช้ความแตกต่างของเวลาและปริมาตรเพื่อรับรู้ระยะทางและทิศทาง เมื่อใช้ echolocation ค้างคาวหรือสัตว์อื่นๆ ไม่เพียงมองเห็นระยะห่างจากวัตถุเท่านั้น แต่ยังมองเห็นขนาดของมัน สัตว์ชนิดใด และคุณสมบัติอื่นๆ ด้วย
ค้างคาว
ค้างคาวใช้ echolocation เพื่อนำทางและหาอาหาร มักจะอยู่ในความมืดสนิท พวกมันมักจะโผล่ออกมาจากห้องพักในถ้ำ ห้องใต้หลังคา หรือต้นไม้ในเวลาพลบค่ำและออกล่าแมลง ต้องขอบคุณ echolocation ที่ทำให้ค้างคาวอยู่ในตำแหน่งที่ได้เปรียบมาก: พวกมันออกล่าตอนกลางคืนเมื่อมีแมลงจำนวนมาก มีการแข่งขันด้านอาหารน้อยลง และมีสายพันธุ์น้อยลงที่สามารถจับตัวค้างคาวเองได้
ค้างคาวสร้างอัลตราซาวนด์ผ่านกล่องเสียงและเปล่งเสียงผ่านปากที่เปิดอยู่หรือโดยทั่วไปน้อยกว่ามากคือจมูก พวกมันเปล่งเสียงตั้งแต่ 14,000 ถึงมากกว่า 100,000 Hz ส่วนใหญ่อยู่นอกหูมนุษย์ (ช่วงการได้ยินทั่วไปของมนุษย์คือ 20 Hz ถึง 20,000 Hz) ค้างคาวสามารถวัดการเคลื่อนไหวของเป้าหมายโดยการตีความรูปแบบเสียงสะท้อนจากแพทช์พิเศษของผิวหนังในหูชั้นนอก
ค้างคาวบางสายพันธุ์ใช้ echolocation ในบางคลื่นความถี่ที่ตรงกับสภาพความเป็นอยู่และประเภทของเหยื่อ นักวิจัยเคยใช้สิ่งนี้เพื่อระบุชนิดของค้างคาวที่อาศัยอยู่ในพื้นที่ พวกเขาเพียงแค่บันทึกสัญญาณโดยใช้เครื่องบันทึกอัลตราโซนิกที่เรียกว่าเครื่องตรวจจับค้างคาว ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา นักวิจัยจากหลายประเทศได้พัฒนาห้องสมุดค้างคาวซึ่งมีบันทึกของสายพันธุ์พื้นเมือง
สัตว์ทะเล
ไบโอโซนาร์มีค่าสำหรับหน่วยย่อยของวาฬมีฟัน ซึ่งรวมถึงโลมา ปลาโลมา วาฬเพชฌฆาต และวาฬสเปิร์ม พวกมันอาศัยอยู่ในแหล่งที่อยู่อาศัยใต้น้ำซึ่งมีลักษณะทางเสียงที่ดีและมีการมองเห็นที่จำกัดมากเนื่องจากความขุ่นของน้ำ
วิลเลียม ชีวิลล์และภรรยาบาร์บารา ลอว์เรนซ์-เชฟวิลล์ เป็นผู้ค้นพบผลลัพธ์แรกที่สำคัญที่สุดในการอธิบายการระบุตำแหน่งปลาโลมา พวกเขามีส่วนร่วมในการให้อาหารปลาโลมาและเคยสังเกตเห็นว่าพวกเขาพบปลาที่ตกลงไปในน้ำอย่างเงียบ ๆ การค้นพบนี้ตามมาด้วยการทดลองอื่นๆ อีกจำนวนหนึ่ง จนถึงปัจจุบัน พบว่าโลมาใช้ความถี่ตั้งแต่ 150 ถึง 150,000 เฮิรตซ์
Echolocation ของวาฬสีน้ำเงินมีการศึกษาน้อยกว่ามาก จนถึงตอนนี้ มีเพียงการสันนิษฐานว่า "เพลง" ของวาฬเป็นวิธีการนำทางและสื่อสารกับญาติพี่น้อง ความรู้นี้ใช้เพื่อนับจำนวนประชากรและติดตามการย้ายถิ่นของสัตว์ทะเลเหล่านี้
หนู
เป็นที่ชัดเจนว่า echolocation ในสัตว์ทะเลและค้างคาวคืออะไร และทำไมพวกมันถึงต้องการมัน แต่ทำไมหนูถึงต้องการมัน? สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมบนบกเพียงชนิดเดียวที่สามารถระบุตำแหน่งเชิงเสียงได้ คือ ฉลาดหลักแหลมสองจำพวก เสือโคร่งของมาดากัสการ์ หนู และฟันหินเหล็กไฟพวกเขาส่งเสียงแหลมอัลตราโซนิกชุดหนึ่ง ไม่มีการตอบสนอง echolocation ก้องกังวานและดูเหมือนว่าจะใช้สำหรับการวางแนวเชิงพื้นที่อย่างง่ายในระยะใกล้ ต่างจากค้างคาวตรงที่พวกมันใช้ echolocation เพื่อศึกษาแหล่งที่อยู่อาศัยของเหยื่อเท่านั้น ไม่ใช่เพื่อล่าสัตว์ ยกเว้นวัตถุที่มีขนาดใหญ่และสะท้อนแสงได้มาก (เช่น หินขนาดใหญ่หรือลำต้นของต้นไม้) พวกมันอาจไม่สามารถไขฉากสะท้อนออกมาได้
ผู้ค้นหาโซนาร์ที่มีความสามารถมากที่สุด
นอกจากสัตว์ที่อยู่ในรายการแล้ว ยังมีสัตว์อื่นๆ ที่สามารถค้นหาตำแหน่งสะท้อนเสียงได้ นี่คือนกและแมวน้ำบางสายพันธุ์ แต่เสียงสะท้อนที่ซับซ้อนที่สุดคือปลาและปลาแลมป์เพรย์ ก่อนหน้านี้ นักวิทยาศาสตร์ถือว่าค้างคาวเป็นสัตว์ที่มีความสามารถมากที่สุด แต่ในช่วงไม่กี่ทศวรรษมานี้ ปรากฏชัดเจนว่าไม่เป็นเช่นนั้น สภาพแวดล้อมในอากาศไม่เอื้อต่อการหาตำแหน่งเสียงสะท้อน - ต่างจากน้ำที่เสียงแตกต่างกันเร็วกว่าห้าเท่า โซนาร์ของปลาเป็นอวัยวะของเส้นด้านข้างซึ่งรับรู้การสั่นสะเทือนของสิ่งแวดล้อม ใช้สำหรับการนำทางและการล่าสัตว์ บางชนิดยังมีตัวรับไฟฟ้าที่รับการสั่นสะเทือนทางไฟฟ้า echolocation ของปลาคืออะไร? มักมีความหมายเหมือนกันกับการอยู่รอด เธออธิบายว่าปลาตาบอดสามารถมีชีวิตอยู่จนแก่โดยไม่จำเป็นต้องมองเห็นได้อย่างไร
Echolocation ในสัตว์ช่วยอธิบายความสามารถที่คล้ายกันในผู้พิการทางสายตาและคนตาบอด พวกเขานำทางในอวกาศด้วยความช่วยเหลือของเสียงคลิกที่พวกเขาทำ นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่าเสียงสั้น ๆ ดังกล่าวปล่อยคลื่นที่เปรียบได้กับแสงของไฟฉาย ในขณะนี้ มีข้อมูลน้อยเกินไปที่จะพัฒนาทิศทางนี้ เนื่องจากโซนาร์ที่มีความสามารถในหมู่คนนั้นหายาก