Kan fladdermusen skicka en frekvenssignal. Hur fladdermöss navigerar. Fladdermusens bevarandestatus

Fladdermöss lever vanligtvis i stora flockar i grottor, där de navigerar perfekt i totalt mörker. Varje mus flyger in och ut ur grottan och gör ljud som är ohörbara för oss. Samtidigt gör tusentals möss dessa ljud, men det hindrar dem inte från att vara perfekt orienterade i rymden i totalt mörker och flyga utan att kollidera med varandra. Varför kan fladdermöss flyga självsäkert i totalt mörker utan att stöta på hinder? Den fantastiska egenskapen hos dessa nattdjur - förmågan att navigera i rymden utan hjälp av syn - är förknippad med deras förmåga att sända ut och fånga ultraljudsvågor.

Det visade sig att musen under flygningen avger korta signaler med en frekvens på cirka 80 kHz och tar sedan emot reflekterade ekon som kommer till den från närliggande hinder och från insekter som flyger i närheten.

För att signalen ska reflekteras av ett hinder måste den minsta linjära storleken på detta hinder inte vara mindre än våglängden på ljudet som skickas. Användningen av ultraljud gör det möjligt att detektera mindre föremål än vad som kunde detekteras med lägre ljudfrekvenser. Dessutom beror användningen av ultraljudssignaler på det faktum att med en minskning av våglängden är strålningens riktning lättare att realisera, och detta är mycket viktigt för ekolokalisering.

Musen börjar reagera på ett visst föremål på ett avstånd av cirka 1 meter, medan varaktigheten av ultraljudssignalerna som skickas av musen minskar med cirka 10 gånger, och deras upprepningshastighet ökar till 100–200 pulser (klick) per sekund. Det vill säga, efter att ha lagt märke till objektet börjar musen klicka oftare, och själva klicken blir kortare. Det minsta avstånd en mus kan upptäcka på detta sätt är cirka 5 cm.

När den närmar sig jaktobjektet uppskattar fladdermusen så att säga vinkeln mellan riktningen för dess hastighet och riktningen till källan för den reflekterade signalen och ändrar flygriktningen så att denna vinkel blir mindre och mindre.

Kan en fladdermus, genom att sända ut en signal vid 80 kHz, upptäcka en 1 mm midge? Ljudhastigheten i luft antas vara 320 m/s. Förklara svaret.

Slut på formuläret

Form start

Ultraljudsekolokalisering av möss använder vågor med en frekvens

1) mindre än 20 Hz

2) 20 Hz till 20 kHz

3) över 20 kHz

4) vilken frekvens som helst

Slut på formuläret

Form start

Förmågan att perfekt navigera i rymden förknippas hos fladdermöss med deras förmåga att sända och ta emot

1) bara infraljudsvågor

2) bara ljudvågor

3) endast ultraljudsvågor

4) ljud och ultraljudsvågor

Ljudinspelning

Möjligheten att spela in ljud och sedan spela upp dem upptäcktes 1877 av den amerikanske uppfinnaren T.A. Edison. Tack vare förmågan att spela in och återge ljud föddes ljudfilm. Inspelning av musikaliska verk, berättelser och till och med hela pjäser på grammofon- eller grammofonskivor har blivit en massform av ljudinspelning.

Figur 1 visar ett förenklat diagram över en mekanisk ljudinspelare. Ljudvågor från en källa (sångare, orkester, etc.) kommer in i hornet 1, i vilket en tunn elastisk platta 2, som kallas ett membran, är fixerad. Under inverkan av en ljudvåg vibrerar membranet. Membranets vibrationer överförs till skäret 3 som är associerat med det, vars spets drar ett ljudspår på den roterande skivan 4. Ljudspåret vrider sig i en spiral från skivans kant till mitten. Figuren visar en vy av ljudspåren på skivan, sedd genom ett förstoringsglas.

Skivan som ljudet spelas in på är gjord av ett speciellt mjukt vaxmaterial. En kopparkopia (klyscha) avlägsnas från denna vaxskiva genom elektroformning. Detta använder avsättning av ren koppar på elektroden när en elektrisk ström passerar genom en lösning av dess salter. Kopparkopian trycks sedan på plastskivor. Det är så grammofonskivor görs.

Vid uppspelning av ljud placeras en grammofonskiva under en nål som är ansluten till grammofonens membran, och skivan förs i rotation. När man rör sig längs plattans vågiga spår vibrerar änden av nålen, och membranet vibrerar med det, och dessa vibrationer återger det inspelade ljudet ganska exakt.

Vid mekanisk inspelning av ljud används en stämgaffel. Med en ökning av stämgaffelns ljudtid med 2 gånger

1) längden på ljudspåret kommer att öka med 2 gånger

2) längden på ljudspåret kommer att minska med 2 gånger

3) djupet på ljudspåret kommer att öka med 2 gånger

4) djupet på ljudspåret kommer att minska med 2 gånger

Slut på formuläret

2. Molekylär fysik

Ytspänning

I vardagsfenomensvärlden omkring oss finns det en kraft i arbete som vanligtvis ignoreras. Denna kraft är relativt liten, dess verkan orsakar inte kraftfulla effekter. Ändå kan vi inte hälla vatten i ett glas, vi kan inte göra någonting alls med den eller den vätskan utan att sätta igång krafter som kallas ytspänningskrafter Dessa krafter spelar en betydande roll i naturen och i vårt liv. Utan dem kunde vi inte skriva med reservoarpenna, allt bläck skulle genast rinna ur den. Det skulle vara omöjligt att tvåla dina händer, eftersom skummet inte kunde bildas. Ett lätt regn skulle blöta oss igenom. Jordens vattenregim skulle störas, vilket skulle vara katastrofalt för växter. Viktiga funktioner i vår kropp skulle lida.

Det enklaste sättet att fånga karaktären hos ytspänningskrafter är med en dåligt stängd eller felaktig vattenkran. Droppen växer gradvis, med tiden bildas en förträngning - en hals, och droppen lossnar.

Vatten är liksom inneslutet i en elastisk påse, och denna påse går sönder när tyngdkraften överstiger dess styrka. I verkligheten finns det förstås inget annat än vatten i droppen, men själva ytskiktet av vatten beter sig som en sträckt elastisk hinna.

Filmen av en såpbubbla gör samma intryck. Det ser ut som ett tunt sträckt gummi av en babyboll. Om du försiktigt placerar nålen på vattenytan kommer ytfilmen att böjas och förhindra att nålen sjunker. Av samma anledning kan vattenstridare glida över vattenytan utan att falla i den.

I sitt försök att krympa skulle ytfilmen ge vätskan en sfärisk form om det inte vore för gravitationen. Ju mindre droppen är, desto större roll spelar ytspänningskrafterna jämfört med gravitationen. Därför är små droppar nära i form av en boll. I fritt fall uppstår ett tillstånd av viktlöshet, och därför är regndroppar nästan strikt sfäriska. På grund av brytningen av solens strålar dyker en regnbåge upp i dessa droppar.

Ytspänning orsakas av intermolekylär interaktion. Vätskemolekyler interagerar med varandra starkare än vätskemolekyler och luftmolekyler, så molekylerna i vätskans ytskikt tenderar att komma närmare varandra och sjunka djupt ner i vätskan. Detta tillåter vätskan att ta en form där antalet molekyler på ytan skulle vara minimalt, och bollen har den minsta ytan för en given volym. Vätskeytan drar ihop sig och detta leder till ytspänning.

Alla vet att fladdermöss använder ekolokalisering för att röra sig. Även femåringar vet detta. Hittills vet vi att denna förmåga inte är unik för fladdermöss. Delfiner, valar, vissa fåglar och till och med möss använder också ekolokalisering. Men tills nyligen hade vi ingen aning om hur komplexa och kraftfulla fladdermusröster verkligen är. Forskare har upptäckt att dessa unika varelser använder sina konstiga vokaliseringar på alla möjliga häpnadsväckande sätt. Natten är fylld av dessa flygjägares kvittrande och gnisslande, och vi har bara precis börjat lära oss alla deras hemligheter. Om du tycker att delfinklick och visslingar är fantastiska, gör dig redo att lära dig om ljudets verkliga mästare.

10 fladdermöss kan inte luras

En gång trodde man att fladdermöss bara kunde se rörliga insekter. Faktum är att vissa nattfjärilar fryser när de hör en fladdermus närma sig. Tydligen vet inte den stora öronbladfladdermusen från Sydamerika om det. Studien visade att de kan upptäcka sovande trollsländor som inte rör sig alls. Den stora öronfladdermusen "höljer" målet med en konstant ström av ekolokalisering. På tre sekunder kan de avgöra om deras valda mål är ätbart. Således kan en fladdermus festa i en sovande insekt, som tydligen inte hör hur den skriker åt den.

Naturligtvis ansåg forskare från början att detta var omöjligt. Det fanns ingen anledning att anta att ekolokalisering av fladdermöss är så känslig att den kan upptäcka olika former. De sammanfattade det på följande sätt: "Aktiv uppfattning om tysta och orörliga byten i undervegetationens täta växtlighet ansågs omöjlig." Den storörade lövbäraren lyckas dock.

För att ytterligare förvirra forskarna kan den storörade lövfladdermusen också skilja en riktig trollslända från en konstgjord. Forskarna testade fladdermössen med riktiga trollsländor och falska sådana gjorda av papper och folie. Trots det faktum att alla fladdermöss till en början blev intresserade av förfalskningar, bet ingen av dem den konstgjorda trollsländan. Dessa fladdermöss kan inte bara bestämma formen på ett föremål med hjälp av ekolokalisering, utan också höra skillnaden i materialet som detta föremål är gjort av.

9 fladdermöss lokalisera växter med hjälp av ekolokalisering


Foto: Hans Hillewaert

Ett stort antal fladdermöss livnär sig uteslutande på frukt, men de flyger ut på jakt efter mat bara på natten. Så hur hittar de mat i mörkret? Forskare trodde först att de hittade målet med hjälp av näsan. Detta beror på att det skulle vara ganska svårt att sortera igenom de olika formerna av växter i ett tätt tak med enbart ekolokalisering. Teoretiskt sett skulle allt vara som i en dimma.

Naturligtvis är det möjligt att fladdermöss kan se insekter i träd, men ingen skulle ha trott att dessa bevingade gnagare kunde använda ljud för att bestämma typen av växt (fladdermöss är inte gnagare, förresten). Men fladdermöss i den lövnäsade underfamiljen som kallas Glossophagine kan göra just det. De hittar sina favoritväxter med bara ett ljud. Forskare har ingen aning om hur de åstadkommer denna bedrift. "Ekon som produceras av växter är mycket komplexa signaler som studsar av de många bladen på denna växt." Det är med andra ord otroligt svårt. Dessa fladdermöss har dock inga problem att använda denna metod. De lokaliserar blommor och frukter utan problem. Vissa växter har till och med löv formade som parabolantenner speciellt för att locka fladdermöss. Än en gång bevisar fladdermöss att vi fortfarande har mycket att lära om ljud.

8. Hög frekvens

Ultraljudsfladdermuskvittret kan vara ganska högt. En person hör ljud i intervallet från 20 hertz till 20 kilohertz, vilket är ganska bra. Till exempel kan den bästa sopransångaren bara nå en ton med en frekvens på cirka 1,76 kilohertz. De flesta fladdermöss kan kvittra mellan 12 och 160 kilohertz, jämförbart med delfiner.

Den ljust dekorerade slätnosen gör det högsta frekvensljudet av alla djur i världen. Deras räckvidd börjar på 235 kilohertz, vilket är mycket högre än den frekvens som människor kan höra, och slutar på cirka 250 kilohertz. Detta lilla fluffiga däggdjur kan göra ljud som är 120 gånger högre än rösten för världens bästa sångare. Varför behöver de så kraftfull ljudutrustning? Forskarna tror att dessa höga frekvenser "avsevärt koncentrerar ekolodet för denna fladdermusart och minskar dess räckvidd." I den täta djungeln där dessa fladdermöss lever kan en sådan ekolokalisering ge dem en fördel när det gäller att upptäcka insekter bland allt prasslande av löv och grenar. Denna art kan fokusera sin ekolokalisering på ett sätt som ingen annan art kan.

7. Superöron


Fladdermössens spetsiga öron får aldrig tillräckligt med uppmärksamhet. Alla är bara intresserade av själva ljudet och inte av den mottagande enheten. Så ingenjörsavdelningen på Virginia Tech har äntligen studerat öronen på fladdermöss. Till en början trodde ingen på vad de upptäckte. På en tiondels sekund (100 millisekunder) kan en av dessa fladdermöss "avsevärt ändra sin öronform så att den uppfattar olika ljudfrekvenser." Hur snabbt är det? Det tar en människa tre gånger så lång tid att blinka som för en hästskofladdermus att omforma sitt öra för att stämma in på specifika ekon.”

Fladdermusöron är superantenner. Inte bara kan de röra sina öron blixtsnabbt, utan de kan också "bearbeta överlappande ekon som kommer med så lite som 2 miljondels sekund från varandra. De kan också skilja på föremål som bara är 0,3 millimeter från varandra.” För att göra det lättare för dig att föreställa dig - bredden på ett människohår är 0,3 millimeter. Därför är det inte alls förvånande att flottan studerar fladdermöss. Deras biologiska ekolod är vida överlägset all teknik som uppfunnits av människan.

6. Fladdermöss känner igen sina vänner


Liksom människor har fladdermöss bästa vänner som de älskar att umgås med. Varje dag, när hundratals fladdermöss i en koloni gör sig redo för sängen, tilldelas de samma sociala grupper om och om igen. Hur hittar de varandra i en så stor skara? Naturligtvis med hjälp av ett rop.

Forskarna fann att fladdermöss kan känna igen de individuella samtalen från medlemmar i deras sociala grupp. Varje fladdermus har en "speciell vokalisering som har sin egen akustiska bild." Låter som fladdermöss har sina egna namn. Dessa unika individuella akustiska bilder betraktas som hälsningar. När vänner träffas snusar de på varandras armhålor – inget stärker trots allt vänskapen som att andas in doften av fladdermöss armhålor.

Ett annat sätt på vilket fladdermöss sänder individuella signaler är att jaga mat. När många fladdermöss jagar i samma område avger de en bytessignal som alla andra kan höra. Syftet med denna signal är ett slags uttalande: "Hej, den här skalbaggen är min!". Överraskande nog är dessa uppmaningar om att hitta mat också unika för varje individ, så när en fladdermus från en hel flock ropar "Min!", vet alla andra fladdermöss i kolonin vem som hittade deras mat.

5. Telefonsystem

Madagaskars sugfotskolonier är nomadiska och rör sig ständigt från plats till plats för att undvika rovdjur. De sover i rullade heliconia- och calathealöv, som var och en kan hålla flera små fladdermöss. Så hur kommunicerar dessa hasande kulor av ludd med resten av kolonin om de sprider sig över hela skogen? De använder naturens högtalarsystem för att kommunicera med sina vänner.

Bladtrattarna hjälper till att förstärka fladdermössens rop inuti med så mycket som två decibel. Blad är också bra på att styra ljud. Forskning visar att fladdermöss som redan satt i sina lövsjalar gjorde ett speciellt ljud för att hjälpa sina vänner att hitta dem. Fladdermössen utanför svarade med att skrika och spelade en sorts omgång Marco Polo tills de hittade sitt slag. Vanligtvis hade de inga problem att hitta rätt abborre.

Bladen fungerar ännu bättre när det gäller att förstärka ljudet av inkommande skrik, vilket ökar volymen med så mycket som 10 decibel. Det är som att leva inuti en megafon.

4. Bullriga vingar


Inte alla fladdermöss har utvecklat vokaliseringar. Faktum är att de flesta fladdermusarter inte har förmågan att skapa samma klick och gnisslande som de flesta andra fladdermusarter använder för ekolokalisering. Det betyder dock inte att de inte kan röra sig i området nattetid. Det har nyligen upptäckts att många arter av fruktfladdermöss kan navigera i rymden med hjälp av de flaxande ljud de gör med sina vingar. Faktum är att forskarna är så förvånade över denna upptäckt att de har kört många tester bara för att säkerställa att dessa ljud inte kommer från munnen på dessa fladdermöss. De gick till och med så långt att de förseglade munnar på fladdermöss och injicerade bedövningsmedel i deras tungor. Dessa möss, med munnen tejpad stängd och lidokain injicerat i tungan, utsattes för sådan tortyr bara så att forskare kunde vara 100 procent säkra på att fladdermössen inte lurade dem med munnen.

Så hur använder dessa fladdermöss sina vingar för att skapa ljuden de använder för ekolokalisering? Tro det eller ej, ingen har fattat det ännu. Att flyga och flaxa samtidigt är en hemlighet som dessa smarta däggdjur inte vill ge bort. Detta är dock den första upptäckten av användningen av icke-vokala ljud för navigering, och forskare är mycket exalterade över detta.

3. Syn i en viskning


Foto: Ryan Somma

Baserat på det faktum att fladdermöss hittar sitt byte med hjälp av ekolokalisering, har vissa djur, som nattfjärilar, utvecklat förmågan att upptäcka ekolokalisering av fladdermöss. Detta är ett utmärkt exempel på den klassiska evolutionära kampen mellan rovdjur och byte. Rovdjuret utvecklar ett vapen, dess potentiella byte hittar ett sätt att motverka det. Många nattfjärilar faller till marken och är orörliga när de hör en fladdermus närma sig.

Den smusliknande vampyren med lång tunga har hittat ett sätt att kringgå nattfjärils känsliga hörsel. Forskare blev förvånade över att finna att dessa fladdermöss nästan uteslutande livnärde sig på nattfjärilar, som måste ha hört deras närmande. Så hur fångar de sitt byte? Den smusliknande långtungade vampyren använder en tystare form av ekolokalisering som nattfjärilar inte kan upptäcka. Istället för ekolokalisering använder de "whisper location". De använder motsvarigheten till fladdermussmyg för att rycka intet ont anande nattfjärilar. En studie av en annan art av viskande fladdermus som kallas den europeiska bredörade eller snubbnosade fladdermusen visade att vokaliseringen av denna fladdermusart är 100 gånger tystare än hos andra arter.

2. Den snabbaste munnen någonsin


Det finns vanliga, omärkliga muskler, men det finns också de som bara kan beskrivas som supermuskler. Skallerormar har extrema svansmuskler som gör att de kan skramla svansspetsen med otrolig hastighet. Blåsfiskens simblåsa är den snabbaste ryckmuskeln av alla ryggradsdjur. Om vi ​​pratar om däggdjur, så finns det ingen snabbare muskel än svalget på en fladdermus. Den kan dra ihop sig med en hastighet av 200 gånger per minut. Det är 100 gånger snabbare än du kan blinka. Med varje sammandragning produceras ett ljud.

Forskare har undrat vad den övre gränsen för fladdermusekolod är. Baserat på det faktum att ekot återvänder till fladdermusen på bara en millisekund börjar deras skrik överlappa varandra med en hastighet av 400 ekon per minut. Studier har visat att de kan höra upp till 400 ekon per sekund, så bara struphuvudet stoppar dem.

I teorin är det mycket möjligt att det finns de som kan slå detta rekord. Inget av de däggdjur som vetenskapen känner till har muskler som kan röra sig så snabbt. Anledningen till att de kan utföra dessa fantastiska ljudprestationer är för att de faktiskt har fler mitokondrier (kroppens batterier) samt kalciumbärande proteiner. Detta ger dem mer kraft och tillåter deras muskler att dra ihop sig mycket oftare. Deras muskler är bokstavligen superladdade.

1. Fladdermöss fiskar

Vissa fladdermöss jagar fisk. Detta verkar helt löjligt, eftersom ekolokalisering inte färdas genom vatten. Den studsar av henne som en boll som träffar en vägg. Så hur gör fiskätande fladdermöss det? Deras ekolokalisering är så känslig att de kan upptäcka krusningar på vattenytan som ger bort fiskar som simmar precis vid vattenytan. Fladdermusen ser faktiskt inte fisken. Deras ekolokalisering når aldrig själva bytet. De hittar fiskar som simmar nära vattenytan genom att avläsa vattenstänken på ytan med hjälp av ljud. Det är bara en fantastisk förmåga.

Det visar sig att vissa fladdermöss använder samma teknik för att fånga grodor. Om en groda som sitter i vattnet ser en fladdermus fryser den. Men hon blir förrådd av krusningarna som sprider sig genom vattnet från hennes kropp. Ett annat intressant faktum om fladdermöss och vatten är att de från födseln är programmerade att tro att vilken akustiskt slät yta som helst är vatten och de stiger ner på den för att dricka. Tydligen, om du lägger en stor slät tallrik mitt i djungeln, kommer unga fladdermöss att dyka med ansiktet ner i den i ett försök att släcka sin törst. Därför är å ena sidan ekolokaliseringen av fladdermöss så känslig att de kan läsa sjöns yta som en bok. Å andra sidan kan unga fladdermöss inte skilja en bricka från en pöl.

Fjärilsbjörn Bertholdia trigona- det enda kända djuret i naturen som kan försvara sig mot fladdermöss genom att störa deras lokaliseringssignaler. Möss kan inte lära sig att fånga den här typen av björn som avger karakteristiska ultraljudsklick. Men exakt hur fungerar fjärilsklick? B. trigona på fladdermöss var okänd. Amerikanska biologer satte upp beteendeexperiment där de testade tre möjliga mekanismer. Det visade sig att signalerna avgav B. trigona, minska noggrannheten med vilken fladdermusen bestämmer avståndet till den. Som ett resultat av de klick som fjärilen avger ändrar fladdermusen karaktären på sina signaler, vilket gör det ännu svårare att fånga fjärilen. Författarna tror att detta beteende B. trigona kunde ha uppstått från en äldre försvarsmetod som är känd hos vissa fjärilar - när akustisk signalering åtföljs av frigörande av kemikalier som stöter bort rovdjur.

Fladdermöss och nattfjärilar har varit i en evolutionär ras i minst 50 miljoner år. I processen av denna kamp har fjärilar utvecklat en ganska enkel design av hörselorgan, vilket bidrar till en snabb varning om en annalkande fara och startar en reaktion för att undvika rovdjur. Fjärilar i familjen Ursa, eller Arctiidae, kan också avge ultraljudsklick, med olika arter som gör det på olika sätt. Många av dem gör klick ganska sällan, men den akustiska signalen åtföljs av utsläpp av luktämnen som stöter bort fladdermöss. Andra arter har lärt sig att imitera dessa oätliga fjärilar genom att klicka och inte avge någon lukt (Barber och Conner, 2007). En annan metod för försvar är att klicka för att skrämma en oerfaren fladdermus. Denna metod är dock inte särskilt tillförlitlig, eftersom mössen lär sig och efter några försök slutar de uppmärksamma fjärilens klickande.

Nyligen har amerikanska forskare från Wake Forest University visat att en art av honbjörn, Bertholdia trigona, kan avge frekventa ultraljudssignaler som blockerar ekolokaliseringssignaler från fladdermöss (Corcoran et al., 2009). Det är anmärkningsvärt att fladdermöss inte kan lära sig att hantera detta hinder: efter många försök lyckas musen fortfarande inte fånga fjärilen. Nu har samma författare satt i uppgift att belysa mekanismen genom vilken B. trigona så skickligt försvarar sig (Corcoran et al., 2011). De föreslog tre hypoteser.

Enligt den första illusorisk ekohypotes, - fladdermusen kan förväxla fjärilssignalerna med ett eko av sin egen signal från ett föremål som inte finns. I det här fallet måste musen ändra sin flygbana och flyga bort från ett icke-existerande föremål. Enligt den andra - hypotes om fjärrinterferens, - signalerna som sänds ut av fjärilen kan minska fladdermusens noggrannhet vid bestämning av avståndet till bytet. Detta kan hända om fjärilens klick föregår ekot från fladdermusens egen signal. Slutligen, enligt den tredje maskerande hypotes, - fjärilssignaler kan helt maskera det, och det blir "osynligt" för fladdermusen.

En fladdermuss beteende i ett experiment kan visa vilken hypotes som är korrekt. Musen kommer antingen att ändra sin flygbana, eller så kommer den att försöka fånga fjärilen och missa, eller så kommer den inte att uppfatta fjärilen alls och fortsätter att flyga.

Beteendeexperiment genomfördes under sju nätter i ett ljudisolerat rum som mätte 5,8 x 4,0 x 3,0 m. Eptesicus fuscus, tillhör familjen av slätnosade fladdermöss. Experiment utfördes på tre individer E. fuscus.

Det visades preliminärt att alla tre möss villigt åt de studerade arterna av honbjörnar om fjärilarna inte gjorde ljud (avsaknaden av akustiska signaler registrerades hos 22 % av fjärilarna). Före varje experiment kontrollerade vi hur tillförlitligt musen fångade kontrollfjärilar som inte avgav signaler. Som kontroll använde vi Galleria melonella. Efter det, varje natt 16 fjärilar (4 - B. trigona, 4 - andra typer av björnar som inte låter, 8 - G. melonella) presenterades slumpmässigt för en fladdermus. Fjärilarna fästes i en 60 cm lång tråd Musen kunde attackera fjärilen flera gånger, men endast den första attacken togs med i analysen.

Alla experiment spelades in på två höghastighetsvideokameror (250 bilder per sekund). Dessa poster analyserades med hjälp av ett datorprogram (MATLAB), som gjorde det möjligt att beräkna de tredimensionella koordinaterna för objekt i kamerornas synfält. Som ett resultat beräknades flygvektorn, minimiavståndet mellan musen och fjärilen och vektorn från musen till fjärilen vid varje ögonblick av varje interaktion. Vinkeln φ bestämdes som vinkelavvikelsen mellan musens flygvektor och vektorn mellan musen och fjärilen (Fig. 1).

fjärilar B. trigona, liksom resten av hon-björnen, gör de klick med de så kallade timbalorganen (se Tymbal). Dessa organ har studerats väl i sångcikador, men hos fjärilar har de en något annorlunda struktur. Hon björnar har skåror på trummans sclerites, vilket gör att de kan generera klick med hög frekvens. En serie klick genereras under både aktiv inåtböjning av tymbalskleriten (aktiv cykel) och passiv återgång av skleriten (passiv cykel, fig. 2). Genomsnittligt intervall mellan klick B. trigona, lika med 325 µs, visar sig vara mindre än upplösningen för örat på en fladdermus (400 µs), så hela serien av klick uppfattas av musen som ett kontinuerligt ljud. På fig. 2 visar också att fjärilssignalens frekvensspektrum överraskande efterliknar fladdermussignalens spektrum.

I beteendeexperiment observerade författarna tre typer av beteende hos fladdermöss. Först en direkt attack, när musen flög upp och försökte ta tag i fjärilen (Fig. 3A); för det andra en attack på nära håll där musen inte försökte ta tag i fjärilen utan fortsatte att attackera efter att fjärilen började klicka (Fig. 3B); tredje, undvikande, när musen slutade attackera kort efter att fjärilen började klicka och inte heller försökte ta tag i den (Fig. 3C). De tre typerna av beteende skilde sig åt i storleken på vinkeln φ (Fig. 3D–F). I fallet med en direkt attack överskred inte värdena för φ konfidensintervallet för kontrollattacker. I en attack på nära håll minskade värdena på φ eller förblev konstanta efter starten av fjärilsklicket, men i slutet var det ett starkt hopp som överskred konfidensintervallet. För att undvika började φ-värdena öka direkt efter att malen började klicka.

Musekolokaliseringssignaler skiljde sig också åt i alla tre fallen (Fig. 3G-I). Vid en direkt attack slutade signalen med en typisk trill, som alltid var närvarande vid attacker mot kontrollfjärilen (Fig. 3G, 4A). Intervallet mellan musklick var i genomsnitt 6 ms. Attacken på nära håll dominerades av normala klick som följde med intervaller på 10–40 ms, som vanligtvis avges av möss i sökbeteende. Om en trill producerades var den mycket kort (fig. 3H, 4B). För att undvika, började musen göra enstaka klick kort efter att malen började klicka och trillade inte alls (Fig. 4C).

Fladdermusens erfarenhet i experimenten var av stor betydelse. Undvikandebeteendet dominerade under de två första nätterna (fig. 5), medan attacker på nära håll dominerade från natt 3 till 7. Detta tyder på att mössen först var rädda för att klicka fjärilar, men sedan vände de sig vid det. Men bara 30% av attackerna slutade framgångsrikt, och attackerna lyckades endast i de fall där fjärilarna klickade lite. Detta bekräftar författarnas antagande att fjärilsklick är effektiva för att störa mussignaler endast om de genereras vid en hög frekvens. Vid attacker på nära håll missade musen med i snitt 16 cm.

Dessa resultat, enligt författarna, överensstämmer med förutsägelserna om fjärrinterferenshypotesen. Den låga andelen undvikande inom 3–7 nätter tyder på att möss inte försöker undvika illusoriska störningar. Musens närmande till fjärilen på relativt kort avstånd och försök att attackera visar att fjärilen inte är helt kamouflerad, och därför kan kamouflagehypotesen också förkastas.

Det är känt att när en fladdermus närmar sig sitt byte, minskar intervallen mellan klick, varaktigheten och intensiteten på signalen. Dessa förändringar i mussignalering är extremt adaptiva. Den höga klickfrekvensen gör att musen snabbt kan uppdatera sin "platsinformation", samtidigt som den korta signallängden förhindrar att signalen överlappar med ekot, som börjar komma fram snabbare när den kommer närmare offret. I experiment med B. trigona författarna observerade den motsatta situationen: varaktigheten av signalerna och intervallen mellan klick E. fuscusökade. Denna reaktion från musen borde göra det ännu svårare att hitta ett potentiellt offer. Författarna jämför detta beteende med det hos andra däggdjur, som ändrar sin signal på samma sätt under höga bullerförhållanden. Det visas att i detta fall är signaligenkänningen förbättrad.

Man tror att hon-björnar ursprungligen genererade sällsynta klick för att sprida kemikalier för att varna dem för deras oätlighet. Uppenbarligen följde utvecklingen av akustisk signalering hos fjärilar vägen för att förbättra ljudorganen, i synnerhet utvecklingen av spår på timbalmembranet och den successiva aktiveringen av tymbalerna, vilket gjorde det möjligt för dem att generera klick med en hög frekvens. Som ett resultat, vissa arter (och författarna tror att B. trigona- inte den enda arten av fjärilar som kan störa signalerna från fladdermöss) har utvecklat ett så underbart sätt att skydda sig mot ett ganska sofistikerat rovdjur.

Fladdermöss lever vanligtvis i stora flockar i grottor, där de

navigera i totalt mörker. Flyger in och ut ur grottan, varje mus avger

ljud vi inte kan höra. Samtidigt gör tusentals möss dessa ljud, men det är det inte på något sätt

hindrar dem från att perfekt navigera i rymden i totalt mörker och flyga utan

kolliderar med varandra. Varför fladdermöss kan självsäkert flyga i full fart

mörker utan att stöta på hinder? Den fantastiska egenskapen hos dessa nattdjur -

förmågan att navigera i rymden utan hjälp av syn är förknippad med deras förmåga

sänder ut och tar emot ultraljudsvågor.

Det visade sig att musen under flygningen avger korta signaler med en frekvens på cirka 80

kHz, och tar sedan emot de reflekterade ekon som kommer till den från närmaste

hinder och från flygande insekter.

För att signalen ska reflekteras av ett hinder, den minsta linjära dimensionen

detta hinder bör inte vara mindre än våglängden på ljudet som skickas.

Användningen av ultraljud gör det möjligt att upptäcka föremål som är mindre än

kunde detekteras med lägre ljudfrekvenser. Förutom,

användningen av ultraljudssignaler beror på det faktum att med en minskning av våglängden

strålningens riktning är lättare att inse, och detta är mycket viktigt för ekolokalisering.

Musen börjar reagera på ett visst föremål på ett avstånd av cirka 1 meter,

medan varaktigheten av ultraljudssignalerna som skickas av musen minskar

cirka 10 gånger, och deras upprepningsfrekvens ökar till 100–200 pulser

(klick) per sekund. Det vill säga, efter att ha lagt märke till objektet börjar musen klicka oftare, och

själva klicken blir kortare. Det minsta avståndet en mus kan

bestäms på detta sätt är cirka 5 cm.

När den närmar sig jaktobjektet uppskattar fladdermusen så att säga vinkeln mellan

riktning för dess hastighet och riktning till källan för den reflekterade signalen och

ändrar flygriktningen så att denna vinkel blir mindre och mindre.

Kan en fladdermus, som sänder en signal med en frekvens på 80 kHz, upptäcka en mygga storleken på

1 mm? Ljudhastigheten i luft antas vara 320 m/s. Förklara svaret.

Ultraljudsekolokalisering av möss använder vågor med en frekvens

1) mindre än 20 Hz 3) mer än 20 kHz

2) 20 Hz till 20 kHz 4) valfri frekvens

Förmågan att perfekt navigera i rymden är förknippad med fladdermöss med deras

Delfin hörsel

Delfiner har en fantastisk förmåga att navigera i havets djup. Denna förmåga beror på det faktum att delfiner kan sända ut och ta emot signaler av ultraljudsfrekvenser, främst från 80 kHz till 100 kHz. Samtidigt är signalstyrkan tillräcklig för att upptäcka ett fiskstim på upp till en kilometers avstånd. Signalerna som skickas av delfinen är en sekvens av korta pulser med en varaktighet av storleksordningen 0,01–0,1 ms.

För att signalen ska reflekteras av ett hinder måste den linjära storleken på detta hinder inte vara mindre än våglängden på ljudet som skickas. Användningen av ultraljud gör det möjligt att detektera mindre föremål än vad som kunde detekteras med lägre ljudfrekvenser. Dessutom beror användningen av ultraljudssignaler på att ultraljudsvågen har en skarp strålningsriktning, vilket är mycket viktigt för ekolokalisering, och avklingar mycket långsammare när den fortplantar sig i vatten.

Delfinen kan också uppfatta mycket svaga reflekterade ljudsignaler. Till exempel märker han perfekt en liten fisk som dök upp från sidan på ett avstånd av 50 m.

Vi kan säga att delfinen har två typer av hörsel: den kan skicka och ta emot ultraljudssignaler i framåtriktning och den kan uppfatta vanliga ljud som kommer från alla håll.

För att ta emot skarpt riktade ultraljudssignaler har delfinen en långsträckt underkäke, genom vilken ekosignalvågorna anländer till örat. Och för att ta emot ljudvågor med relativt låga frekvenser, från 1 kHz till 10 kHz, på sidorna av delfinens huvud, där en gång de avlägsna förfäderna till delfiner som bodde på land hade vanliga öron, finns externa hörselöppningar som nästan är övervuxna, men de släpper igenom ljuden underbart.

Kan en delfin upptäcka en liten 15 cm fisk på sidan? Hastighet

ljud i vatten tas lika med 1500 m/s. Förklara svaret.

Förmågan att perfekt navigera i rymden är förknippad med delfiner med sina

förmåga att skicka och ta emot

1) endast infraljudsvågor 3) endast ultraljudsvågor

2) endast ljudvågor 4) ljud- och ultraljudsvågor

Delfiner använder ekolokalisering

1) endast infraljudsvågor 3) endast ultraljudsvågor

2) endast ljudvågor 4) ljud- och ultraljudsvågor

seismiska vågor

Under en jordbävning eller en stor explosion i jordskorpan och jordens tjocklek, mekanisk

vågor som kallas seismiska. Dessa vågor utbreder sig i jorden och

kan spelas in med hjälp av speciella instrument - seismografer.

Verkan av en seismograf bygger på principen att en fritt upphängd last

Under en jordbävning förblir pendeln praktiskt taget orörlig i förhållande till jorden. På

Figuren visar ett diagram över en seismograf. Pendeln är stadigt upphängd i stolpen

fixerad i marken, och kopplad till en penna som ritar en kontinuerlig linje på papper

bälte av en likformigt roterande trumma. Vid jordvibrationer, ett ställ med en trumma

kommer också i oscillerande rörelse, och en våggraf visas på papper

rörelse.

Det finns flera typer av seismiska vågor, varav för att studera de inre

jordens struktur, den viktigaste longitudinella vågen P och tvärvågen S.

En longitudinell våg kännetecknas av att partikelsvängningar uppstår i riktningen

vågutbredning; dessa vågor uppstår i fasta ämnen, vätskor och gaser.

Tvärgående mekaniska vågor utbreder sig inte i vätskor eller gaser.

Utbredningshastigheten för en longitudinell våg är ungefär 2 gånger högre än hastigheten

tvärvågsutbredning och är flera kilometer per sekund. När

vågor P och S passera genom ett medium vars densitet och sammansättning ändras, sedan hastigheterna

vågor förändras också, vilket manifesteras i vågornas brytning. I tätare lager

Jordens våghastighet ökar. Naturen för brytningen av seismiska vågor tillåter

utforska jordens inre.

Vilket/vilka påståenden är sanna?

A. Under en jordbävning pendlar seismografpendelns vikt i förhållande till

jordens yta.

B. En seismograf installerad på något avstånd från epicentrum av en jordbävning,

kommer först att fånga P-vågen och sedan S-vågen.

seismisk våg Pär en

1) mekanisk longitudinell våg 3) radiovåg

2) mekanisk tvärvåg 4) ljusvåg

Figuren visar grafer över de seismiska våghastigheternas beroende av nedsänkningsdjupet i jordens tarmar. Graf för vilken av vågorna ( P eller S) indikerar att jordens kärna inte är i fast tillstånd? Förklara svaret.

Ljudanalys

Med hjälp av uppsättningar av akustiska resonatorer är det möjligt att fastställa vilka toner som ingår i ett givet ljud och vad deras amplituder är. En sådan etablering av ett komplext ljuds spektrum kallas dess harmoniska analys.

Tidigare har ljudanalys utförts med hjälp av resonatorer, som är ihåliga kulor av olika storlekar med en öppen process insatt i örat och ett hål på motsatt sida. Det är väsentligt för analysen av ljud att närhelst det analyserade ljudet innehåller en ton vars frekvens är lika med resonatorns frekvens, börjar den senare låta högt i denna ton.

Sådana analysmetoder är emellertid mycket felaktiga och mödosamma. För närvarande har de ersatts av mycket mer avancerade, exakta och snabba elektroakustiska metoder. Deras väsen kokar ner till det faktum att den akustiska vibrationen först omvandlas till en elektrisk vibration med bevarandet av samma form, och därför har samma spektrum, och sedan analyseras denna vibration med elektriska metoder.

Ett av de väsentliga resultaten av harmonisk analys gäller ljuden av vårt tal. Genom klangfärg kan vi känna igen en persons röst. Men hur skiljer sig ljudvibrationer när samma person sjunger olika vokaler på samma ton? Med andra ord, vad är skillnaden i dessa fall mellan periodiska luftvibrationer orsakade av röstapparaten vid olika positioner av läppar och tunga och förändringar i formen på munhålan och svalget? Uppenbarligen måste det i vokalernas spektra finnas några särdrag som är karakteristiska för varje vokalljud, utöver de särdrag som skapar klangfärgen för en given persons röst. Den harmoniska analysen av vokaler bekräftar detta antagande, nämligen: vokalljud kännetecknas av närvaron i deras spektra av övertonsregioner med stor amplitud, och dessa regioner ligger alltid för varje vokal vid samma frekvenser, oavsett höjden på det sjungna vokalljudet .

Är det möjligt att med hjälp av ljudvibrationers spektrum skilja en vokal från en annan? Förklara svaret.

Den harmoniska analysen av ljud kallas

A. fastställa antalet toner som utgör ett komplext ljud.

B. fastställa frekvenser och amplituder för toner som utgör ett komplext ljud.

1) bara A 2) bara B 3) både A och B 4) varken A eller B

Vilket fysiskt fenomen ligger till grund för den elektroakustiska metoden för ljudanalys?

1) omvandling av elektriska vibrationer till ljud

2) nedbrytning av ljudvibrationer till ett spektrum

3) resonans

4) omvandling av ljudvibrationer till elektriska

Tsunami

Tsunamin är ett av de mest kraftfulla naturfenomenen - en serie havsvågor upp till 200 km långa, som kan korsa hela havet i hastigheter upp till 900 km / h. Jordbävningar är den vanligaste orsaken till tsunamis.

Tsunamins amplitud, och därmed dess energi, beror på skakningarnas styrka, på hur nära jordbävningens epicentrum är bottenytan och på havets djup i området. Våglängden för en tsunami bestäms av området och topografin på havsbotten där jordbävningen inträffade.

I havet överstiger tsunamivågorna inte 60 cm i höjd - de är till och med svåra att avgöra från ett fartyg eller flygplan. Men deras längd är nästan alltid mycket större än djupet av havet där de sprider sig.

Alla tsunamier kännetecknas av en stor mängd energi som de bär, även i jämförelse med de mest kraftfulla vågorna som genereras av vindens verkan.

Hela livet för en tsunamivåg kan delas in i fyra på varandra följande stadier:

1) ursprunget för vågen;

2) rörelse över havets vidder;

3) interaktion av vågen med kustzonen;

4) kollaps av vågtoppen i kustzonen.

För att förstå karaktären av en tsunami, överväg en boll som flyter på vattnet. När en ås passerar under den, rusar den framåt med den, men glider omedelbart av den, släpar efter och faller i en urholkning och rör sig tillbaka tills nästa ås tar upp den. Sedan upprepas allt, men inte helt: varje gång rör sig föremålet lite framåt. Som ett resultat beskriver bollen en bana nära en cirkel i det vertikala planet. Därför, i en våg, deltar en partikel av vattenytan i två rörelser: den rör sig längs en cirkel med en viss radie, minskar med djupet och translationellt i horisontell riktning.

Observationer har visat att det finns ett beroende av vågutbredningshastigheten på förhållandet mellan våglängden och reservoarens djup.

Om längden på den genererade vågen är mindre än reservoarens djup, är det bara ytskiktet som deltar i vågrörelsen.

Med en våglängd på tiotals kilometer för tsunamivågor är alla hav och hav "grunda", och hela vattenmassan, från ytan till botten, deltar i vågrörelsen. Friktionen på botten blir betydande. De nedre skikten (nära botten) är kraftigt bromsade och hänger inte med i de övre skikten. Utbredningshastigheten för sådana vågor bestäms endast av djupet. Beräkningen ger en formel med vilken du kan beräkna våghastigheten i "grunt" vatten: υ = √gH

Tsunamier går med en hastighet som minskar med minskande havsdjup. Det betyder att deras längd måste ändras när de närmar sig stranden.

När de nära bottenlagren saktar ner ökar också vågornas amplitud, dvs. vågens potentiella energi ökar. Faktum är att en minskning av våghastigheten leder till en minskning av den kinetiska energin, och en del av den omvandlas till potentiell energi. En annan del av minskningen av kinetisk energi går åt till att övervinna friktionskraften och omvandlas till intern energi. Trots sådana förluster förblir tsunamins destruktiva kraft enorm, vilket vi tyvärr måste observera med jämna mellanrum i olika delar av jorden.

Varför ökar vågornas amplitud när en tsunami närmar sig kusten?

1) våghastigheten ökar, vågens inre energi omvandlas delvis till kinetisk energi

2) våghastigheten minskar, vågens inre energi omvandlas delvis till potentiell energi

3) våghastigheten minskar, vågens kinetiska energi omvandlas delvis till potentiell energi

4) våghastigheten ökar, vågens inre energi omvandlas delvis till potentiell energi

Rörelserna av vattenpartiklar i en tsunami är

1) tvärgående vibrationer

2) summan av translations- och rotationsrörelse

3) längsgående vibrationer

4) endast framåtrörelse

Vad händer med våglängden på en tsunami när den närmar sig stranden? Förklara svaret.

Mänsklig hörsel

Den lägsta tonen som uppfattas av en person med normal hörsel har en frekvens på cirka 20 Hz. Den övre gränsen för hörseluppfattning varierar mycket från person till person. Ålder är av särskild betydelse här. Vid arton års ålder, med perfekt hörsel, kan du höra ljud upp till 20 kHz, men i genomsnitt ligger gränserna för hörbarhet för alla åldrar inom området 18 - 16 kHz. Med åldern minskar det mänskliga örats känslighet för högfrekventa ljud gradvis. Figuren visar en graf över beroendet av nivån för uppfattning av ljud på frekvens för människor i olika åldrar.

Örats känslighet för ljudvibrationer av olika frekvenser är inte densamma. Det

speciellt känslig för medelfrekventa fluktuationer (i området 4000 Hz). Som

minska eller öka i frekvens i förhållande till det genomsnittliga området för hörselskärpa

minskar gradvis.

Det mänskliga örat skiljer inte bara mellan ljud och deras källor; båda öronen arbetar tillsammans

kan noggrant bestämma riktningen för ljudutbredning. I den mån som

öronen är placerade på motsatta sidor av huvudet, ljudvågor från källan

ljud når dem inte samtidigt och agerar med olika tryck. På grund av

även denna obetydliga skillnad i tid och tryck, bestämmer hjärnan ganska exakt

ljudkällans riktning.

Uppfattning av ljud med olika ljudstyrka och frekvens vid 20 och 60 års ålder

Det finns två källor för ljudvågor:

MEN. Ljudvåg med en frekvens på 100 Hz och en volym på 10 dB.

B. Ljudvåg med en frekvens på 1 kHz och en volym på 20 dB.

Använd grafen som visas i figuren och bestäm ljudet för vilken källa

kommer att höras av personen.

1) bara A 2) bara B 3) både A och B 4) varken A eller B

Vilka påståenden som gjorts på grundval av grafen (se figur) är sanna?

MEN. Med åldern, känsligheten hos mänsklig hörsel för högfrekventa ljud

faller gradvis.

B. Hörseln är mycket känsligare för ljud i 4 kHz-området än för ljud lägre eller

högre ljud.

1) bara A 2) bara B 3) både A och B 4) varken A eller B

Är det alltid möjligt att exakt bestämma riktningen för ljudutbredning och