Эхолокация в мире животных на примере дельфинов и летучих мышей

     МОУ «Средняя общеобразовательная  школа №6» 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Реферативная  работа на тему:

     «Эхолокация в мире животных на примере дельфинов  и летучих мышей» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Выполнила:

     Ковалева Анастасия

     Ученица 9 «А» класса

     Руководитель:

     Дубровина А.С. 
 
 
 
 
 

     г. Сосновый Бор

     2011

 

      ОГЛАВЛЕНИЕ 

 

     

ВВЕДЕНИЕ

     Живой мир природы не перестает удивлять своей сложной организацией и  порой способности животных, их возможности  лежат в основе создания человеком  современных технических средств. Выделяют современную дисциплину – бионику -  науку о создании технических средств, в основе работы которых лежат принципы жизнедеятельности живых организмов. Прямым образом это касается уникальной способности некоторых животных определять размеры и тел и расстояние до них.

     Яркими  представителями данной группы организмов являются дельфины, стрижи – саланганы, летучие мыши, кашалоты и даже медведки.

     В основе эхолокации как явления  лежит  принцип отражения – эхо.

     Даже  в пригородной роще эхо человеческих голосов звучит чуть – чуть таинственно. Тем более в глубоком ущелье или в пещере. Можно только представлять, какое сильное впечатление производило эхо, когда причины его происхождения еще не была известна.

     О том, что феномен эха имеет в своей основе вполне реальное физическое явление, ученые поняли сравнительно недавно. Потребовались века, чтобы изучить самые элементарные свойства звуков. Природа оказалась куда более способным акустиком.

     Она научила животных умело пользоваться эхом.

     Издавая различные звуки, они не могли  не замечать постоянно возникающего эха. Было бы противоестественно, если бы этот бесплатный дар природы пропадал впустую. Животным оставалось научиться  понимать информацию, вложенную в  эхо, да совершенствовать слух и голосовой аппарат.  

     Цель  работы:

     - раскрыть особенности биологической  эхолокации в мире живой природы 

     Задачи  работы:

     - дать краткую характеристику  наиболее ярких представителей  животного мира, способных к эхолокации

     - рассмотреть общие  принципы  биоэхолокации

     - используя различные источники  информации, отразить материал об  открытии эхолокации у животных  и проводимых в дальнейшем  исследованиях.

Глава 1. Общие биологические сведения о животных, способных к эхолокации

1.1. Дельфины

     Дельфины  характеризуются присутствием в обеих челюстях довольно значительного числа однородных конических зубов; оба носовых отверстия соединены обыкновенно в одно поперечное отверстие полулунной формы. Голова относительно небольшая, часто с заостренной мордой; тело вытянутое; есть спинной плавник (Приложении 1, фото 1).

     Очень подвижные и ловкие, прожорливые  хищники, живущие в основном общественно; водятся во всех морях, поднимаются  даже высоко в реки. Питаются главным  образом рыбой, моллюсками, ракообразными; иногда нападают и на своих сородичей. Отличаются также любознательностью и традиционно хорошим отношением к человеку.

     Период  беременности дельфинов – 10 – 18 месяцев. Самка дельфина обычно приносит одного детёныша в 50-60 см длиной и некоторое время заботливо его охраняет. Растут дельфины, по-видимому, медленно, и продолжительность их жизни должна быть довольно значительна (20-30 лет). В некоторых случаях учёные наблюдали, что детёныши совсем не спят первый месяц жизни, вынуждая и самок быть активными всё это время. В 1970-х гг. группа учёных Утришской морской станции ИПЭЭ открыла у дельфинов необычный характер сна. В отличие от других изученных на тот момент млекопитающих, в состоянии медленного сна у них попеременно находится только одно из двух полушарий мозга. Пожалуй, главная причина этого – в том, что дельфины вынуждены время от времени подниматься к поверхности воды для дыхания (Приложение 1, фото 2).

     Мозг  взрослого дельфина весит около 1700 граммов, а у человека - 1400. У  дельфина в два раза больше извилин  в коре головного мозга.

     По  последним научным данным когнитивной этологии, зоопсихологии, дельфины не только имеют «словарный запас» до 14000 звуковых сигналов, который позволяет им общаться между собой, но и имеют самосознание, «социальное сознание» (social cognition) и эмоциональное сочувствие, готовность помочь новорожденным и больным, выталкивая их на поверхность воды.

     Дельфины  имеют систему звуковых сигналов. Сигналы двух типов: эхолокационные (сонарные), служат животным для исследования обстановки, обнаружения препятствий, добычи и «щебеты» или «свист», для коммуникации с сородичами, также выражающие эмоциональное состояние дельфина.

     Сигналы испускаются на очень высоких, ультразвуковых частотах, не доступные человеческому  слуху. Звуковое восприятие людей находится  в полосе частот до 20 кГц , дельфины используют частоту до 300 кГц.

     В «речи» дельфинов ученые уже насчитали 186 разных «свистов». У них примерно столько же уровней организации  звуков, сколько и у человека: шесть, т. е. звук, слог, слово, фраза, абзац, контекст, есть свои диалекты.

     Дельфинов используют в пет-терапии для лечения людей при помощи ультразвукового сонара (Приложение 1, фот 3).

     Обыкновенный  дельфин, Delphinus delphis L., имеет от 100 до 200 (число их непостоянно) маленьких, конических, слегка загнутых внутрь зубов, разделённых равными промежутками; рыло умеренной длины отделяется бороздой от слегка выпуклого лба. Верхняя сторона тела и плавники серовато– или зеленовато-чёрного цвета; пузо белое; кожа очень гладкая и блестящая. Достигает 2 м в длину; высота спинного плавника 80 см; грудные плавники 15-18 см шириной, 55-60 см длиной. Встречаются во всех морях северного полушария, как у берегов, так и в открытом море; заходит и в реки. Держатся стаями в 10, 100 и даже более (до нескольких тысяч) голов.

     Афалины (Tursiops truncatus) – самая известная и популярная разновидность дельфиновых. При упоминании дельфина с большей вероятностью человек представит себе именно этот вид. Отчасти своей популярностью афалины обязаны многочисленным упоминаниям в кинематографе и художественной литературе и высокой способностью к обучению.

     Распространены  по всему миру. Представители рода афалин, обитающих в северной части  Атлантического океана (изредка заходят  и в Балтийское море), встречаются  реже предыдущего вида и достигают большей величины (3,5-4,5 м длины); у гренландцев назывались «незарнак».

1.2. Летучие мыши

     Летучие мыши (лат. Microchiroptera) – подотряд рукокрылых, содержащий большую часть видов этого отряда. Объединяет 700 видов, распределяемых по 16 семействам. Они отличаются от подотряда крыланов следующими признаками:

• у них нет когтя на втором пальце передних конечностей;
• их наружные уши не образуют закрытое кольцо вокруг ушного отверстия;
• у них нет пуховых волос; они либо голые, либо у них растут только стержневые волосы;
• размеры тела меньше (длина тела 3–14 см);
• лицевой отдел черепа укорочен.

     Летучие мыши распространены на всех континентах  Земли, кроме Антарктиды. В полярных районах и на отдаленных островах они также отсутствуют.

     Самый крупный вид летучей мыши Австралийский ложный вампир (Macroderma gigas), длина тела которого достигает 35,5 сантиметров, размах крыльев 60 сантиметров, вес до 200 граммов. Наименьшая летучая мышь – Свиноносая летучая мышь (Craseonycteris thonglongyai), также известная как мышь-шмель, с длиной тела 7,6 сантиметров и весом два грамма, как и Карликовая белозубка считается самым маленьким из ныне существующих млекопитающих в мире.

     Летучие мыши имеют плотную кожу, серого или коричневого цветов. В отличие  от других млекопитающих, они не имеют пуховые волосы, они либо голые, либо у них растут только стержневые волосы.

     Самой поразительной особенностью летучих  мышей являются кожные перепонки, что  позволяет им летать. Перепонка состоит  из двух слоев кожи и тянется от запястья до лодыжки. Дополнительные перепонки находятся между пальцами и на ногах. Перепонка пронизана кровеносными сосудами, мышечными волокнами и нервами.

     Кости рукокрылых мелкие и тонкие, что  является приспособлением к полёту. Большой палец короткий (у Дымчатых летучих мышей (Furipteridae) его нет) с когтем, другие четыре пальца удлинены, вместе с предплечьем и задними конечностями они служат каркасом для кожной перепонки, образующей крыло. В отличие от большинства видов рукокрылых, у летучих мышей отсутствует коготь на втором пальце. Локтевая и малая берцовая кость рудиментарны; лучевая кость удлинена и искривлена, длиннее плечевой; хорошо развита ключица; плечевой пояс более мощный, чем пояс задних конечностей (Приложение 2, фото 1).

 

Глава 2. Орган слуха и эхолокационный аппарат

2.1. Орган слуха и эхолокационный аппарат дельфинов

     Судя  по поведению, дельфин – очень эмоциональное животное. Об этом свидетельствует неиссякаемая потребность этих зверей проводить свой досуг в играх и развлечениях.

     При внезапно возникшей опасности дельфин иногда издает сильный импульсный звуковой щелчок. При ухаживании за самкой дельфин производит характерные тявкающие звуки. Наконец, некоторые самцы, по-видимому из числа агрессивных (по отношению к своим сородичам), нередко щелкают зубами, резко захлопывая раскрытую пасть.

     При изменении эмоционального состояния  дельфина опознавательный сигнал его  в той или иной степени меняется. Ясно, что эти изменения прекрасно  слышат сородичи дельфина.

     У человека, как мы увидим в следующей  главе, тоже имеется язык эмоций, доставшийся нам от наших далеких предков. Изменения тембра голоса, силы, ритмики речи – все это прекрасно говорит нашему слуху, в каком эмоциональном состоянии находится знакомый нам человек, даже если мы его не видим, а говорим с ним по телефону. Но при всем при том у человека имеется и язык сложной логической речи, акустическая основа которого та же самая, что и у языка эмоций, – характерные изменения акустических (фонетических) свойств звуков.

     Наличие у дельфинов языка эмоций, как  и у всех животных, не вызывает сомнений. Однако в принципе это не отрицает возможности у них и более сложных форм акустического кодирования информации путем различных комбинаций отдельных стандартных звуковых единиц, о чем пишут советские исследователи. Тем более, что чудесный слух дельфина и звуковая память создают для этого прекрасные возможности.

     В изучении слуха дельфинов и их эхолокационного аппарата достигнуты значительно более определенные результаты, чем при изучении языка. В следующих разделах мы и познакомимся с этими не менее любопытными результатами.

     Известно, что слух человека способен воспринимать звуковые колебания, частота которых  составляет приблизительно от 20 до 16 000 Гц. Более высокочастотные звуки  наше ухо бессильно услышать. Эти  недоступные человеческому слуху ультразвуки и слышит дельфин. Более того, здесь, в области высоких ультразвуковых частот –60 000–100 000 Гц, –и лежит зона наилучшей чувствительности слуха дельфина. У нашего дельфина предел слуха по высоте оказался 142 000 Гц (Морозов и др., 1971). Это почти в 10 раз превышает предельные возможности слуха человека (Приложение 3, рис. 1).