Что такое эхолокация: как работает слух летучих мышей и дельфинов

Создания, обитающие в областях без освещения (или там, где освещение бесполезно), научились ориентироваться по звуку. Они полагаются на зовы, щелчки и другие сигналы, которые помогают им сложить в уме карту окружающего мира. Речь, конечно же, об эхолокации — журнал Popular Science рассказал, как именно она работает.

Что такое эхолокация

Как можно догадаться по названию, это эхо, обнаруживающее локацию объектов. Звук отражается от предметов и отскакивает назад, передавая животному информацию о расположении добычи или подсказки для навигации. При помощи эхолокации летучие мыши способны без проблем передвигаться в кромешной тьме, однако наука знает и много других видов животных, применяющих этот инструмент. Например, как минимум 16 разновидностей птиц используют тот же прием.

Как работает эхолокация

Чтобы найти рыбу в глубоких водах или не столкнуться со сталактитом темной ночью, киты и летучие мыши издают громкие ультразвуковые волны на частотах, достигающих вплоть до 200 килогерц — далеко за пределами человеческого слуха. Герцы измеряют расстояние между отдельными акустическими волнами: чем выше герцовка, тем плотнее волны — и тем больше деталей передают вибрации в воздухе. Если бы вы применили эхолокацию на комнате, то большая волна низкой частоты просто бы отразилась от стены, тогда как высокочастотный звук может подсказать расположение дверного проема или даже ручки двери.

Когда животное со способностью к эхолокации слышит отраженный звук, оно сравнивает его с шаблонным, запомненным звуком. Сравнение между двумя сигналами позволяет вычислить расположение цели и направление движения; в отдельных случаях оно способно подсказать даже материальный состав объекта.

Какие животные используют эхолокацию

Летучие мыши

Согласно оценке ископаемых останков, летучие мыши пользуются эхолокацией уже по меньшей мере 52 миллиона лет — дольше, чем существует человечество. Сегодня сотни подвидов этой группы млекопитающих способны применять эхолокацию: она помогает им охотиться на москитов, моль и прочую добычу. Некоторые виды летучих мышей обладают настолько чутким слухом, что от них не могут спрятаться даже неподвижные насекомые. Отдельные виды насекомых развили соответствующие защитные механизмы против сонара мышей: например, лунные мотыльки отращивают длинные хвосты, выполняющие роль рефлективных приманок.

Киты

Дельфины, косатки и другие представители группы зубатых китов развили эхолокацию ровно для тех же целей, что и летучие мыши: для охоты и навигации во тьме. Однако эти водные млекопитающие издают ультразвуковые волны совсем другим способам. Внутри китовых голов, зачастую недалеко от дыхала, находятся специальные лоскуты плоти. Когда животные продавливают воздух вдоль этих лоскутов, отростки вибрируют, создавая щелчки. Изгибы черепа дельфинов передают эти звуки в жиросодержащий орган в передней части головы под названием мелон. Он, в свою очередь, передает эти вибрации в морскую воду.

Эхо отскакивает от добычи и других объектов, однако киты не полагаются на внешние слуховые органы для восприятия сигналов, т.к. их ушные каналы прочно закупорены серой. Вибрации проходят через челюстные кости, где расположены тонкие впадины, заполненные жиром — они расположены как раз недалеко от внутреннего уха животных.

Землеройки

Землеройки имеют плохое зрение, но чувствительные усы — на научном языке они называются вибриссами. Для изучения своих лесистых и травянистых ареалов обитания они используют грубую форму эхолокации, которая подсказывает, есть ли перед землеройкой какое-либо препятствие. Их звуки похожи на птичьи и вполне слышны человеческим слухом. Правда, ученые до сих пор не могут сказать, какой точностью обладает эхолокация землероек.