Как морфология летучей мыши помогает эхолокации
Некоторые из физических адаптаций летучей мыши видны. Морщинистый мясистый нос действует как мегафон для проецирования звука. Сложная форма, складки и складки наружного уха летучей мыши помогают ей воспринимать и направлять входящие звуки. Некоторые ключевые адаптации являются внутренними. Уши содержат многочисленные рецепторы, которые позволяют летучим мышам обнаруживать крошечные изменения частоты.
Мозг летучей мыши отображает сигналы и даже учитывает эффект Допплера, который летит оказывает на эхолокацию. Непосредственно перед тем, как летучая мышь издает звук, крошечные кости внутреннего уха отделяются, чтобы уменьшить слуховую чувствительность животного, поэтому она не оглушает себя. Как только мышцы гортани сокращаются, среднее ухо расслабляется, и уши могут получать эхо.
Типы эхолокации
Существует два основных типа эхолокации:
Эхолокация с низким рабочим циклом позволяет летучим мышам оценить свое расстояние от объекта на основе разницы между временем, когда излучается звук, и возвращением эха. Призыв летучей мыши к этой форме эхолокации является одним из самых громких звуков в воздухе, производимых любым животным.
Интенсивность сигнала колеблется от 60 до 140 децибел, что эквивалентно звуку, излучаемому детектором дыма на расстоянии 10 сантиметров. Эти звонки являются ультразвуковыми и, как правило, выходят за пределы человеческого слуха. Люди слышат в диапазоне частот от 20 до 20000 Гц, в то время как микробаты летают с 14 000 до 100 000 Гц.
Высокопроизводительный цикл эхолокации дает летучим мышам информацию о движении и трехмерном местонахождении добычи. Для этого типа эхолокации летучая мышь издает непрерывный вызов, прислушиваясь к изменению частоты возвращенного эха.
Летучие мыши избегают оглушать себя, испуская вызов за пределами своего частотного диапазона. Эхо ниже по частоте, попадая в оптимальный диапазон для их ушей. Крошечные изменения в частоте могут быть обнаружены. Например, подковообразная летучая мышь может обнаруживать различия в частоте до 0,1 Гц.
В то время как большинство звонков летучих мышей являются ультразвуковыми, некоторые виды испускают слышимые щелчки эхолокации. Пятнистая летучая мышь (Euderma maculatum) издает звук, похожий на два камня, ударяющих друг друга. Летучая мышь слушает задержку эха.
Вызовы летучих мышей являются сложными и обычно состоят из смеси вызовов с постоянной частотой (CF) и частотно-модулированной (FM). Высокочастотные вызовы используются чаще, потому что они предоставляют подробную информацию о скорости, направлении, размере и расстоянии добычи. Низкочастотные вызовы распространяются дальше и в основном используются для картирования неподвижных объектов.
Как мотыльки бьют летучих мышей
Бабочки являются популярной добычей для летучих мышей, поэтому некоторые виды разработали методы, чтобы победить эхолокацию. Тигровая моль (Bertholdia trigona) подавляет ультразвуковые звуки. Другой вид рекламирует свое присутствие, генерируя собственные ультразвуковые сигналы. Это позволяет летучим мышам идентифицировать и избегать ядовитых или неприятных жертв.
У других видов моли есть орган, называемый барабанной перепонкой, который реагирует на ультразвук, вызывая подергивание летящих мышц моли. Мотылек летит беспорядочно, поэтому летучей мыши сложнее поймать.
Другие невероятные чувства летучей мыши
В дополнение к эхолокации, летучие мыши используют другие чувства, недоступные для людей. Микробаты могут видеть при слабом освещении. В отличие от людей, некоторые видят ультрафиолетовый свет. Поговорка «слеп как летучая мышь» вообще не относится к мегабатам, поскольку эти виды видят так же, как и люди, лучше, чем люди.
Как птицы, летучие мыши могут чувствовать магнитные поля. В то время как птицы используют эту способность, чтобы чувствовать свою широту, летучие мыши используют ее, чтобы отличить север от юга.
К чему прислушиваются летучие мыши
Автор Вячеслав Локацкий
05.07.2010 12:30
Наука » Экология » Природа
Исследуя способности летучих мышей, ученые из института орнитологии Макса Планка (Германия) выяснили, что эти животные могут распознавать не только голоса друг друга, но и определять по частоте звука вид собрата. И все это благодаря ультразвуковым волнам.
Фото: AP
Немецкие нейробиологи долгое время изучали эхолокацию летучих мышей и наконец им удалось выяснить интересный факт: оказывается, ультразвуковые сигналы используются этими животными не только для пространственной ориентации, но и для «идентификации личности» отдельных собратьев.
Оказалось, что для распознавания других особей мыши используют определенную систему: сначала запоминают среднестатистический «голос» другой особи, а затем, сравнивая с ним поступающие сигналы, идентифицируют того или иного «товарища».
Но и это еще не все. Как выяснилось, рукокрылые могут распознавать не только индивидуальный голос друг друга, но и определять по нему, относится другая летучая мышь к их виду, или же это чужак. И во всех этих процессах идентификации задействованы ультразвуковые волны. Хотя раньше считалось, что эхолокация используется летучими мышами исключительно для ориентации в пространстве и поиска пищи.
Какой шум издают летучие мыши?
Производя звуки и прислушиваясь к полученному эхо, летучие мыши могут рисовать богатую картину своего окружения в полной темноте. Этот процесс, называемый эхолокацией, позволяет летучим мышам перемещаться без визуального ввода. Но как на самом деле звучат летучие мыши?
Летучих мышей можно различить по их звукам, которые имеют ультразвуковые частоты или слишком высокие, чтобы люди могли их слышать.
Сам вызов летучей мыши содержит различные компоненты — с частотой либо остается неизменным, либо меняется во времени.
Летучие мыши производят «щелчки» многими различными механизмами — включая использование их голосового ящика, генерирование звуков через их ноздри или щелкая языками. Звуки летучих мышей могут быть записаны с помощью «детекторов летучих мышей», которые изменяют звуки на частоты, которые могут слышать люди.
Как летучие мыши звучат
Во время эхолокации большинство летучих мышей используют свои голосовые связки и гортань, чтобы производить звонки, почти так же, как люди используют свои голосовые связки и гортань, чтобы говорить. Разные виды летучих мышей имеют разные звуки, но в целом звуки летучих мышей описываются как «щелчки». Однако когда эти звуки замедляются, они больше похожи на птичий щебет и имеют тенденцию иметь заметно разные тоны.
Некоторые летучие мыши вообще не используют свои голосовые связки для совершения звонков, а вместо этого щелкают языком или издают звук из ноздрей. Другие летучие мыши производят щелчки, используя свои крылья. Интересно, что точный процесс, с помощью которого летучие мыши щелкают своими крыльями, все еще обсуждается. Неясно, является ли звук результатом хлопания крыльев, щелчков костей в крыльях или ударов крыльев по телу летучей мыши.
Габариты и способы передвижения
Российские жительницы летучего семейства небольшие, до 5 см в туловище и до 20 см в размахе крыльев. Их вес всего 2-5 г. Ушаны, свиноносы и белые виды тоже не отличаются крупностью. Свиноносная мышка вообще считается самой маленькой млекопитающей на
планете. Есть и гиганты. Они могут весить до 1 кг, а размах крыла до 150 см при туловище в 40 см. Такие исполины водятся в рукокрылом семействе крыланов, подвид Южноамериканский ложный вампир.
Полет летучей мыши не слишком стремительный, до 20 км/ч. Хотя есть рекордсмен – бразильский складчатогуб. Он развивает 100 км/ч. Улетающие зимовать мыши (есть и такие виды) способны пролетать больше 300 км.
По земле ходить крылатым созданиям неудобно. Их родная стихия воздух. Правда, вампировый подвид обладает бедренной костью покрепче и при необходимости способен передвигаться по поверхности, опираясь на подушечки лапок. А вот крыланам такое не под силу. Их наземные движения неуклюжи и неловки.
Ультразвуки
Летучие мыши производят ультразвуковые звуки, что означает, что звуки существуют на частотах выше, чем люди могут слышать. Люди могут слышать звуки от 20 до 20000 Гц. Звуки летучих мышей обычно в два-три раза выше, чем верхний предел этого диапазона. У ультразвуковых звуков есть несколько преимуществ:
Ультразвуковые звуки с меньшей длиной волны делают их более вероятными отскакивать от летучей мыши, а не дифрагировать или огибать объекты.
Ультразвуковые звуки требуют меньше энергии для производства.
Ультразвуковые звуки быстро рассеиваются, поэтому летучая мышь может отличить «более новые» от «более старых» звуков, которые все еще могут звучать в этой области.
Вызовы летучих мышей содержат компоненты с постоянной частотой (имеющие одну заданную частоту во времени) и компоненты с частотной модуляцией (имеющие частоты, которые меняются со временем). Частотно-модулированные компоненты сами по себе могут быть узкополосными (состоящими из небольшого диапазона частот) или широкополосными (состоящими из широкого диапазона частот).
Летучие мыши используют комбинацию этих компонентов, чтобы понять их окружение. Например, компонент с постоянной частотой может позволить звуку двигаться дальше и длиться дольше, чем компоненты с частотной модуляцией, что может помочь в определении местоположения и текстуры цели.
В большинстве вызовов летучих мышей преобладают компоненты с частотной модуляцией, хотя у некоторых есть вызовы, в которых преобладают компоненты с постоянной частотой.
Летучие мыши
Летучие мыши – это животные из семейства рукокрылых, которые обитают по всему миру. Есть сотни различных видов летучих мышей, живущих в пещерах и лесах, особенно в Южном полушарии. Тело этого животного покрывает короткая шерсть, которая на брюшке обычно более светлая. У них небольшая заостренная мордочка с большими глазами. Предплечья и короткие плечевые кости очень сильно развиты и снабжены достаточно мощными мышцами. Главной особенностью этих животных являются перепончатые кожистые крылья, которые одновременно являют собой передние конечности. В состоянии покоя они плотно прижимаются к телу. Крылья состоят из двойного слоя кожи и снабжены кровеносными сосудами и сухожилиями. Размер летучих мышей изменяется в зависимости от вида, но некоторые летучие мыши могут иметь размах крыльев более 2 метров, например индонезийская гигантская летающая лисица! А самые маленькие виды могут достигать размера тела всего в 2 сантиметра. Например, летучая мышь-шмель, обитающая в джунглях Таиланда, является самым маленьким млекопитающим в мире и весит меньше, чем копеечная монета! Эти животные ведут ночной образ жизни. Днем они спят, зацепившись когтями на лапках за свод того места, где они обитают, и повиснув вниз головой. Летучие мыши охотятся ночью, используя свой исключительно тонкий слух, чтобы почуять свою добычу, как правило, насекомых, лягушек и мелких грызунов. Но существуют отдельные виды, которые питаются мелкой рыбой или даже нападают на других представителей семейства рукокрылых. Но излюбленной пищей большинства видов являются комары, которых они сотнями отлавливают в ночном небе. Они не строят гнезд, а селятся обычно в пещерах, расщелинах скал, заброшенных зданиях, больших дуплах деревьев. Пещеры в Малайзии, в штате Саравак, на тропическом острове Борнео, особенно славятся наблюдений тысяч летучих мышей. Как ни странно огромные количества навоза летучей мыши (известного как гуано), является одним из вещей, которые привлекает так много людей к летучим мышам! Дело в том, что он используется в качестве эффективного удобрения. Летучие мыши – социальные животные. Большинство видов живут в больших стаях. Они общаются между собой с помощью особых звуковых сигналов. Некоторые виды летучих мышей способны летать на очень большую высоту. Они иногда поднимаются на расстояние до полукилометра над землей! У них настолько хорошо развит слух, что они могут услышать шаги живого существа с километрового расстояния. У летучих мышей есть также удивительное свойство, известное как эхолокация. Данное свойство заключается в том, что животное издает особые сверхзвуковые звуки. Словно волны, они отбиваются от преград, встречающихся на своем пути, а преградами выступают живые и неживые объекты. Так летучая мышь, чтобы найти добычу, использует звуки, которые отражаются обратно к ней. В зимнее время эти животные впадают в состояние анабиоза, то есть цепенеют в висячем положении. В это время у них замедляются все жизненные процессы, чтобы летучая мышь смогла дожить до весны.
Летучие мыши размножаются один раз в год, обычно самка рождает одного детеныша и кормит его молоком из своих молочных желез, пока он достаточно не окрепнет, чтобы самостоятельно заботиться о себе. В отличие от большинства видов животных, летучие мыши обитают практически в любой среде по всему миру, исключая полярные регионы. Несмотря на все те мифы, которые вы, возможно, слышали, только три вида летучих мышей питаются кровью животных, и все они живут в глубоких джунглях Южной Америки, а не в Трансильвании. Питающихся кровью летучих мышей называют вампирами. Они сосут кровь позвоночных животных – мелких млекопитающих и птиц. Летучие мыши представляют некоторую опасность в связи с тем, что они переносят несколько видов инфекционных заболеваний, из которых самым опасным является бешенство.
Как записать звуки летучих мышей
Хотя люди не могут слышать звуки, издаваемые летучими мышами, детекторы летучих мышей могут. Эти детекторы оснащены специализированными микрофонами, способными записывать ультразвуковые звуки, и электроникой, способной транслировать звук так, чтобы он был слышен человеческим ухом.
Вот некоторые методы, которые эти детекторы летучих мышей используют для записи звуков: Гетеродининг: Гетеродининг смешивает поступающий звук летучей мыши с аналогичной частотой, что приводит к «удару», который могут слышать люди.
Частотное разделение. Как указывалось выше, звуки летучих мышей имеют частоты, которые в два-три раза выше верхнего предела, который могут слышать люди. Детекторы с частотным разделением делят звук летучей мыши на 10, чтобы звук находился в пределах слышимости человека.
Расширение времени: более высокие частоты происходят с более высокими скоростями. Детекторы расширения времени замедляют поступающий звук летучей мыши до частоты, которую люди могут слышать, обычно также в 10 раз.
Восприятие звука
В процессе исследования специалисты организовали лабораторное выращивание рукокрылых в обогащенной гелием среде. В таких условиях скорость звука превосходит обычные показатели.
Ученые подтвердили, что летучие мыши используют для навигации именно звук, а не величины расстояния, как это делает человек. Например, если для людей дальность объекта измеряется в сантиметрах или метрах, то это животное воспринимает расстояние до насекомого, например, во времени движения звуковой волны до него.
