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蝙蝠的“回聲定位”功能是如何被發(fā)現(xiàn)的

2013-12-29 00:00:00高峰
軍事文摘·科學(xué)少年 2013年11期

盡管“耳聞不如眼見”已是眾所周知的事實,可有些生物卻仍然反其道而行之——用耳朵來代替眼睛。

1793年,一位意大利生理學(xué)家做了一個有趣的試驗。他將灼瞎了雙眼的蝙蝠放到黑暗的房間里,發(fā)現(xiàn)蝙蝠仍然飛翔自如,與正常個體毫無區(qū)別。但如果把它們的雙耳堵住或者封閉住嘴巴,它們就會完全喪失探測能力,再也不能自由飛翔了。

當(dāng)時,這位生理學(xué)家猜測,很可能蝙蝠具有以耳“視”物的能力,所以才產(chǎn)生上面的結(jié)果。但遺憾的是,由于和當(dāng)時的常識差距太遠(yuǎn),所以根本沒有人理會他。以后一位解剖學(xué)家提出,蝙蝠之所以能夠在失明條件下自由飛翔,其原因主要是由于運(yùn)動時皮膚產(chǎn)生觸覺的緣故,至于觸覺究竟怎樣產(chǎn)生,如何感知物體,這位解剖學(xué)家也說不清楚。

所以,能夠?qū)︱鹬i準(zhǔn)確作出解釋,已是發(fā)明檢測超聲波儀器以后的事了。20世紀(jì)30年代,哈佛大學(xué)的一位學(xué)生捕捉了一籠小棕黃蝙蝠,并將其放置在檢測高頻聲的儀器旁,發(fā)現(xiàn)儀器會發(fā)出“嗡嗡嗡”的響聲,說明蝙蝠具有發(fā)放高頻聲波的能力。以后通過一系列實驗,證明蝙蝠不僅能發(fā)出超聲波,還能夠接收超聲波,在接收過程中,通過分析超聲的變化,能夠感知到某一物體是否在運(yùn)動,以及如何運(yùn)動等信息。這就是所謂的“回聲定位”術(shù)。

現(xiàn)在我們知道,在自然界中能夠施行“回聲定位”的動物并不罕見,所有已經(jīng)研究過的小蝙蝠亞目800余個物種,幾乎全具備這個能力。它們能夠依靠發(fā)達(dá)的咽喉肌,快速收縮產(chǎn)生超聲波,然后由鼻孔或口傳出,定位的有效范圍大約為2米。由于超聲波具有方向性強(qiáng)、辨距精度高等特點,所以這些“空中盲漢”在跟蹤飛蛾時,動作之敏捷、成功率之高,使得航天工程師都贊嘆不已。

除了蝙蝠,齒鯨是另一類使用“回聲定位”的動物。它們的超聲波由鼻道發(fā)出,經(jīng)過頭骨的反射和鼻隆的聲透鏡作用射向目標(biāo),回聲則通過下頜骨傳導(dǎo)到耳。由于水中光線的能見度較空氣中低,而聲波傳播速度卻高于空氣,因而利用聲波導(dǎo)航堪稱演化中的“聰明之舉”。

金絲燕是在山洞里筑巢的鳥類。由于洞穴既深又暗,生活在這里的飛鳥要探明環(huán)境、避開障礙物,單靠眼睛是不行的。在長期演化中,金絲燕同樣學(xué)會了“回聲定位”術(shù),不過需要指出的是,金絲燕只有在黑暗的環(huán)境中才使用“回聲定位器”以耳代目;而處于光亮環(huán)境中,則仍然依靠眼睛。所以確切地說,它們實在是“兩全其美”的典范呢!

正是由于受到這些動物“回聲定位”功能的啟發(fā),人類發(fā)明了雷達(dá)。

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