Kako šišmiši plove. Kako šišmiši plove?Može li šišmiš slati signal s frekvencijom

Mogli biste pomisliti da nema ničeg zajedničkog između radara i šišmiša, između aparata kojim se tehnologija dvadesetog stoljeća ponosi i male životinje s velikim krilima. Međutim, nije.

Šišmiši su vrlo osebujne životinje. Nalaze se uglavnom na jugu. To su noćni ljudi. Danju spavaju, a čim sunce nestane, izlete iz svojih zaklona. Takav način života krilatih životinja otežavao je njihovo promatranje, a o njima su se stvarale legende.

Šišmiši imaju oštar sluh. Pomaže im u lovu na kukce zvukom. Imaju vrlo velike uši i usta.

Uši šišmiša su izuzetno pokretne. Čuvši i najmanji šum, miš ih pokupi i osluškuje, a uz jaku buku brzo se sagne unatrag.

Odavno je zapaženo da šišmiši mogu letjeti u potpunom mraku, a da ne naiđu na prepreke. Prije stoljeće i pol, učeni prirodoslovac odlučio je otkriti što im pomaže u snalaženju u mraku.

Zatvorio je oči šišmiša i pustio ga u mračnu sobu. Zaslijepljeni miš je letio pokraj prepreka, vješto ih izbjegavajući.

U pregradi je napravljena rupa. Miš je vješto proletio kroz njega. Soba je bila vezana gore-dolje žicom obješenom zvonima. Lišen vida, miš je satima letio po sobi i nikada nije dotaknuo žicu; zvona su šutjela.

Pokušao s drugim mišem i isto se dogodilo. Zatim su miša prekrili lakom. Lišena dodira, i dalje je letjela po sobi, a da nije naletjela na žicu.

Miš je redom bio lišen svakog od osjetila. To uopće nije utjecalo na let: letjela je jednako samouvjereno.

Konačno su joj uši bile zatvorene. Poletjela je, a prostorijom su odmah zazvonila zvona. Miš je izgubio orijentaciju i jurio uokolo, nailazeći na prepreke. Postalo je jasno da sluh, najsuptilniji sluh, omogućuje mišu da leti oko prepreka koje se nađu na putu.

Ali kako je napravljena tako precizna orijentacija? Gdje je izvor zvuka koji pomaže mišu u njegovom vještom letu? Nijedan biolog nije mogao odgovoriti na to. Misterij šišmiša dugo je ostao neriješen.

Godine 1920. sugerirano je da miševi ispuštaju poseban zvuk koji ljudi ne čuju. U vrijeme kada su izvedeni prvi pokusi sa šišmišima, nitko za to nije znao. Tada nisu znali za postojanje ultrazvuka, koji je danas dobro proučavan.

Ako je broj oscilacija čestica zraka veći od 20 tisuća u sekundi, osoba ne može čuti tako visok ton. Ovo je ultrazvuk. Ono što čujemo samo je mali dio zvukova koji postoje u prirodi.

Godine 1942. biolozi su ponovno testirali šišmiše. Ali sada su bili naoružani znanstvenim dostignućima 20. stoljeća. Biolozi ne samo da su ponovili sve stare pokuse, već su ih i nadopunili činjenicom da su miševi bili vezani u ustima. Na nju je imao isti učinak kao i gluhoća.

Počela se potvrđivati ​​pretpostavka o ultrazvuku. Ali znanost zahtijeva apsolutno jasne, nepobitne dokaze. Ako se ultrazvuk ne čuje, znanstvenici su ga odlučili vidjeti te su ga pomoću posebne opreme snimili na vrpcu. Na njemu su bili utisnuti tragovi vibracija vrlo visoke frekvencije.

Kada su izračunati, pokazalo se da miš emitira izuzetno visok ton – od 25 tisuća do 70 tisuća zvučnih vibracija u sekundi.

Nakon mukotrpnih eksperimenata, pokazalo se da šišmiš emitira zvuk i da ga sam percipira nakon refleksije od prepreka.

Ultrazvučna snimka šišmiša otkrila je kako miš koristi svoj aparat za navigaciju. Ispalo je. da miš povremeno emitira ultrazvuk.

Ultrazvučna jeka upozorava šišmiše na prepreke na putu

Nakon vrlo kratkog "vika" staje. Onda opet "vrisne" i opet stane. Takve plače u sekundi ispušta desetak prije polijetanja, tridesetak u letu i šezdesetak kada proleti blizu prepreke.

Sljedeći krik nastaje odmah nakon što se reflektirani zvuk vrati. Što je put do prepreke kraći, to se jeka brže vraća i miš češće vrišti. Očito, po učestalosti tih krikova, ona osjeća udaljenost do prepreke.

Šišmiš koristi zvučne valove na isti način na koji radar koristi radio valove. Ovo je vrsta lokatora pomoću ultrazvuka.

Zvuk koji čuje osoba nije prikladan za tu svrhu. Nema svojstva koja ima ultrazvuk. Ultrazvučni valovi su vrlo kratki pa ih je iznimno lako poslati u uskom snopu. Osim toga, dobro se reflektiraju od manjih prepreka i reflektiraju se čak i od žice i grana. A to je samo potrebno kako bi se otkrile i najmanje prepreke, razlikovale jedna od druge i odredila smjer.

Kada je miš u letu, njegova usta djeluju kao zvučni "projektor". Čini se da "osvjetljava" put uskim zvučnim snopom. Ogromne mišje uši usmjerene su u istom smjeru i hvataju reflektirani ultrazvuk.

Ovo zvučno izviđanje radi izvrsno. Ako je put čist, miš leti ravno, ako na putu postoji prepreka, miš će je čuti i okrenuti se u stranu. Maksimalni domet na kojem miš osjeti prepreku je oko 25 metara.

Ali postoje prepreke koje ona još uvijek ne može otkriti. Biolozi su često primijetili da je miš, koji je vješto oblijetao sve prepreke u mraku, naišao na ljudsku glavu. To je izazvalo potpunu zbunjenost, ali sada se takvo čudno ponašanje miša može objasniti.

Kosa, koja vrlo snažno upija ultrazvuk, ne reflektira. A ako nema jeke, prepreka se ne otkriva i miš se lako može spotaknuti o ljudsku glavu. Međutim, to se rijetko događa u životu šišmiša, oni uspješno koriste prirodni lokator zvuka u svojim noćnim letovima.

Leptir medvjed Bertholdia trigona- jedina poznata životinja u prirodi koja se može obraniti od šišmiša ometajući njihove lokacijske signale.Miševi ne mogu naučiti uhvatiti ovu vrstu medvjeda koji emitira karakteristične ultrazvučne klikove. Međutim, kako točno funkcioniraju klikovi leptira? B. trigona na šišmišima bio nepoznat. Američki biolozi postavili su bihevioralne eksperimente u kojima su testirali tri moguća mehanizma. Pokazalo se da su emitirani signali B. trigona, smanjiti točnost kojom šišmiš određuje udaljenost do njega. Kao rezultat klikova koje ispušta leptir, šišmiš mijenja prirodu svojih signala, što dodatno otežava hvatanje leptira. Autori smatraju da ovakvo ponašanje B. trigona mogao proizaći iz starije metode obrane poznate kod nekih leptira – kada je akustična signalizacija popraćena oslobađanjem kemikalija koje odbijaju grabežljivce.

Šišmiši i moljci su u evolucijskoj utrci najmanje 50 milijuna godina. U procesu ove borbe, leptiri su razvili prilično jednostavan dizajn slušnih organa, što pridonosi brzom upozorenju na približavanje opasnosti i pokretanju reakcije izbjegavanja predatora. Leptiri iz obitelji Ursa, ili Arctiidae, također su sposobni emitirati ultrazvučne klikove, a različite vrste to rade na različite načine. Mnogi od njih rijetko škljocaju, ali zvučni signal je popraćen oslobađanjem mirisnih tvari koje odbijaju šišmiše. Druge vrste su naučile oponašati ove nejestive leptire tako što klikću i ne ispuštaju mirise (Barber i Conner, 2007.). Druga metoda obrane je klikanje kako bi se uplašio neiskusni šišmiš. Ova metoda, međutim, nije baš pouzdana, jer miševi uče i nakon nekoliko pokušaja prestaju obraćati pozornost na škljocanje leptira.

Nedavno su američki znanstvenici sa Sveučilišta Wake Forest pokazali da jedna vrsta medvjedića, Bertholdia trigona, može emitirati česte ultrazvučne signale koji ometaju eholokacijske signale šišmiša (Corcoran i sur., 2009.). Izvanredno je da šišmiši ne mogu naučiti kako se nositi s ovom preprekom: nakon brojnih pokušaja, miš ipak ne uspijeva uhvatiti leptira. Sada su isti autori postavili zadatak razjasniti mehanizam kojim B. trigona pa se vješto brani (Corcoran i sur., 2011). Predložili su tri hipoteze.

Prema prvom hipoteza iluzornog odjeka, - šišmiš može zbuniti signale leptira s odjekom vlastitog signala od objekta koji ne postoji. U tom slučaju, miš mora promijeniti svoju putanju leta, odletjeti od nepostojećeg objekta. Prema drugom - hipoteza udaljene interferencije, - signali koje emitira leptir mogu smanjiti točnost šišmiša u određivanju udaljenosti do plijena. To se može dogoditi ako leptirovi klikovi prethode odjeci vlastitog signala šišmiša. Konačno, prema trećem maskirajuća hipoteza, - signali leptira ga mogu potpuno zamaskirati i on postaje "nevidljiv" za šišmiša.

Ponašanje šišmiša u eksperimentu može pokazati koja je hipoteza točna. Miš će ili promijeniti putanju leta, ili će pokušati uhvatiti leptira i promašiti, ili ga uopće neće primijetiti i nastavit će letjeti.

Eksperimenti u ponašanju provedeni su sedam noći u zvučno izoliranoj prostoriji dimenzija 5,8 x 4,0 x 3,0 m. Eptesicus fuscus, koji pripadaju obitelji glatkih šišmiša. Eksperimenti su provedeni na tri osobe E. fuscus.

Prethodno je pokazano da su sva tri miša voljno jela proučavanu vrstu medvjedića ako leptiri nisu ispuštali zvukove (izostanak akustičnih signala zabilježen je kod 22% leptira). Prije svakog eksperimenta provjeravali smo koliko je miš pouzdano uhvatio kontrolne leptire koji nisu emitirali signale. Kao kontrolu koristili smo Galleria melonella. Nakon toga, svake noći 16 leptira (4 - B. trigona, 4 - druge vrste medvjeda koji ne ispuštaju zvuk, 8 - G. melonella) nasumično su predstavljeni jednom šišmišu. Leptiri su bili pričvršćeni na konac dužine 60 cm.Miš je mogao napasti leptira nekoliko puta, ali je za analizu uzet u obzir samo prvi napad.

Svi eksperimenti snimljeni su na dvije brze video kamere (250 sličica u sekundi). Ti su zapisi analizirani pomoću računalnog programa (MATLAB) koji je omogućio izračunavanje trodimenzionalnih koordinata objekata u vidnom polju kamera. Kao rezultat toga, vektor leta, minimalna udaljenost između miša i leptira, te vektor od miša do leptira izračunati su u svakom trenutku svake interakcije. Kut φ određen je kao kutno odstupanje između vektora leta miša i vektora između miša i leptira (slika 1.).

leptiri B. trigona, kao i ostatak medvjedića, prave klikove takozvanim timbalnim organima (vidi Timbal). Ti su organi dobro proučeni kod cvrčaka pjesama, ali kod leptira imaju nešto drugačiju građu. Medvjedi imaju žljebove na timbarskim skleritima, koji im omogućuju da generiraju klikove na visokoj frekvenciji. Niz klikova se generira tijekom aktivnog savijanja sklerita timusa prema unutra (aktivni ciklus) i pasivnog povratka sklerita (pasivni ciklus, slika 2). Prosječni interval između klikova B. trigona, jednak 325 µs, ispada manjim od razlučivosti uha šišmiša (400 µs), pa cijeli niz klikova miš percipira kao kontinuirani zvuk. Na sl. Slika 2 također pokazuje da frekvencijski spektar signala leptira iznenađujuće oponaša spektar signala šišmiša.

U bihevioralnim eksperimentima, autori su promatrali tri tipa ponašanja kod šišmiša. Prvo, izravan napad, kada je miš poletio i pokušao zgrabiti leptira (slika 3A); drugo, napad iz blizine u kojem miš nije pokušao zgrabiti leptira već je nastavio napadati nakon što je leptir počeo klikati (slika 3B); treće, izbjegavanje, kada je miš prestao napadati ubrzo nakon što je leptir počeo klikati i također ga nije pokušao zgrabiti (slika 3C). Tri tipa ponašanja razlikovala su se po veličini kuta φ (Slika 3D–F). U slučaju izravnog napada, vrijednosti φ nisu prelazile interval pouzdanosti kontrolnih napada. U napadu iz blizine, vrijednosti φ su se smanjivale ili ostale konstantne nakon početka leptirovog klikanja, ali je na kraju došlo do snažnog skoka koji je premašio interval pouzdanosti. U izbjegavanju, vrijednosti φ su počele rasti odmah nakon što je moljac počeo klikati.

Mišji eholokacijski signali također su se razlikovali u sva tri slučaja (slika 3G-I). U slučaju izravnog napada signal je završavao tipičnim trilom, koji je uvijek bio prisutan u napadima na kontrolnog leptira (sl. 3G, 4A). Interval između klikova mišem bio je u prosjeku 6 ms. Napadom iz blizine dominirali su normalni klikovi koji slijede u intervalima od 10-40 ms, koje obično emitiraju miševi u ponašanju pretraživanja. Ako je nastala trila, bila je vrlo kratka (sl. 3H, 4B). Da bi se izbjegao, miš je počeo povremene klikove nedugo nakon što je moljac počeo kliktati i uopće nije tresao (slika 4C).

Iskustvo šišmiša u pokusima bilo je od velike važnosti. Tijekom prve dvije noći dominiralo je ponašanje izbjegavanja (slika 5), ​​dok su napadi iz blizine dominirali od 3. do 7. noći. To sugerira da su se miševi isprva bojali škljocanja leptira, ali su se onda navikli. Međutim, samo 30% napada završilo je uspješno, a napadi su bili uspješni samo u slučajevima kada su leptiri malo kliktali. To potvrđuje pretpostavku autora da su klikovi leptira učinkoviti za ometanje signala miša samo ako se generiraju na visokoj frekvenciji. U napadima iz blizine, miš je promašio u prosjeku 16 cm.

Ovi rezultati, prema autorima, u skladu su s predviđanjima hipoteze o udaljenim smetnjama. Nizak postotak izbjegavanja unutar 3-7 noći sugerira da miševi ne pokušavaju izbjeći iluzorne smetnje. Približavanje miša leptiru na relativno maloj udaljenosti i pokušaji napada pokazuju da leptir nije potpuno kamufliran, te se stoga hipoteza o kamuflaži također može odbaciti.

Poznato je da kada se šišmiš približi plijeni, razmaci između klikova, trajanje i intenzitet signala se smanjuju. Ove promjene u signalizaciji miša su iznimno prilagodljive. Visoka stopa klikova omogućuje mišu da brzo ažurira svoje "informacije o lokaciji", dok kratko trajanje signala sprječava da se signal preklapa s jekom, koja počinje stizati brže kako se približava žrtvi. U eksperimentima sa B. trigona autori su uočili suprotnu situaciju: trajanje signala i intervale između klikova E. fuscus povećana. Ova reakcija miša trebala bi dodatno otežati pronalazak potencijalne žrtve. Autori uspoređuju ovo ponašanje s ponašanjem drugih sisavaca koji na isti način mijenjaju svoj signal u uvjetima visoke buke. Pokazano je da je u ovom slučaju poboljšano prepoznavanje signala.

Vjeruje se da su medvjedice izvorno stvarale rijetke klikove kako bi raspršile kemikalije kako bi ih upozorile na njihovu nejestivost. Očito je da je evolucija akustične signalizacije kod leptira slijedila put poboljšanja zvučnih organa, posebice razvoja žljebova na timbalnoj membrani i uzastopne aktivacije timbala, što im je omogućilo generiranje klikova na visokoj frekvenciji. Kao rezultat toga, neke vrste (a autori vjeruju da B. trigona- nije jedina vrsta leptira koja može ometati signale šišmiša) razvili su tako prekrasan način da se zaštite od prilično sofisticiranog grabežljivca.

Šišmiši obično žive u ogromnim jatima u špiljama, u kojima su

navigirati u potpunom mraku. Ulijetajući i izlazeći iz špilje, svaki miš emitira

zvukove koje ne možemo čuti. U isto vrijeme tisuće miševa ispuštaju te zvukove, ali to nikako nije

sprječava ih da se savršeno snalaze u svemiru u potpunoj tami i lete bez

sudarajući se jedni s drugima. Zašto šišmiši mogu samouvjereno letjeti punom brzinom

mrak bez naleta na prepreke? Nevjerojatno svojstvo ovih noćnih životinja -

sposobnost navigacije u prostoru bez pomoći vida povezana je s njihovom sposobnošću

emitiraju i primaju ultrazvučne valove.

Pokazalo se da tijekom leta miš emitira kratke signale na frekvenciji od oko 80

kHz, a zatim prima reflektirane jeke koji mu dolaze od najbližih

prepreka i od letećih insekata.

Da bi se signal reflektirao od prepreke, najmanja linearna dimenzija

ova prepreka ne smije biti manja od valne duljine zvuka koji se šalje.

Korištenje ultrazvuka omogućuje otkrivanje objekata manjih od

može se otkriti korištenjem nižih audio frekvencija. Osim,

korištenje ultrazvučnih signala je zbog činjenice da sa smanjenjem valne duljine

usmjerenost zračenja je lakše ostvariti, a to je vrlo važno za eholokaciju.

Miš počinje reagirati na određeni objekt na udaljenosti od oko 1 metar,

dok se trajanje ultrazvučnih signala koje šalje miš smanjuje

oko 10 puta, a njihova se stopa ponavljanja povećava na 100–200 impulsa

(klikova) u sekundi. Odnosno, nakon što je primijetio objekt, miš počinje klikati češće, i

sami klikovi postaju kraći. Najmanja udaljenost koju miš može

Ovako određena je otprilike 5 cm.

Dok se približava objektu lova, šišmiš, takoreći, procjenjuje kut između

smjer njegove brzine i smjer prema izvoru reflektiranog signala i

mijenja smjer leta tako da taj kut postaje sve manji.

Može li šišmiš, koji šalje signal na frekvenciji od 80 kHz, otkriti mušu veličine

1 mm? Pretpostavlja se da je brzina zvuka u zraku 320 m/s. Objasnite odgovor.

Ultrazvučna eholokacija miševa koristi valove s frekvencijom

1) manje od 20 Hz 3) više od 20 kHz

2) 20 Hz do 20 kHz 4) bilo koja frekvencija

Sposobnost savršenog snalaženja u svemiru povezana je kod šišmiša s njihovim

Sluh dupina

Dupini imaju nevjerojatnu sposobnost navigacije po dubinama mora. Ova sposobnost je posljedica činjenice da dupini mogu emitirati i primati signale ultrazvučnih frekvencija, uglavnom od 80 kHz do 100 kHz. Istodobno, jačina signala je dovoljna za otkrivanje jata ribe na udaljenosti do kilometra. Signali koje šalje dupin su niz kratkih impulsa s trajanjem reda 0,01-0,1 ms.

Da bi se signal reflektirao od prepreke, linearna veličina ove prepreke ne smije biti manja od valne duljine zvuka koji se šalje. Korištenje ultrazvuka omogućuje otkrivanje manjih objekata nego što bi se mogli detektirati korištenjem nižih zvučnih frekvencija. Osim toga, korištenje ultrazvučnih signala je posljedica činjenice da ultrazvučni val ima oštru usmjerenost zračenja, što je vrlo važno za eholokaciju, a raspada se mnogo sporije kada se širi u vodi.

Dupin također može percipirati vrlo slabe reflektirane audio signale. Na primjer, savršeno primjećuje malu ribu koja se pojavila sa strane na udaljenosti od 50 m.

Možemo reći da dupin ima dvije vrste sluha: može slati i primati ultrazvučne signale u smjeru naprijed i može percipirati obične zvukove koji dolaze iz svih smjerova.

Za primanje oštro usmjerenih ultrazvučnih signala, dupin ima izduženu donju čeljust, kroz koju valovi eho signala dolaze do uha. A za primanje zvučnih valova relativno niskih frekvencija, od 1 kHz do 10 kHz, na stranama glave dupina, gdje su nekada daleki preci dupina koji su živjeli na kopnu imali obične uši, postoje vanjski slušni otvori koji su gotovo zarasli, ali propuštaju zvukove predivno.

Može li dupin otkriti malu ribu od 15 cm na boku? Ubrzati

zvuk u vodi uzima se jednakim 1500 m/s. Objasnite odgovor.

Sposobnost savršenog snalaženja u svemiru povezana je s dupinima sa svojim

mogućnost slanja i primanja

1) samo infrazvučni valovi 3) samo ultrazvučni valovi

2) samo zvučni valovi 4) zvučni i ultrazvučni valovi

Dupini koriste eholokaciju

1) samo infrazvučni valovi 3) samo ultrazvučni valovi

2) samo zvučni valovi 4) zvučni i ultrazvučni valovi

seizmički valovi

Tijekom potresa ili velike eksplozije u kori i debljini Zemlje, mehanički

valovi koji se nazivaju seizmičkim. Ovi valovi se šire u Zemlji i

mogu se snimiti pomoću posebnih instrumenata – seizmografa.

Djelovanje seizmografa temelji se na principu da slobodno visi teret

Tijekom potresa visak ostaje praktički nepomičan u odnosu na Zemlju. Na

Na slici je prikazan dijagram seizmografa. Njihalo je obješeno sa stupa, čvrsto

fiksiran u tlu, i spojen na olovku koja povlači neprekidnu crtu na papiru

remen jednoliko rotirajućeg bubnja. U slučaju vibracija tla, stalak s bubnjem

također dolaze u oscilatorno kretanje, a na papiru se pojavljuje valni graf

pokret.

Postoji nekoliko vrsta seizmičkih valova, od kojih za proučavanje unutarnjih

građa Zemlje, najvažniji longitudinalni val P i poprečni val S.

Uzdužni val karakterizira činjenica da se oscilacije čestica javljaju u smjeru

širenje valova; ti valovi nastaju u čvrstim tvarima, tekućinama i plinovima.

Poprečni mehanički valovi se ne šire u tekućinama ili plinovima.

Brzina širenja longitudinalnog vala je približno 2 puta veća od brzine

poprečno širenje vala i iznosi nekoliko kilometara u sekundi. Kada

valovi P i S proći kroz medij čija se gustoća i sastav mijenjaju, zatim brzine

mijenjaju se i valovi, što se očituje u lomu valova. U gušćim slojevima

Raste brzina Zemljinih valova. Priroda loma seizmičkih valova dopušta

istražiti unutrašnjost zemlje.

Koja tvrdnja(e) je(su) istinita?

A. Tijekom potresa, težina njihala seizmografa oscilira u odnosu na

površine zemlje.

B. Seizmograf instaliran na određenoj udaljenosti od epicentra potresa,

će prvo uhvatiti P val, a zatim S val.

seizmički val P je

1) mehanički longitudinalni val 3) radio val

2) mehanički poprečni val 4) svjetlosni val

Na slici su prikazani grafikoni ovisnosti brzina seizmičkih valova o dubini uranjanja u utrobi Zemlje. Grafikon za koji od valova ( P ili S) označava da jezgra Zemlje nije u čvrstom stanju? Objasnite odgovor.

Analiza zvuka

Uz pomoć setova akustičnih rezonatora moguće je ustanoviti koji su tonovi uključeni u zadani zvuk i koje su njihove amplitude. Takvo utvrđivanje spektra složenog zvuka naziva se njegova harmonijska analiza.

Ranije se analiza zvuka provodila pomoću rezonatora, koji su šuplje kuglice različitih veličina s otvorenim nastavkom umetnutim u uho i rupom na suprotnoj strani. Za analizu zvuka bitno je da kad god analizirani zvuk sadrži ton čija je frekvencija jednaka frekvenciji rezonatora, potonji počne zvučati glasno u tom tonu.

Takve su metode analize, međutim, vrlo netočne i naporne. Trenutno su ih zamijenile mnogo naprednije, točnije i brze elektroakustičke metode. Njihova se bit svodi na to da se akustična vibracija prvo pretvara u električnu vibraciju uz očuvanje istog oblika, a samim time i istog spektra, a zatim se ta vibracija analizira električnim metodama.

Jedan od bitnih rezultata harmonijske analize tiče se zvukova našeg govora. Po tembru možemo prepoznati glas osobe. Ali kako se zvučne vibracije razlikuju kada ista osoba pjeva različite samoglasnike na istu notu? Drugim riječima, koja je razlika u tim slučajevima između periodičnih vibracija zraka uzrokovanih glasovnim aparatom na različitim položajima usana i jezika i promjena oblika usne šupljine i ždrijela? Očito, u spektrima samoglasnika moraju postojati neke značajke karakteristične za svaki samoglasnički zvuk, uz one značajke koje stvaraju timbar glasa date osobe. Harmonska analiza samoglasnika potvrđuje ovu pretpostavku, naime: glasove samoglasnika karakterizira prisutnost u njihovim spektrima tonskih područja s velikom amplitudom, a ta područja uvijek leže za svaki samoglasnik na istim frekvencijama, bez obzira na visinu pjevanog samoglasnika. .

Je li moguće, koristeći spektar zvučnih vibracija, razlikovati jedan samoglasnik od drugog? Objasnite odgovor.

Harmonska analiza zvuka se zove

A. utvrđivanje broja tonova koji čine složeni zvuk.

B. utvrđivanje frekvencija i amplituda tonova koji čine složeni zvuk.

1) samo A 2) samo B 3) i A i B 4) ni A ni B

Koji je fizički fenomen u osnovi elektroakustičke metode analize zvuka?

1) pretvaranje električnih vibracija u zvuk

2) razlaganje zvučnih vibracija u spektar

3) rezonancija

4) pretvaranje zvučnih vibracija u električne

cunami

Tsunami je jedan od najsnažnijih prirodnih fenomena - niz morskih valova dužine do 200 km, sposobnih prijeći cijeli ocean brzinom do 900 km / h. Potresi su najčešći uzrok tsunamija.

Amplituda tsunamija, a time i njegova energija, ovisi o jačini podrhtavanja, o tome koliko je epicentar potresa blizu površine dna i o dubini oceana u tom području. Valna duljina tsunamija određena je područjem i topografijom oceanskog dna na kojem se dogodio potres.

U oceanu valovi tsunamija ne prelaze 60 cm visine - čak ih je teško odrediti s broda ili zrakoplova. Ali njihova je duljina gotovo uvijek mnogo veća od dubine oceana u kojem se šire.

Sve tsunamije karakterizira velika količina energije koju nose, čak i u usporedbi s najjačim valovima nastalim djelovanjem vjetra.

Cijeli život vala tsunamija može se podijeliti u četiri uzastopne faze:

1) ishodište vala;

2) kretanje po prostranstvima oceana;

3) interakcija vala s obalnim pojasom;

4) urušavanje vrha vala na obalni pojas.

Da biste razumjeli prirodu tsunamija, razmislite o lopti koja pluta na vodi. Kad ispod njega prođe greben, juri s njim naprijed, ali odmah s njega sklizne, zaostane i, upadnuvši u udubinu, pomiče se natrag dok ga sljedeći greben ne pokupi. Tada se sve ponavlja, ali ne potpuno: svaki put kada se objekt malo pomakne naprijed. Kao rezultat toga, lopta opisuje putanju blisku kružnici u okomitoj ravnini. Stoga u valu čestica vodene površine sudjeluje u dva kretanja: kreće se po kružnici određenog polumjera, smanjujući se s dubinom, a translacijsko u vodoravnom smjeru.

Promatranja su pokazala da postoji ovisnost brzine širenja vala o omjeru valne duljine i dubine ležišta.

Ako je duljina generiranog vala manja od dubine ležišta, tada u gibanju vala sudjeluje samo površinski sloj.

Uz valnu duljinu od nekoliko desetaka kilometara za valove tsunamija, sva mora i oceani su "plitki", a u kretanju valova sudjeluje cijela masa vode, od površine do dna. Trenje na dnu postaje značajno. Donji slojevi (blizu dna) su jako usporeni, ne držeći korak s gornjim slojevima. Brzina širenja takvih valova određena je samo dubinom. Izračun daje formulu po kojoj možete izračunati brzinu valova u "plitkoj" vodi: υ = √gH

Tsunamiji teku brzinom koja se smanjuje sa smanjenjem dubine oceana. To znači da se njihova duljina mora mijenjati kako se približavaju obali.

Također, kada se pridonji slojevi usporavaju, povećava se amplituda valova, t.j. povećava se potencijalna energija vala. Činjenica je da smanjenje brzine vala dovodi do smanjenja kinetičke energije, a dio se pretvara u potencijalnu energiju. Drugi dio smanjenja kinetičke energije troši se na prevladavanje sile trenja i pretvara se u unutarnju energiju. Unatoč takvim gubicima, destruktivna moć tsunamija ostaje ogromna, što, nažalost, moramo povremeno promatrati u različitim dijelovima Zemlje.

Zašto se amplituda valova povećava kada se tsunami približi obali?

1) brzina vala se povećava, unutarnja energija vala djelomično se pretvara u kinetičku energiju

2) brzina vala se smanjuje, unutarnja energija vala djelomično se pretvara u potencijalnu energiju

3) brzina vala se smanjuje, kinetička energija vala djelomično se pretvara u potencijalnu energiju

4) brzina vala se povećava, unutarnja energija vala djelomično se pretvara u potencijalnu energiju

Kretanja čestica vode u tsunamiju su

1) poprečne vibracije

2) zbroj translacijskog i rotacijskog kretanja

3) uzdužne vibracije

4) samo kretanje naprijed

Što se događa s valnom duljinom tsunamija dok se približava obali? Objasnite odgovor.

Ljudski sluh

Najniži ton koji percipira osoba s normalnim sluhom ima frekvenciju od oko 20 Hz. Gornja granica slušne percepcije uvelike varira od osobe do osobe. Dob je ovdje od posebne važnosti. U dobi od osamnaest godina, sa savršenim sluhom, možete čuti zvuk do 20 kHz, ali u prosjeku granice čujnosti za bilo koju dob leže u rasponu od 18 - 16 kHz. S godinama, osjetljivost ljudskog uha na visokofrekventne zvukove postupno se smanjuje. Na slici je prikazan grafikon ovisnosti razine percepcije zvuka o frekvenciji za ljude različite dobi.

Osjetljivost uha na zvučne vibracije različitih frekvencija nije ista. To

posebno osjetljiv na srednje frekvencijske fluktuacije (u području od 4000 Hz). Kao

smanjenje ili povećanje frekvencije u odnosu na prosječni raspon oštrine sluha

postupno se smanjuje.

Ljudsko uho ne razlikuje samo zvukove i njihove izvore; oba uha rade zajedno

sposoban točno odrediti smjer širenja zvuka. Jer

uši se nalaze na suprotnim stranama glave, zvučni valovi od izvora

zvuk ne dopire do njih u isto vrijeme i djeluje s različitim pritiskom. Dospjelo

čak i ovu beznačajnu razliku u vremenu i pritisku, mozak sasvim točno utvrđuje

smjer izvora zvuka.

Percepcija zvukova različite jačine i frekvencije u dobi od 20 i 60 godina

Postoje dva izvora zvučnih valova:

ALI. Zvučni val frekvencije 100 Hz i glasnoće 10 dB.

B. Zvučni val frekvencije 1 kHz i glasnoće 20 dB.

Pomoću grafikona prikazanog na slici odredite zvuk kojeg izvora

će osoba čuti.

1) samo A 2) samo B 3) i A i B 4) ni A ni B

Koje su tvrdnje date na temelju grafikona (vidi sliku) istinite?

ALI. S godinama, osjetljivost ljudskog sluha na visokofrekventne zvukove

postupno pada.

B. Sluh je puno osjetljiviji na zvukove u području od 4 kHz nego na zvukove niže odn

viši zvukovi.

1) samo A 2) samo B 3) i A i B 4) ni A ni B

Je li uvijek moguće točno odrediti smjer širenja zvuka i

Čujemo samo šuštanje krila, a zapravo, u podzemnom samostanu zvuči monstruozni zbor... Jan Lindblad. U zemlji hoacina

Možete li zamisliti kakva bi vas užasna buka sručila da se iznenada nađete među tisućama letjelica čiji motori rade punom snagom? Vjerojatno je vrlo teško zamisliti takvu situaciju. Ali maštajmo malo. Za početak, pretpostavimo da se nalazite u špilji punoj šišmiša (ipak, ovo još nije fantazija). Recimo sada da ste, ušavši u špilju, odjednom stekli sposobnost da čujete signale u ultrazvučnom rasponu, odnosno one čija je frekvencija iznad 20 kiloherca. Da se sve ovo dogodilo, vjerojatno biste morali pretrpjeti neke prilično neugodne osjećaje. Jednostavno bi vas oglušio strašni urlik, čiji su izvor bili mali krilati stanovnici špilje. Činjenica je da glasnoća ultrazvučnih krikova mnogih vrsta šišmiša na udaljenosti od 10 centimetara od glave životinje doseže 110-120 decibela. Približno istu buku, ali u čujnom frekvencijskom području, proizvodi zrakoplovni motor na udaljenosti od 1 metar. Za usporedbu, treba napomenuti da razina glasnoće od 130 decibela i više uzrokuje bol kod osobe.

Prije nego što objasnimo nevjerojatnu sposobnost šišmiša da tjeraju tako zaglušujući plač, prisjetimo se nekih svojstava ultrazvuka.

Jedna značajka ultrazvuka je da se može emitirati u gotovo paralelnom uskom snopu, dok se zvukovi u čujnom rasponu obično emitiraju u svim smjerovima. Ovo svojstvo ultrazvuka je objašnjivo u smislu opće difrakcije valova.

Sposobnost formiranja ultrazvučnih zraka omogućuje vam fokusiranje energije signala na određeno mjesto. Intenzitet ultrazvuka raste proporcionalno kvadratu frekvencije titranja, pa je stoga povećanjem frekvencije relativno lako dobiti ultrazvuk velike snage. Međutim, pri prolasku kroz medij gubi se velika količina ultrazvučne energije, pa se signal brzo slabi.

Iz svega navedenog jasno je zašto šišmiši tako lako mogu emitirati intenzivne signale visoke usmjerenosti. Također je jasno da bi se u zraku gubili signali manjeg intenziteta, čime bi se životinje spriječile da koriste jedan od nevjerojatnih načina orijentacije u prostoru - eholokaciju.

Šišmiši su dugo bili klasični predmet proučavanja životinjske eholokacije, a njihovi "sonari" postali su možda najpopularnija tema svih vrsta članaka i publikacija o "patentima prirode". Povijest otkrića, ili bolje rečeno, proučavanje eholokacije ima gotovo 200 godina i datira iz 90-ih godina XVIII stoljeća.

Lazaro Spallanzani, sveučilišni profesor u talijanskom gradu Pavia, više nije bio mlad kada se prvi put zainteresirao za sposobnost noćnih životinja da se snađu u mraku. Među svojim kolegama, znanstvenik je u to vrijeme bio prilično poznat po svojim radovima u različitim područjima prirodnih znanosti.

Spallanzani je napravio svoje prve eksperimente 1793. godine. Prvo je ustanovio da se šišmiši slobodno kreću u mračnoj prostoriji, u kojoj su čak i takve naizgled budne noćne životinje poput sova bespomoćne. Spallanzani je odlučio da cijela tajna leži u iznimnoj oštrini vida šišmiša, koja im je omogućila navigaciju u potpunoj tami. Kako bi provjerio svoju pretpostavku, oslijepio je nekoliko šišmiša i pustio ih u divljinu. Lišene vida, životinje su savršeno letjele i čak hvatale kukce.

Spallanzani, uvjeren da šišmiši imaju dotad nepoznat osjećaj, odmah je poslao pisma kolegama znanstvenicima tražeći od njega da ponovi eksperimente i obavijesti ga o rezultatima. Mnogi od njih potvrdili su ispravnost Spallanzanijeva istraživanja. No, švicarski prirodoslovac Charles Jurin, ponavljajući pokuse koje je opisao Spallanzani, nije tu stao i napravio je još jedan korak prema otkrivanju tajne šišmiša. Ispostavilo se da ako životinjama začepite uši voskom, onda on: počinju nailaziti na prepreke. Zhurin je zaključio da šišmiši "vide svojim ušima".

Leteća lisica (Pteropus)

Spallanzani je provjerio Zhyurinove eksperimente i, nakon što ih je uvjerio u njihovu autentičnost, došao do zaključka da šišmiš: miš može dobro i bez vida, ali izgubljen: sluh neizbježno vodi u njegovu smrt. Međutim, Spallanzani nije mogao dati uvjerljivo objašnjenje za sposobnost životinja da se snalaze uz pomoć sluha. Njegovi su zaključci ubrzo odbačeni, a potom i potpuno zaboravljeni! Protivnici njegovih ideja, rugajući se "slušnoj" teoriji, podrugljivo su pitali: "ako šišmiši vide ušima, zar ne čuju očima?"

Najveći francuski znanstvenik tog vremena, Georges Cuvier, porazivši zaključke Zhurina i Spallanzanija, iznio je svoju spekulativnu teoriju. Po njegovu mišljenju, krila šišmiša su vrlo osjetljiva i mogu otkriti i najmanju kondenzaciju zraka koja se stvori između krila i prepreke. Ovu Cuvierovu hipotezu, nazvanu "taktilna teorija", prepoznali su mnogi znanstvenici i postojala je u znanosti više od 100 godina. Tijekom cijelog tog razdoblja nije dodana niti jedna svježa činjenica na pitanja o orijentaciji šišmiša. Unatoč činjenici da su se neki istraživači povremeno prisjećali brige o "teoriji sluha", njihovi eksperimenti nisu išli dalje od onih koje su već proveli Spallanzani i Zhurin.

Početkom našeg stoljeća, nakon tragičnog incidenta s transatlantskim brodom Titanic, mnogi su znanstvenici počeli razmišljati o stvaranju uređaja koji brodu osigurava alarm pri približavanju santi leda. Od ovog problema nije ostao podalje ni poznati američki izumitelj Hiram Maxim, upravo onaj čije ime nosi brzometni strojni stroj. Maxim je prvi sugerirao da šišmiši koriste zvučnu lokaciju u letu, te je predložio primjenu principa eholokacije u instrumentu za otkrivanje nevidljivih objekata. Maksimova je pogreška bila u tome što je pretpostavio da šišmiši imaju orijentacijske signale niskih infrazvučnih frekvencija, koje ljudsko uho ne čuje. Izvor takvih zvukova, prema izumitelju, mogla bi biti lepetanje krila životinja.

Tijekom Prvog svjetskog rata francuski fizičar Langevin dobio je patent za izradu uređaja za otkrivanje podvodnih objekata pomoću ultrazvučnog generatora. Godine 1920. engleski neurofiziolog Hartridge, svjestan Langevinovog rada, iznio je hipotezu da se mehanizam eholokacije kod šišmiša vjerojatno temelji na korištenju ultrazvuka. Međutim, hipoteza je ostala hipoteza, budući da eksperimentalna potvrda nije napravljena.

Stvar je konačno izašla na vidjelo tek 1938. godine. Odlučujuću ulogu u otkriću odigrala je suradnja predstavnika različitih znanosti - fizike i biologije. Nedugo prije toga, u laboratoriju Odjela za fiziku Sveučilišta Harvard, profesor Pierce konstruirao je uređaj za pretvaranje visokofrekventnih zvukova u vibracije niže frekvencije koje čuje ljudsko uho. Saznavši za postojanje detektora zvuka - tako se zvao ovaj uređaj - student biologije s istog sveučilišta Donald Griffin jednom je donio kavez sa šišmišima u Pierceov laboratorij. To su bili mali smeđi šišmiš i veliki smeđi šišmiš, rasprostranjeni u SAD-u. Kada je mikrofon detektora bio uperen u kavez, zaglušujući mlaz pucketanja pao je iz zvučnika na znanstvenike. Postalo je sasvim jasno da šišmiši emitiraju signale u frekvencijskom rasponu koji leži iznad praga ljudskog sluha.

Pierceov aparat konstruiran je na način da je, ako je potrebno, bilo moguće uspostaviti raspodjelu intenziteta zvuka po frekvencijama. Istraživanjem su Griffin i Pierce otkrili da se frekvencije zvukova koje ispuštaju šišmiši u letu leže u rasponu od 30-70 kiloherca, a najveći intenzitet signala doseže u rasponu od 45-50 kiloherca. Osim toga, znanstvenici su otkrili da životinje ne emitiraju zvukove neprekidno, već u obliku kratkih impulsa u trajanju od 1-2 milisekunde.

Ubrzo nakon toga, Griffin i Galambos proveli su niz eksperimenata u kojima su dokazali da je moguće lišiti šišmiša sposobnosti dobrog snalaženja među preprekama ne samo začepljivanjem ušiju, već i čvrstim zatvaranjem usta. Ovi eksperimenti potvrdili su hipotezu koju je jednom iznio Hartridge da šišmiši imaju signale u ultrazvučnom rasponu i da ih koriste za orijentaciju u prostoru.

Šišmiši su male pahuljaste životinje koje u sumrak vješto jure nebom.
Gotovo sve vrste šišmiša su noćne, danju se odmaraju, spuštene glave ili se skrivaju u nekoj vrsti rupe.

Šišmiši pripadaju redu Chiroptera, i čine njegov glavni dio. Vrijedi napomenuti da šišmiši žive na svim kontinentima našeg planeta, osim na Antarktiku.

Nije realno uzeti u obzir miša u letu, njihov let mahanja uvelike se razlikuje od leta ptica i insekata, nadmašujući ih u upravljivosti i aerodinamici.

Prosječna brzina šišmiša u letu je od 20-50 km/h. Ih krila imaju četke s dugim prstima spojenim tankom ali snažnom kožnom opnom. Ova membrana je rastegnuta 4 puta, bez lomova i oštećenja. Tijekom leta, miš izvodi simetrične zamaške krila, pritišćući ih snažno uz sebe, mnogo čvršće od ostalih letećih životinja, čime se poboljšava aerodinamika svog leta.

Fleksibilnost krila omogućuje Šišmišu da se trenutno okrene za 180 stupnjeva, gotovo bez okretanja. Šišmiši su također sposobni za lebdjeti u zraku poput insekata, brzo udarajući krilima.

Eholokacija šišmiša

Za orijentaciju Šišmiši koriste eholokaciju a ne po viđenju. Tijekom leta šalju ultrazvučne impulse, koji se reflektiraju od raznih predmeta, uključujući i žive (kukce, ptice), a hvataju ih ušne školjke.

Intenzitet ultrazvučnih signala koji šalje miš vrlo je visok, a u mnogim vrstama doseže i do 110-120 decibela (prolazni vlak, čekić). Međutim, ljudsko uho ih ne čuje.

Eholokacija pomaže mišu ne samo da se kreće u letu, manevrira u gustoj šumi, već i kontrolira visinu leta, lovi, lovi plijen i traži mjesto za spavanje tijekom dana.

Šišmišičesto spavaju u skupinama, unatoč svojoj maloj veličini, imaju visoku razinu socijalizacije.

Pjesme šišmiša

Među sisavcima (osim ljudi), šišmiši su jedini koji koriste vrlo složene vokalne sekvence za komunikaciju. to zvuči kao pjev ptica, ali puno teže.

miševi pjevaju pjesme tijekom udvaranja mužjaka za ženku, kako bi zaštitili svoj teritorij, da bi se međusobno identificirali i ukazali na njegov status, dok odgajaju mladunčad. Pjesme se objavljuju u ultrazvučnom rasponu, čovjek može čuti samo ono što se "pjeva" na niskim frekvencijama.

Zimi neki šišmiši migriraju u toplije krajeve, a neki zimi hiberniraju.

Očuvano stanje šišmiša

Sve europske vrste šišmiša zaštićene su mnogim međunarodnim konvencijama, uključujući Bernsku konvenciju (za zaštitu europskih životinja) i Bonsku konvenciju (za zaštitu životinja migratornih). Osim toga, svi su navedeni u Međunarodnoj crvenoj knjizi IUCN-a. Neke od vrsta smatraju se ugroženim, a neke ranjive i zahtijevaju stalni nadzor. Rusija je potpisala sve međunarodne sporazume o zaštiti ovih životinja. Sve vrste šišmiša također su zaštićene domaćim zakonodavstvom. Neki od njih su uvršteni u Crvenu knjigu. Prema zakonu, zaštiti podliježu ne samo sami šišmiši, već i njihova staništa, prvenstveno skloništa. Zato ni sanitarni nadzor ni veterinarske vlasti jednostavno nemaju pravo poduzimati bilo kakve mjere u odnosu na naselja šišmiša pronađenih u gradu, a također, po zakonu, osoba nema pravo uništavati staništa mišjih kolonija. i sami miševi.

Zanimljive činjenice o šišmišima

1. Održava se međunarodna noć šišmiša. Ovaj praznik obilježava se 21. rujna, kako bi se skrenula pozornost na probleme opstanka ovih životinja. U Rusiji se ovaj ekološki praznik obilježava od 2003. godine.

2. U jednom satu šišmiš može pojesti i do 600 komaraca, što će po težini čovjeka iznositi oko 20 pizza.

3. Šišmiši nisu pretili.

4. Šišmiši pjevaju pjesme na visokim frekvencijama.