Ako sa človek v delfín echolokačních signálov

Dolphin má nedosiahnuteľné pre umiestnenie umelých zariadení účinnosť sonaru. Ten lotsiruetsja peletu, ktorá spadla do vody na vzdialenosť 15m- pojmy veľkosti rovnakého tvaru, ktoré sa líšia o niekoľko percent, ich materiálovo rozlišuje ako tomografu detaily vnútornej štruktúry predmetov vo vode alebo vo vrstve blata, ich tvar a ďalšie parametre, detekuje jedlé ryby tri kilometre, a sa líši od tej, ktorá nejde do jedla.

Toto je dosiahnuté pomocou systému dokonalosť sonar-mozog. Obrázok znázorňuje veľmi schematicky funkčné štruktúra delfín sonar.

Video: kosatky ukázať na Floride

By echolokačních signálov delfíny, vedci boli schopní zistiť, ako títo morské cicavce "vidieť" osoba vo vode. Sonar signály zaznamenané podvodné mikrofóny boli transformované do obrazov. Uvádza sa podľa Daily Mail.

A to je, ako to vyzerá ...

Štúdia bola vykonaná v delfináriu v Puerto Aventuras (Quintana Roo, Mexiko). Potápač Jim McDonough (Jim McDonough) kladený na hmotnosti pásu a aktívne vydychovaného vzduchu. Bolo rozhodnuté nepoužívať potápačská výbava, ako bubliny z nej by mohli ovplyvniť výsledok experimentu. Signály (mikrofón zaznamenané na echo signálov z delfína smerujúce McDonough) boli prevedené na britský vedec John Stuart Reed (John Stuart Reid) - špecialista akustické fyzika CymaScope zvuk tvorca zobrazovacie zariadenia.

Základným princípom zariadenia - transformácia zvukových vibrácií v kolísanie vody. Najprv vedci vložený sekvenciu ultrazvukové echolocation Dolphin signálov CymaScope, vkladanie fotoaparátu v móde reprodukcie videa. Na vodnej hladine, videli nejakú zvláštnu formu. Potom prišli videa späť, snímku po snímke a po chvíli videla nejasnou siluetu muža. Počítačové spracovanie obrazu prináša nové diely (najmä vedci boli schopní vidieť opasok McDonough).

Skôr (v roku 2012), a to rovnakým spôsobom biológovia zistili, ako zvieratá vnímajú neživé objekty.

Tak echolocation umožňuje delfíny "vidieť" nielen tiene objektov, ale obrysy povrchu. "Myslíme si, že delfíny môžu používať zvuk vizuálne jazyk - jazyk obrazov, ktoré zdieľajú so sebou (echolokačních signálov, ktoré kódujú fotografie - na vedomie," "Lenta.ru)," - povedal autor štúdie Jack Kassevits (Jack Kassewitz).

A teraz poďme preskúmať podrobnosti o tom, ako to funguje.

Video: Rosnefť preskúmať offshore Čierneho mora

Nosová potrubie (1), prebiehajúce od blowhole ľahko pripojiť tri páry vzduchové vaky (2), ktoré tvoria dutinu obklopenú systémom radiálnych svalov.

Membrány sa nachádza na križovatke vriec s nosovej, keď vzduch fúka z ľavej časti vaku doprava alebo naopak vytvárať ultrazvukové vibrácie, ktoré sú zamerané pomocou reflektora (3), ktorý je parabolický vybrania v prednej časti lebky a akustické šošovky (4), ktoré predstavujú útvar mastných obklopený svalového systému, ak je to potrebné, mení svoj tvar, a tým aj ohniskovú vzdialenosť.

To vytvára ultrazvukový lúč (5), pričom frekvencia a smerovú charakteristiku, ktoré sa môže líšiť. Z sa nachádza objekt 6 rozptyľuje žiarenia dopadajúceho na ňom a je vnímaný anténneho systému v troch oblastiach (7), usporiadaných na kožu a mandibulárnej rastruma delfina.Eti akustického poľa vytvorené receptory kože s hustotou rozdelenie asi 600 jednotiek na 1 štvorcový cm a sú v skutočnosti priestorová holografický prijímací systém.

Táto schéma je čisto subjektívne. Samotný tvar jej prvkov je oveľa ťažšie. Avšak, zobrazenie týchto anatomických detailov by skomplikovalo len pochopenie princípu systému.

Poďme urobiť malú odbočku. Rýchlosť pohybu delfína vo vode môže dosiahnuť velichiny50-60 km / h, čo je oveľa väčšia ako energia potenciálna svalu. Prvýkrát túto skutočnosť poukázal John Gray.

On ukázal, že efektívna pevný identické veľkosti a tvare delfína by musel vynaložiť na prekonanie asi sedemkrát väčšiu schopnosť odolávať vode, než tá, ktorú má.

Tento fakt, ktorý neskôr prijal meno "Grayova Paradox", vzhľadom na to, že koeficient ťahať v laminárnom prúdení sú výrazne nižšie ako v turbulentné.

Vysvetliť paradoxné Grey zvláštne štruktúru a funkciu pokožky hydrofóbne a tlmiace vlastnosti, a mechanizmus motora, ako je napríklad koža, a celé telo delfína.

Po prvé, je povrch kože je úplne hladký a má hydrofóbne-skupenstvo (kde delfín vystupuje žiadne kvapky vody na koži). Hladkosť povrchu zaisťuje jeho stálu aktualizáciu, opadávaním odumretých častí, ktoré chránia proti znečisteniu, takže charakteristické morských plavidiel a mnohých obyvateľov morí. Ide o fázu prvú ochrana, ktorá poskytuje minimálny koeficient trenia.

Druhý stupeň poskytuje ochranu zhášacej médium vodnej jemného mierky tlakové pulzácie prognostický tvorbu turbulencie.

Za týmto účelom, epidermis sa skladá z dvoch vrstiev: vonkajšia tenké a ležiacu pod alebo trnový výhonok. Výhonkov trnový vrstva obsahuje pružné bradavky dermis, ktorá zaistí spoľahlivú záberu s tlmičom - vrstvu tuku, prestúpený husté plexus kolagénu a elastínových vlákien.

Prvý a druhý stupeň - pasívne.
Pod vrstvou tuku je vrstva vyvinutý systém podkožných svalov a ciev. Ide o tretiu úroveň ochrany.

Pracuje etapa tretia ochrana je nasledujúci. Dôležitou podmienkou pre udržanie laminárne (irrotational toku) je prítomnosť pozdĺžne záporného tlakového gradientu, ktorý zabraňuje tvorbe vírov. Potom, čo v ľubovoľnom mieste v koži tendenciu tvoriť kladný gradient Muskulatúrny nasýtený s krvou vrstvy sa ihneď zmení tvar povrchu Dolphin tela na vhodnom mieste tak, že eliminuje túto tendenciu. Jedná sa o aktívnu svalovo-hydraulické ochrany.

Informácie o tlakového poľa na zodpovedajúce receptory, ktoré pokrývajú celé telo delfína. Jedným z hmatových receptorov u zvierat aj ľudí sú vlasy. Dolphin, prišla o vlasy v priebehu jej vývoja, transformovaný, čo z nich zostalo v týchto receptorov. Field-dávať voda, ktorá tečie okolo ných analyzovala príslušnej časti mozgu a dáva príkazy autonómneho nervového systému, riadiaceho systému, svalov a kostí.

Rovnakú úlohu v udržiavaní laminárneho prúdenia v tele delfína hrá chvostom časť, ktorá pohyb vytvára negatívny tlakový gradient. Ide o štvrtý stupeň ochrany.

Ak je to nevyhnutné, aby sa dosiahlo čo najvyššiu možnú rýchlosť delfín, napríklad pred skoku vysokom, že zahŕňa "prídavného spaľovania", otáčaním kožu v dodatočnej motora. Pri vysokej rýchlosti natáčaní jasne vidieť, ako sa telo Dolphin prebieha v smere priečnom chvost "zvlnenie" kože výstupkov, ktorá je ďalšou vrtule mechanizmus.

Teda, všetky delfína je motor na najvyšší stupeň dokonalosti, schopnosť pohybovať sa veľkou rýchlosťou, zatiaľ čo je v úplne laminárnom prúdení.

To znamená, okrem iného, ​​že nemal tok a hluk, ktorý je tak bohatý na morské strojárskych zariadení.

A teraz, dokončiť robiť ustúpiť a vrátiť sa na sonar, pretože vedel, že delfínej pohybuje bez vytvárania hydrodynamický hluk.

Všetky ľudské telo je pokryté hustou sieťou hmatových receptorov. Receptory dotyk a tlaku (mechanoreceptory) v ľudskej koži viac ako 600 tisíc. Tento Pacini a Meissner krvinky a disky Merkelovej.

Mechanoreceptory vnímať, vrátane vibrácie a zvuku. Tá nie je ich hlavným cieľom - na tento účel existujú uši. Avšak, tam sú prípady, keď dieťa nepočujúcich a položil ruky na stôl alebo dať si nohy na zem, môže počúvať hudbu.

Delfíny mechanoreceptory, zdá sa, že oveľa viac než človek. V procese vývoja, ktoré sa premenili mnoho tisíc hydrofónov, pokrývajúci celé telo delfína. V dôsledku toho je povrch Dolphin telo je veľmi vyvinutá multifunkčný anténa prístroj pracujúci vo frekvenčnom rozsahu od niekoľkých hertzov do 200 kHz s veľmi nízkou hlučnosťou a vytvára buď jedinečnú vyhodnocovacieho prístroja - mozog.

Inými slovami, všetky Dolphin telo - perfektné akustické oko, ktorý môže pracovať ako v aktívnom a pasívnom režime s okrúhlym viditeľnosť a schopnosť koncentrácie maximálne rozlíšenie v požadovanom smere.

Rozdiel medzi optickým a akustickým oka je len to, že v prvom prípade sa informácia analýza je založená na zákonov geometrické optiky, a druhý - na základe akustických zákonov holografie.

Systém šošoviek je jediným informácie, ktoré môžu byť získané z jedného z receptoru, je amplitúda akustického tlaku. Holografický zobrazovací systém sa používa ako amplitúdou a fázou. Vzhľadom k tomu, holografické anténa nesie veľa informácií z každého z receptora, výsledné obrázky sú viac informatívne. Okrem toho, pretože receptory pokrývajú celé telo delfín, tj. Anténa má maximálnu veľkosť, rozlíšenie, a to má maximálnu dosiahnuteľnú hodnotu.

Na základe vyššie uvedeného, ​​vezmeme do úvahy všeobecné schéma delfín sonar systému.

Dolphin ako gidroakusticheskayasistema prijímacie emitujúcej.

Prvý subsystém - uši (1), doplnený o zariadenie tretej prijímacej - dolná čeľusť. Poskytuje všeobecne príjem komunikačných signálov, ale tiež poskytuje funkcie podvodného situácie.

Druhý subsystém - všetky typy zvukov v rozsahu 10 Hz - 196 kHz. Jeho emisné oblasť (2).

Tretia subsystém - systém krátkeho dosahu sonaru pracuje v zóne (3) a používa najviac vysokofrekvenčný sonar signaly.Te rovnaké receptory, ktoré sú distribuované s vysokou hustotou na čelnej strane s nižšou hustotou sa nachádza na povrchu celého tela a delfín forme násobok širokopásmový sonar prijímacia anténa s kruhovým vyžarovací diagram (4).
Tento subsystém poskytuje krytie holografický príjem podvodného prostredia, pracujúci v oboch aktívnych a pasívnych režimov, ako aj doplnky prácu prvého subsystému.

Dolphin možno vnímať Zvuky také frekvenciu, že nemôže hrať, na rozdiel od suchozemských cicavcov a ľudí, ktorí počujú zvuky, ale také frekvenciu, ktorá sa zverejňujú.

Dolphin sonar má niekoľko informačných systémov čiastočne prekrývajú a pracujú parallelno.Razdelenie prichádzajúce informácie a jej čo-spracovanie sa vykonáva v napájacím káblom, v reálnom čase.

Video: Garbage vstúpil do podsvetia chyže

Významná zlepšenie pomeru signál / šum a smerový príjem zlúčeniny, ktoré poskytujú vysoké priestorové rozlíšenie s okrúhlym viditeľnosti, ktorá je udržiavaná ako v aktívnom a pasívnom režime, ktorý je nedostupný pre zariadenie.

Zo získaných informácií je kódovaný mozgu, zrejme v podobe štyroch trojrozmerných obrazov (tri priestorové a jedna frekvencia).
Pre delfína informácie sonar kanál je oveľa viac než len víziu pre človeka. Ostatné zmysly hrať podpornú úlohu.

Čo delfín s využitím ich sonar systém?

Vidí povrchu, pozri spodná časť so všetkými detailmi jeho štruktúry, vrátane detailov podkladových vrstiev zásobníka hornín vidia predmety ležiace na dne, vrátane ležiace hlboko v Ile-pozri vlastnosti každého objektu, jeho veľkosť, tvar, materiálové charakteristiky, vnútorné zariadenie.

Nemôže "povedať" o nejakej konkrétnu tému, ak predtým ho nevidel. Avšak ak sú dva vzájomne podobné objektu, to je v určitom tréningu, možno odlíšiť od seba ľubovoľný parameter: veľkosti, tvaru, materiálu, na u-Licia ruší vnútri, veľkosť a tvar týchto dutín, atď.

Vidí všetko okolo neho plávajúcich objektov (všeobecne, ako to bolo "periférne videnie"), a ak ho niečo zaujalo, že sa sústredí na závažnosti jeho zvukovej vízie. Mimochodom, keď delfín plávať alebo chcete vidieť niečo, to robí pohyby hlavy, veľmi podobné pohyby osoby žiakov v podobných situáciách.

Niekoľko jednoduchých príkladov. Dolphin rozlišuje dva v tvare a veľkosti subjektu úplne identické, ale tiež jedna - z ocele, - z dvoch zhodne upraveného latuni- pevné oceľové guľôčky, ktoré sa líšia v priemere o 2-3%, - dvoch identických uzatvorené hrubostenné dutého valca, dutinu, ktorá čiastočne naplní vodou, ak je rozdiel hladín v nich spoločne stavlyaet 3-4 mm, a tak ďalej.

Zložitejšie príklad. Ak je voda plávajúce pár ľudí, medzi nimi aj znak delfína, bude delfín plávať mu to, či známosť má pozitívny konotáciu. Pokiaľ kúpanie v rovnakom čase, a to aj na veľkú vzdialenosť, niekoľko známych ľudí, trénovaný delfín plávať v prípade prijatia príkazu na presné, ktorým bude poskytnutá.

Ako sa to stalo? Každý objekt je podvodná sonar transformátor poľa v okolitom priestore. Na niektorých frekvenciách prevláda odrazené vlny, dopadajúce na objektu do určitej - absorpcie. Fázový posun nastane a meniace sa interferencie polia štruktúru, ktorá je predmetom absorbovaného akustickej energie spätne vyžiarených je na svoje vlastné rezonančné frekvencie, atď

Každý Dolphin sonar emitované radarom vyslaný impulz odrazené od objektu obsahuje informácie o svojej polohe, veľkosti a tvaru (v uhle a času príchodu ozvena vĺn). Energia impulzu, ktorá má tvar funkcie delta, stimuluje celé spektrum prirodzených rezonančných frekvencií objektu, ktorý vytvára jedinečnú akustický obraz.

Základné informácie delfín sonar poskytovať aktívny front (vysoké rozlíšenie) a kruhové (hrubé rozlíšenie), rovnako ako pasívny stereofónny príjem sluchové okolité akustických polí.

Ale to je možné a predstavuje určitý prínos pre holografické systém pracujúci v pasívnom režime (bez vlastného osvetlenia) na základe narušenie objektov rušivých polí pri rôznych frekvenciách vytváraných externými zdrojmi ako koherentné a širokopásmové vyžarovanie pozadia.