蝙蝠和海豚的回聲定位術

我們人類，判斷活動或固定物體隻需用眼睛和耳朵，但如果想了解聽覺和視覺係統之外的情況，就需要借助一些特殊的裝置和設備。特別是現代航空、航海等科學技術的發展，使人們借助雷達、聲納、測距儀、望遠鏡等來拓展自己的感知空間，但這並不是人們憑空想象而發明的，而是受了一些動物的本領啟發而製造的，並且現實世界中動物們的本領要比我們的雷達和聲納靈敏的多。

蝙蝠是唯一能夠真正飛行的哺乳類動物，飛行時由口中發出超聲波，用耳朵接收定位。夜間活動，有些有原地冬眠的現象。

在黃昏或漆黑的夜裏，蝙蝠借助於他們的特殊的本領——回聲定位，在夜間高速分辨和捕捉小昆蟲。蒼蠅和果蠅等昆蟲飛行迅速，極難捕捉，而蝙蝠借助於回聲定位的本領則可以輕而易舉的捕獲它們。高速電影攝影技術中顯示，蝙蝠在半秒鍾之內就可以抓獲兩隻蒼蠅，而在實驗室的觀察中表明，一隻蝙蝠可以輕易地在十分鍾內捕獲250餘隻蒼蠅。如此迅速的捕捉本領是在黑暗中完成的，就如同好多在光亮中的動物一樣自如。研究表明，蝙蝠在進化過程中的變化極小，這表明它們對於黑暗和捕食方式是十分適應的。很少有鳥類和動物在夜間捕食昆蟲，但夜間活動的昆蟲卻不在少數。在現實中有極多的蝙蝠聚集地少蟲害、蟲災的現象。

科學家們曾做過這樣的實驗：在一間沒有一絲光線的大房間裏，橫七豎八地掛著許多繩子，上麵係著鈴鐺，然後放幾隻蝙蝠和一些飛行迅速的昆蟲。實驗結果是昆蟲被捕食了，而鈴鐺一隻都沒有響。而且在將蝙蝠眼睛完全遮住的情況下，也絲毫不影響其捕食能力。那麽，蝙蝠是怎樣如此迅速準確地捕捉昆蟲的呢?

研究表明，蝙蝠在遊弋過程中，隻發出10次／秒的脈衝，一旦接受到回聲就意味著周圍有食物或物體存在。當昆蟲等食物離蝙蝠越來越近的時候，回聲脈衝的速度就加快，有時可達200次／秒。速度加快就意味著昆蟲已經迫近，每秒傳遞的脈衝數是不會與聲音的頻率相混淆的，何況音調的頻率是可變的。例如當蝙蝠遊弋時，發出速度為10次／秒的很慢的脈衝，而頻率可調節到100000周／秒。當檢測到有昆蟲存在時，這個頻率就會下降到40000周／秒。當目標靠近時，就變成大約30000周/秒～20000周/秒。這個現象表明，蝙蝠在使用一個方法，以確定它聽到的回聲是它自己發出的，而不是其他的聲音或其他蝙蝠發出的。這是依靠其自身係統在頻率和脈衝效能方麵的控製來完成的。

蝙蝠對於方向的判斷也是非常奇妙的，其運用的方式雖和人類與其他哺乳動物有相似之處，卻要靈敏和準確的多。它把進入兩耳的聲音進行比較，並在大腦相的聽覺神經中樞以幾千分之一秒的速度進行分析。如果把蝙蝠的一隻耳朵塞住，就隻能回避較大的阻礙物，如果長期塞住或使其耳朵發生長久性的損傷，它就會因為抓不到昆蟲而餓死。若將蝙蝠的嘴強行封閉也會出現相同的情況，這表明其聲波發出係統是在嘴部，而接受係統是靠耳朵完成的。塞住嘴時，它的回聲係統就會被破壞，所以咽喉有傷的蝙蝠不但會餓死，而且會撞在障礙物上身亡。

蝙蝠的捕食能力很強，但它們正趨向滅亡。昆蟲的毒素殺死了它們。木材保護藥劑在它們冬眠的時候將它們藥死在天棚上，但首先是人類的愛整潔的觀念大批地殺死它們。那些蝙蝠喜歡在裏麵居住的空心老樹，都被伐掉了，廢墟被拆除或者經重修變得嚴絲無縫了。拯救蝙蝠可能到了最後時刻，因為它們都非常忠誠於地點，它們從哪兒消失，就很難再回來。蝙蝠的滅絕將對人類輻射技術的研究造成巨大的損失。

另外，生活在海裏的海豚和鯨魚也利用回聲定位來辨別物體的距離。

海豚，魚類，鯨目，海豚科。

身體長度均小於4米，有吻突，背鰭有或無，尾鰭的中央後緣有缺刻，上、下頜均生有較多的圓錐形齒，脊椎的數目較多，頸椎一般有兩個愈合。

喜歡群集生活，經常浮出水麵嬉水，受到驚擾時不散開，遊泳時可以躍出水麵達2米多r—有較強的戀群性，同伴受傷決不離開。多於春季繁殖，出生時的幼體長1.3米左右，生殖間隔期1.5～2

年，胎生，哺乳，主要分布於亞熱帶各個海洋。

海豚能聽到的聲音範圍不如蝙蝠那麽大，但它在水中能對頻率高達170000周／秒的聲音發生反應。很可能海豚的腦比任何蝙蝠的大腦的辨別能力更強，因為它必須有條理的收集來自物體、其他生物、海底和海麵以及自身周圍的水流的回聲，同時也收集來自海麵波浪和航船上機器的回聲，並對這些回聲逐一進行譯碼、分析和識別。

在水上人們常能聽到海豚發出可任意控製的三種不同的聲音：嘰嘰的叫聲和呼哨聲是與同類通訊聯係的信號，而變化多端的哢噠聲是用來進行回聲定位的。後者以每秒1～800次的脈衝進行傳播，最短的持續時間大約是千分之一秒。在音調上，這聲音變化在20～ 170000周之間。低頻聲音比高頻聲音傳播得更遠，所以要識別近距離的捕獲物或判斷黑暗中的障礙物，多半是發出高頻聲音。海豚根據回聲的不同，就能判斷它所遇到的魚的大小和種類。甚至在完全黑暗的情況下，也能辨別出大小隻有1／4寸(約6．4毫米)差別的兩個物體，並能檢測出一個直徑小於1／6寸(約4．3毫米)的障礙物。海豚還能避免與放在它通路上的看不見的玻璃板或塑料板相碰撞，它也不會被人為的聲音所迷惑，仍然清晰地記錄著它自己所發出的聲音的回聲。

當海豚到處遊弋時，大約每隔20秒鍾發出一個突然的聲音。一旦這個聲音返回，它就發出連續的聲音來尋找反射源。如果這反射源是食物，海豚就一邊靠近它，一邊在一個10度的幅度內左右搖擺進行觀察，直到找到反射源為止。在平時，任何一個輕微的潑濺聲都將引起海豚的探究行為。

最值得注意的是，由於海豚的外耳是閉塞的，鼓膜和聽骨也很簡單，所以它的聽覺方式必然與陸地動物不同。外來的聲音是通過身體組織和顱骨到達中耳，這就意味著海豚在水中能良好地聽到聲音，但在空氣中就不然了。中耳和內耳是一個獨立的複合物，其聽神經是極靈敏的，若與其他動物相比，它的整個聽覺機製已發展到很高的水平。與大多數陸地動物相反，海豚大腦中的聽覺中樞比視覺中樞大四倍。海豚聽覺機能之靈敏似乎是不可思議的。正如人們的視覺能區別相差極其微小的距離、大小、顏色、形狀和亮度一樣高超。有時我們可以把注意力集中在像一粒沙子這麽小的物體上，而不顧視野中沙子周圍的任何其他東西。同樣道理，海豚在各種複雜的聲音中，隻傾聽它熟悉的回聲。但當新的聲音突然出現時，它也能像人那樣立刻警覺，並迅速改變自己的注意範圍。

鯨魚是海豚科中的大漢，像海豚一樣，它產生50～80000周／秒的高頻聲音和哢噠聲，帶著這些聲音航行能避開障礙物。鯨魚的叫聲與海豚發出的口哨聲不一樣，它似乎是以迅速而重複的嘎嘎聲進行通訊聯係，用每秒500～2000次速度的哢噠聲來進行回聲定位。當它遊弋時，似乎對低頻回聲特別注意，因為這種回聲將帶來遠距離的信息，但當鯨魚迫近捕獲物時，則對較高頻率產生反應，由此來確定正在靠近自己的是什麽東西。