正文 海豚的超聲導航係統(1 / 1)

100多年前,一艘名叫勃利尼耳的漁輪在新西蘭海麵上迷航,不幸誤入了可怕的暗礁群中。船上的人們驚恐萬狀,一籌莫展。正在這十分危急的時刻,一隻灰藍色的海豚突然出現在船頭。隻見它搖頭晃腦,並繞船身不停地轉來轉去,似乎有“助人一臂之力”之意。處在絕望中的人們,頓時心中升起了一線希望,他們決定讓船隻跟在這隻海豚後麵,繞出暗礁群。果然不出所料,船隻順利地通過了這段危險的地段,走上了安全的航道。

海豚是一種“神秘”的海洋動物,多少世紀以來,在海員和漁民中就流傳著許多海豚領航或救人的動人故事。那麼,海豚到底是一種什麼動物?它在海洋中又是怎樣運動的呢?科學家對此進行了深入的研究。

海豚外形像魚,但卻是一種哺乳動物,屬鯨類家族中的成員。海豚的頭腦發達,如果按腦重占體重的百分比來衡量動物智慧程度的話,它的智力僅次於人,比猩猩、猴子還聰明。有人試驗,一種猴子需要經過幾百次訓練才學會的本領,海豚大約隻要20次就掌握了。

海豚的視覺很弱,而且沒有嗅覺器官,它在海洋中生活和運動,完全靠的是聲音的發射和接收。海豚有一個理想的聲音發射器官,這就是位於頭部的一個具有瓣膜的氣囊係統。當海豚浮出水麵呼吸時,瓣膜打開,空氣進入氣囊之中。需要發聲時,瓣膜關閉,用力擠壓氣囊,使裏麵的空氣衝出,氣流擦過瓣膜邊緣使之振動,便會發出聲音來。海豚的頭部有一個脂肪瘤,很像聚光用的透鏡,它能把聲音聚焦成束,像光線一樣把聲音發射出去。海豚能發出兩種不同的聲音:一種是吱吱聲或呼哨聲,這是與同類聯係或交換信息的信號;另一種是一連串快速的彈撥聲,這是用來發現和識別目標的。海豚發出的聲音頻率非常寬,大約在20萬至30萬赫之間。不過用來搜索捕獵物和發現障礙物的聲音,主要是高頻聲,特別是超聲。

海豚也有接收聲音的“耳朵”,這就是它的下顎。海豚的下顎與陸上的哺乳動物不同,其骨腔內充滿一種脂性物質,由下顎一直伸展到內耳的聽覺器官,這種結構能起到增強和傳導聲波的作用。

海豚在海洋中運動時,每秒鍾從氣囊中發出1~800個超聲脈衝來。當脈衝信號碰到目標後,反射回來並被“耳朵”所接收。根據回聲的情況的不同,海豚就能判斷出目標的性質、距離、形狀和大小。這就是海豚一套完善的超聲導航係統。

海豚的超聲導航能力是驚人的。人們把海豚的雙眼蒙住,拿一條真魚和一條同樣形狀和大小的塑料“魚”,相隔一定的距離放入池中,並且不時交換,結果發現它總是遊向真魚,而對假魚不屑一顧。海豚在海洋中能輕而易舉地探測到幾千米之外的魚群,同時能避開近在咫尺隻有頭發般粗的導線。

人們從對海豚的超聲導航的研究中受到很大啟迪。長期以來,人類對深不可測的海洋知之甚少。原因是海水對光和無線電波吸收得很厲害。因此,通過光直接來觀察海洋是不可能的,用各種無線電設備探測海洋也宣告無效。直到20世紀出現了超聲偵察裝置後,人們才真正有可能來研究海洋、了解海洋。超聲偵察裝置的工作原理和海豚的超聲導航係統差不多,主要工作部分都是一個超聲發射器和一個回聲接收器。但直到今天,人們研製的超聲偵察裝置的性能,包括它的靈敏度、作用距離、可靠性以及抗幹擾能力,都無法同海豚的超聲導航係統相比。所以,進一步深入研究海豚的超聲導航係統,將有助於改進人類現有的超聲偵察裝置的結構,提高其工作性能和工作效果。

知識點

無線電波

無線電波是指在自由空間(包括空氣和真空)傳播的射頻頻段的電磁波。無線電技術是通過無線電波傳播聲音或其他信號的技術。無線電技術的原理在於,導體中電流強弱的改變會產生無線電波。利用這一現象,通過調製可將信息加載於無線電波之上。當電波通過空間傳播到達接收端,電波引起的電磁場變化又會在導體中產生電流。通過解調將信息從電流變化中提取出來,就達到了信息傳遞的目的。

延伸閱讀

海豚智商高

海豚腦部發達不遜於靈長類。從解剖學的角度來看,海豚的腦部非常發達,不但大而且重。海豚大腦半球上的腦溝縱橫交錯,形成複雜的皺褶,大腦皮質每單位體積的細胞和神經細胞的數目非常多,神經的分布也相當複雜。例如,大西洋瓶鼻海豚的體重250千克,而腦部重量約為1500克(這個值和成年男性的腦重1400克相近),腦重和體重的比值約為0.6,這個值雖然低於人類的1.93,但卻超過大猩猩或猴類等靈長類。

海豚能按照人的意誌做出各種難度較高的雜技表演動作,顯然是一種相當聰明的海中動物。根據觀察野生海豚的行為以及海豚表演雜技時與人類溝通的情形推測,海豚的適應及學習能力都很強;但目前尚無法證明海豚運用語言或符號進行抽象的思考。不過即使沒有科學上的確鑿證據,也不能就此認為海豚沒有抽象思考能力。