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词条 舌音定位
释义

盲人用舌头发出舌音,将蝙蝠回声定位的原理应用于探路,助于行走,他们凭超人的听觉能听到回声信号,凭借听到的声音去了解周围路况,避开障碍物。

利用波在传播过程中有反射现象的原理探测物体方位和距离的方式叫“回声定位”。动物的“回声定位”是指动物通过发射声波,利用从物体反射回来的回波进行空间定向的方式,它有捕捉猎物和回避物体两种作用。根据研究已知动物界小蝙蝠亚目的几乎所有种类、大蝙蝠亚目的果蝠属、鲸目的齿鲸类(即豚类)、鳍脚目的海豹和海狮、食虫目的马岛猬科、鼩鼱科的短尾鼩、南美的油鸟、东南亚的金丝燕及有些鱼类都具有回声定位的本领。它们的体内皆有完成回声定位的天然声纳系统。声纳主要由“声波发射器”、“回声接收机”和“距离指示器”构成。在上述动物中,发现最早、研究最多的是蝙蝠的天然声纳系统,其次是海豚。

早在1793年,意大利的斯帕拉兰扎尼(Spllanzani)在他所做的对比实验中,就观察到把眼睛刺瞎或用黑布蒙住的蝙蝠仍照常飞翔,但耳朵被塞住的蝙蝠却无法正常飞行和生活。其中的奥秘直到1938年才由美国哈佛大学的克里菲恩(Griffin)揭开。他首先指明,蝙蝠自身发出的高频率声波及回声是用来导航的,并加以证明。其中有一些声波的频率高达100000赫兹。用高频脉冲检测装置可测量、证实蝙蝠在飞行中发出和接收的超声波(频率大于20000赫兹)。人耳是无法听见超声波的,但蝙蝠等却听得见。听觉是由耳、听神经和听觉中枢共同活动产生的。

蝙蝠的“超声波发射器”是声带。因种类不同,超声波有的通过口向外发射(如蝙蝠科);有的由鼻孔向外发射(如蹄蝠科和菊头蝠科)。由于蝙蝠发出的超声波频率高,即波长短,近似作直线运动,这样的声波就能从较小的物体上反射回来;而且传播范围窄、散射少,适于回声定位,因此蝙蝠能精确定位前方目标。蝙蝠的“回声接收机”是耳朵,其中外耳和中耳具有传音作用,反射波通过中耳的鼓膜径由中耳三块听小骨的机械振动传导到内耳。内耳具有感音换能作用,能将传导到内耳耳蜗的声波振动转换成听神经纤维的动作电位。神经冲动经听神经传递到大脑皮质的听觉中枢,即“距离指示枢”,产生听觉。经过听觉中枢的分析,蝙蝠一般能在1/1000秒内判断出周围物体的距离、形状、大小、性质,并迅速做出反应。由于声源的空间定位需要两耳同时听,来自一侧的高频率回波,到达两耳的回波强度、波长、时间也都具有差别。所以,一般认为蝙蝠根据从两耳接受到的回波间的差别来确定物体的距离、形状及性质;利用回波中的波长识别物体的大小。从以下事实可知,蝙蝠回声定位的速度快、精确性高,抗干扰能力强。高速摄影显示,蝙蝠在0.5秒钟之内可抓到2只苍蝇。从实验室观察记录表明,一只蝙蝠在15分钟内能捕食220只苍蝇;还能自如地穿过用直径0.1~0.2毫米细线编织的具有大小不等网眼的障碍网;还能排除实验所使用的比蝙蝠本身的超声波强100~200倍的人工干扰噪声,使正常飞翔不发生碰撞。从蝙蝠完成回声定位的声纳系统组成来看,如果蝙蝠生下时,声带、耳朵、听觉中枢三者之一有某种缺陷的话,它肯定不能存活。另一方面,尽管蝙蝠的声纳系统组成完整偶而也难以捕住飞虫。原因是一些被蝙蝠所捕食的蛾子已进化到不仅能感受蝙蝠的超声波,而且本身也产生超声波干扰蝙蝠的声纳系统,以此逃脱蝙蝠的捕捉。或者有的蛾子能释放某种蝙蝠所讨厌的化学物质,迫使蝙蝠远离。

随着蝙蝠回声定位功能的发展、进化,其发声器官、听觉器官、听觉中枢也发生了不同程度的特化。如蝙蝠的两块杓状软骨已骨化并融合在一起;控制声带的喉部肌肉也特别发达;有的种类(蹄蝠科、菊头蝠科)的鼻孔周围还长有奇特的马蹄形鼻叶,有充当扬声器的作用,可以把超声波聚成细束,因而保证了足够的发射强度和精确的方向。蝙蝠的耳朵中,由软骨组成的耳舌能以50赫兹的频率摆动。协助蝙蝠确定回波的方向。而且耳已高度特化,有大的耳蜗和扩展的、转动灵活的耳壳,听觉灵敏,能够接收由周围物体反射回来的已经极其微弱的超声波。蝙蝠的耳蜗神经核以及四叠体下丘的体积都比较大,中耳镫骨肌的活动和声音的产生有关,发声时镫骨肌收缩,减弱耳蜗对自身叫声的反应,接收回声时该肌恢复原来的状态。虽然有的蝙蝠脑重量极轻,但高度进化的听觉中枢却占有相当大的面积。

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更新时间:2024/11/16 19:46:23