مكان يابي صوتي در دلفین ها و خفاش ها

تحقيقات روي سونار زيستي را براي اولين بار مي توان به دانشمند ايتاليايي لازارو اسپالانزاني نسبت داد كه در سال 1773 طي آزمايشي مشاهده كرد كه خفاش ها مي توانند در اتاق كاملا تاريك به راحتي و بدون برخورد به موانع پرواز كنند و حتي خفاش هايي كه كور شده بودند هم به خوبي خفاش هاي ديگر بدون برخورد به موانع پرواز مي كنند. پنج سال بعد دانشمند سوئيسي چارلز جورين دريافت كه وقتي گوش هاي خفاش را با موم (كه عايق امواج فرا صوت است) مي پوشانند خفاش ها آشفته مي شوند و با موانع برخورد مي كنند؛ «طوري كه انگار با گوش هايشان مي بينند!».
اين آزمايشات قبل از كشف قوانين امواج فرا صوت و حتي طبقه بندي آكوستيك (صوت شناسي) به عنوان يك علم صورت گرفت. بنابراين اسپالانزاني و جورين نتوانستند يك تئوري فرمول بندي شده و دقيق براي سونار زيستي (الگوي مكان يابي صوتي زيستي) ارائه دهند تا اين كه در سال 1938 رابرت گالامبوس و دونالد گريفين از يك آشكار ساز امواج فراصوت استفاده كردند تا نشان دهند خفاش ها از طريق توليد امواج فراصوت و دريافت بازتاب امواج از محيط پيرامون مكان يابي مي كنند و اين سرآغاز تحقيقات مدرن رو سونار زيستي بود.
امروزه دانشمندان صداشناسي دريافته اند كه دلفين ها و خفاش ها يك سيستم سونار زيستي فوق پيشرفته دارند كه نه تنها به آنها قدرت مي دهد كه ببينند، حركت كنند و غذا بدست بياورند بلكه حتي مي توانند رد پاي طعمه را هم دنبال كنند. زماني به شگفتي اين شاهكار خلقت خداوند پي مي بريم كه مشاهده مي شود حتي در محيطهاي پر از نويز و پس زمينه اي كه مملو از پارازيت هاي فراصوتي است هم مي توانند تمام كارهاي خود را به راحتي انجام دهند.
گرچه در كل هر دو حيوان از سيستم هاي مشابهي استفاده ميكنند اما مواردي نظير مكان زندگي جانور نوع غذا اندازه بدن و مهارت هاي مورد نياز براي شكار و … باعث بروز تفاوت هاي جالبي در جزئيات سيستم هاي سونار زيستي اين دو حيوان شده كه در ادامه به آنها مي پردازيم .
دولفين ها و وال ها امواج فرا صوت را در سيستم تنفسي خودشان با راندن هوا در لوله هاي تنفسي توليد مي كنند. هوايي را كه از سوراخ بالايي سرشان تنفس مي كنند در لوله هاي تنفسي كه كنار لبهاي آنها امتداد پيدا كرده با سرعت حركت مي دهند كه باعث توليد امواج فراصوت مي شوند.

اما خفاش ها امواج فرا صوت را توسط حنجره شان توليد مي كنند و از طريق دهان به محيط اطراف منتشر مي كنند.
دولفين ها از طريق بيشتر نقاط سرشان امواج بازتابي را دريافت ميكنند كه البته شنوايي آن ها در نقاط روي آرواره زيرين بيشتر است ولي خفاش ها از طريق گوش هاي معمولا بزرگشان امواج بازتابي را دريافت ميكنند.
اعداد بزرگتر نشان دهنده حساسيت بيشتر نقاط مورد نظر در دريافت امواج فراصوت مي باشد و نقط سياه رنگ حساس ترين نقطه است.

هر دو حيوان فاصله شان از اشيا را از طريق ميزان تاخير موج بازتابي در رسيدن به خودشان اندازه مي گيرند و سايز و شكل اشيا را از طريق الگو هاي تداخلي امواج بازتابي از نقاط مختلف شي مورد نظر تشخيص مي دهند.
دولفين ها امواجي با طول موج بلند تر و دامنه بيشتر (در نتيجه عمق نفوذ بيشتر ) نسبت به خفاش ها توليد مي كنند. به همين دليل است كه دولفين ها چندين متر مانده به مانع آن را تشخيص مي دهند و تغيير مسير مي دهند، اما خفاش ها در چند سانتي متري مانع متوجه حضور آن شده و به سرعت تغيير مسير مي دهند. همچنين طول موج بلند تري كه دلفين ها توليد مي كنند به خاطر بزرگتر بودن موانع و غذاي آنها نسبت به خفاش ها است (كه معمولا حشره خوار هستند).
دوره (پريود) امواجي كه دولفين توليد مي كند معمولا طولاني مدت است، اما براي خفاشها بسيار متفاوت است خفاش ها به هنگام پرواز آزدانه امواج با پريود بلند توليد مي كنند اما به هنگام تعقيب و گريز براي بدست آوردن طعمه و شكار حشره اين دوره ها حتي در حد 5/0 ميلي ثانيه هم كوتاه مي شود تا به اين ترتيب رد حشره را گم نكند. اما دلفين ها معمولا چند دقيقه اي را صرف شناسايي كامل محيط اطراف ميكنند و بعد به آرامي به دنبال غذا مي گردند .
خفاش ها زاويه ديد بيشتري نسبت به دلفين ها دارند خفاش ها ميتوانند امواج را از 30 درجه فضايي تا 120 درجه فضايي توليد و دريافت كنند اما دلفين ها در بهترين حالت خود 40 تا 50 درجه ديد دارند اما به دليل حافظه خوب دولفين ها آنها معمولا با گشت زني در محل آن را تا حدودي به خاطر ميسپارند ولي خفاش ها به دليل خاصيت تعقيب و گريزي كه دارند نياز دارند كه زاويه ديد بيشتري داشته باشند.
تنها مساله اي كه باقي مي ماند دقت اين دو جانور است، كه كدام يك دقيقتر از ديگري عمل مي كند. اما مساله اين جاست كه دقت دو جانور نسبت به هم تابعي از زمان و مكان و اندازه شي مورد نظر است.
خفاش ها در زمان اندك اشيا ريز را در نزديكي خود با دقتي در حدود 70 تا 95 درصد بسته به خصوصيات فيزيكي شي مورد نظر، نظير سختي و ضخامت و … شناسايي مي كنند.
در شكل بالا ساختار آكوستيكي گوش هاي خفاش كاملا مشهود است.

دلفين ها در مدت زمان بيشتر اشيا بزرگ را در فواصل نسبتا دور با دقتي در حدود 60 تا 90 درصد بسته به محيط پيرامون شي شناسايي مي كنند كه هرچه زمان بيشتر باشد دقت بالا تر مي رود.
دانشمندان با الهام گرفتن از اين دو جانور و تركيب اين دو خصوصيت با هم ربات هايي را ساخته اند كه ميتوانند تنها با استفاده از امواج فراصوت محيط اطراف خود را چه در فواصل دو و چه نزديك به راحتي شناسايي كنند قابل به ذكر است كه ارتش ايالات متحده از نوعي از اين ربات ها در عمليات هاي برق آسا كه سربازان نياز به نقشه دقيقي از محل مورد نظر دارند استفاده مي كند.
منبع:http://www.hupaa.com
ارسال توسط کاربر محترم سایت :mohammadfakhraei