Материал: Основные механизмы излучения звуков в животном мире

Дельфины, несомненно, общаются друг с другом. Когда дельфин издает короткий унылый свист, а за ним свист высокий и мелодичный, это означает сигнал бедствия, и другие дельфины немедленно приплывают на помощь. Детеныш всегда отвечает на адресованный ему свист матери. Когда дельфины рассержены, они "лают", а тявкающий звук, издаваемый только самцами, как полагают, привлекает самок .

Таким образом,наиболее интересными по своей частоте в животном мире являются инфразвук и ультразвук:

) Ультразвуковая локация. У летучих мышей и целого ряда других животных выработался своеобразный механизм ориентировки с помощью ультразвуковой локации. Сущность ее заключается в улавливании при помощи очень тонкого слуха отраженных предметами звуков высокой частоты, издаваемых голосовым аппаратом зверька.

Распространение ультразвука - это процесс перемещения в пространстве и во времени возмущений, имеющих место в звуковой волне.

Звуковая волна распространяется в веществе, находящемся в газообразном, жидком или твёрдом состоянии, в том же направлении, в котором происходит смещение частиц этого вещества, то есть она вызывает деформацию среды. Деформация заключается в том, что происходит последовательное разряжение и сжатие определённых объёмов среды, причём расстояние между двумя соседними областями соответствует длине ультразвуковой волны. Чем больше удельное акустическое сопротивление среды, тем больше степень сжатия и разряжения среды при данной амплитуде колебаний.

Частицы среды, участвующие в передаче энергии волны, колеблются около положения своего равновесия. Скорость, с которой частицы колеблются около среднего положения равновесия называется колебательной скоростью. Колебательная скорость частиц изменяется согласно уравнению:

где V - величина колебательной скорости;

U - амплитуда колебательной скорости;

f - частота ультразвука;

t - время;

G - разность фаз между колебательной скоростью частиц и переменным акустическим давлением.

Амплитуда колебательной скорости характеризует максимальную скорость, с которой частицы среды движутся в процессе колебаний, и определяется частотой колебаний и амплитудой смещения частиц среды. На явлении отражения основана ультразвуковая диагностика. Отражение происходит в приграничных областях кожи и жира, жира и мышц, мышц и костей. Если ультразвук при распространении наталкивается на препятствие, то происходит отражение, если препятствие мало, то ультразвук его как бы обтекает.

Неоднородности организма не вызывают значительных отклонений, так как по сравнению с длиной волны (2 мм) их размерами (0,1-0,2 мм) можно пренебречь. Если ультразвук на своём пути наталкивается на органы, размеры которых больше длины волны, то происходит преломление и отражение ультразвука.

Наиболее сильное отражение наблюдается на границах кость - окружающие её ткани и ткани - воздух. У воздуха малая плотность и наблюдается практически полное отражение ультразвука. Отражение ультразвуковых волн наблюдается на границе мышца - надкостница - кость, на поверхности полых органов.

Если в среде имеются неоднородности, то происходит рассеяние звука, которое может существенно изменить простую картину распространения ультразвука и, в конечном счете, также вызвать затухание волны в первоначальном направлении распространения.

Под глубиной проникновения ультразвука понимают глубину, при которой интенсивность уменьшается на половину. Эта величина обратно пропорциональна поглощению: чем сильнее среда поглощает ультразвук, тем меньше расстояние, на котором интенсивность ультразвука ослабляется наполовину.

Учащая ультразвуковые импульсы и улавливая их отражения, летучая мышь способна определять не только наличие предмета, но и расстояния до него и т.п. Такя локация почти полностью заменяет слабо развитое зрение. Сходного типа устройство имеется и у китообразных, способных передвигаться в совершенно непрозрачной воде, не наталкиваясь на препятствия. Достаточно хорошо изучен своеобразный ультразвуковой язык дельфинов. Однако единого мнения ученых о нем пока не существует, возможно, это связано с некоторой неадекватностью подхода к анализу этого явления. Изучаются, главным образом, свисты дельфинов, тогда как для передачи информации гораздо перспективнее локационные сигналы.

Эхолокация создала предпосылки для возникновения уникальной системы коммуникации, недоступной другим животным.

Владея в совершенстве своим звукогенератором, имея склонность к звукоподражанию, китообразные, видимо, используют для передачи информации имитацию эхосигналов, отраженных от окружающих предметов, чтобы сообщить о них членам своего стада. Целый ряд наблюдений подтверждает это предположение. Дельфины азовки особенно широко применяют для общения сигналы, напоминающие локационные посылки.

Использование для передачи информации копий эха от локационных посылок должно сделать общение очень полным, очень конкретным и обеспечить передачу друг другу огромного объема информации.

Локационная посылка, вернувшись к дельфину слабым эхом, содержит об отразившем ее предмете достаточно полную информацию. Почему бы теперь дельфину не повторить этот эхосигнал, но уже громко, чтобы слышало все стадо. Зачем им особый язык, когда эхолокатор одинаково пригоден и для зондирования окружающего пространства с целью получения о нем информации, и для широкого распространения полученной информации путем копирования эха?

Применение эхолокации для общения может сочетаться со специальными коммуникационными сигналами. У дельфинов обнаружены свистовые сигналы, названные опознавательными.

Зоологи считают, что это собственное имя животного. Отсаженный в отдельное помещение дельфин непрерывно генерирует свои позывные, явно стремясь установить звуковой контакт со стадом. Опознавательные сигналы разных дельфинов отчетливо различаются.

Иногда животные генерируют "чужие" позывные. Что это значит? Может быть, " интеллигенты" моря, как попугаи передразнивают друг друга. А возможно, что члены стаи с помощью чужих позывных окликают своих товарищей, приглашая на "беседу" вполне определенных животных.

Инфразвук - это звуковые колебания с очень низкими частотами (меньше 16 Гц), человеческое ухо не способно его слышать. Для инфразвука не помеха даже сотни километров.

Некоторые морские животные задолго узнают о приближении бурь. Объясняется это их способностью слышать недоступные человеку звуки очень низких частот, которые возникают благодаря трению волн о воздух.

Такая способность есть, например, у медузы. "Инфраухо" медузы представляет собой стебелек, оканчивающийся шаром с жидкостью, в которой плавают камешки, опирающиеся на окончания нерва. Первой воспринимает "голос" шторма колба, наполненная жидкостью, затем через камешки этот "голос" передается нервам. Созданный человеком прибор, имитирующий орган слуха медузы, оповещает о наступлении шторма световым сигналом и указывает его мощность.

Инфразвуки, прекрасно распространяясь в воде, помогают китам и другим морским животным ориентироваться в толще воды. Слоны используют его для общения, жирафы - для поиска своих сородичей, а тигры - для поимки добычи. Оказалось, что эти полосатые хищники способны издавать звуки очень низкой частоты, которые вводят жертву в состояние транса.

Тигриный рев может мгновенно ввести другое животное, а также и человека в состояние временной каталепсии. К таким выводам пришли зоологи, которые изучали поведение тигров во время охоты.

Ученые исследовательского Института Зоологии в штате Северная Каролина обнаружили, что рев тигра может быть настолько низким по частоте, что человеческое ухо не способно его услышать. Однако при этом животное издает инфразвуки, которые воздействуют на психику жертвы. И как следствие, жертва впадает в состояние, сходное с параличом.

И хотя эффект длится считанные секунды, хищник успевает наброситься на жертву и убить ее. Было также установлено, что тигры могут рычать таким образом и во время движения, что дает им возможность отвлечь внимание потенциальной добычи.

Вывод

Велико разнообразие звуков в мире животных. Голосовые аппараты птиц принадлежат к типу духовых «музыкальных» инструментов, звук в них образуется за счёт движения воздуха, выдыхаемого из лёгких. Особенно интересны голосовые аппараты птиц. Например, пение канарейки по громкости сравнимо с голосом человека, хотя по массе канарейка составляет менее 0,001 его массы. У птиц имеется не одна гортань, а две: Верхняя, как у всех млекопитающих и, кроме того, нижняя, причём главная роль в образовании звуков принадлежит нижней гортани, устроенной очень сложно и разнообразно у разных видов птиц

Голосовой аппарат млекопитающих мало отличается от голосового аппарата человека, но последний богаче тоном.

Лягушки обладают весьма громкими и разнообразными голосами. У некоторых видов лягушек имеются интересные приспособления для усиления звука в виде больших шарообразных пузырей по бокам головы, раздувающихся при крике и служащих сильным резонатором. Звучание насекомых вызывается чаще всего быстрыми колебаниями крыльев при полёте (комары, мухи, пчёлы). Полёт того насекомого, которое чаще машет крыльями, воспринимается нами как звук большей частоты и, следовательно, более высокий.

У некоторых насекомых, например, кузнечиков, встречаются специальные органы звучания - ряд зубчиков на задних ножках, задевающих за края крыльев и вызывающих их колебания. У некоторых жуков получаются довольно громкие скрипучие звуки при трении сегментов брюшка о твёрдые надкрылья. Звучащий аппарат цикад также приводится в действие колебаниями брюшка. В отличие от голосовых аппаратов позвоночных органы дыхания насекомых совершенно не имеют отношения к процессу дыхания.

Наиболее интересными являются ультразвуковые волны ,с помощью которых общаются дельфины в толще воды и инфразвук ,который отдельные животные могут не только улавливать и различать(медузы),но и издавать низкочастотные волны (львы).

Список используемой литературы

.     Яворский Б. М., Детлаф А. А., «Справочник по физике.» - М.: «Наука», 2008. - 846 с.

.     Лепендин Л. Ф., «Акустика.»

.     Панов Е.Н. Сигнализация и "язык" животных. М., 1976.