Jak se člověk v delfín echolokačních signálů

Dolphin má nedosažitelné pro umístění umělých zařízení účinnost sonaru. Ten lotsiruetsja peletu, která spadla do vody na vzdálenost 15m- pojmy velikosti stejného tvaru, které se liší o několik procent, jejich materiálově rozlišuje jako tomografu detaily vnitřní struktury předmětů ve vodě nebo ve vrstvě bláta, jejich tvar a další parametry, detekuje jedlé ryby tři kilometry, a se liší od té, která nejde do jídla.

Toho je dosaženo pomocí systému dokonalost sonar-mozek. Obrázek znázorňuje velmi schematicky funkční struktura delfín sonar.

Video: kosatky ukázat na Floridě

By echolokačních signálů delfíni, vědci byli schopni zjistit, jak tito mořští savci „vidět“ osoba ve vodě. Sonar signály zaznamenané podvodní mikrofony byly transformovány do obrazů. Uvádí se podle Daily Mail.

A to je, jak to vypadá ...

Studie byla provedena v delfináriu v Puerto Aventuras (Quintana Roo, Mexiko). Potápěč Jim McDonough (Jim McDonough) kladen na hmotnosti pásu a aktivně vydechovaného vzduchu. Bylo rozhodnuto nepoužívat potápěčská výbava, jako bubliny z ní by mohly ovlivnit výsledek experimentu. Signály (mikrofon zaznamenané na echo signálů z delfína směřující McDonough) byly převedeny na britský vědec John Stuart Reed (John Stuart Reid) - specialista akustické fyzika CymaScope zvuk tvůrce zobrazovací přístroje.

Základním principem zařízení - transformace zvukových vibrací v kolísání vody. Nejprve vědci vložen sekvenci ultrazvukové echolocation Dolphin signálů CymaScope, vkládání fotoaparátu v módu reprodukce videa. Na vodní hladině, viděli nějakou zvláštní formu. Pak přišli videa zpět, snímek po snímku a po chvíli viděla nejasnou siluetu muže. Počítačové zpracování obrazu přináší nové díly (zejména vědci byli schopni vidět opasek McDonough).

Dříve (v roce 2012), a to stejným způsobem biologové zjistili, jak zvířata vnímají neživé objekty.

Tak echolocation umožňuje delfíni „vidět“ nejen stíny objektů, ale obrysy povrchu. „Myslíme si, že delfíni mohou používat zvuk vizuální jazyk - jazyk obrazů, které sdílejí s sebou (echolokačních signálů, které kódují fotografie - na vědomí,“ „Lenta.ru),“ - řekl autor studie Jack Kassevits (Jack Kassewitz).

A teď pojďme prozkoumat podrobnosti o tom, jak to funguje.

Video: Rosněfť prozkoumat offshore Černého moře

Nosní potrubí (1), probíhající od blowhole snadno připojit tři páry vzduchové vaky (2), které tvoří dutinu obklopenou systémem radiálních svalů.

Membrány se nachází na křižovatce pytlů s nosní, když vzduch fouká z levé části vaku doprava nebo naopak vytvářet ultrazvukové vibrace, které jsou zaměřeny pomocí reflektoru (3), který je parabolický vybrání v přední části lebky a akustické čočky (4), které představují útvar mastných obklopen svalového systému, pokud je to nutné, mění svůj tvar, a tím i ohniskovou vzdálenost.

To vytváří ultrazvukový paprsek (5), přičemž frekvence a směrovou charakteristiku, které se může lišit. Z se nachází objekt 6 rozptyluje záření dopadajícího na něm a je vnímán anténního systému ve třech oblastech (7), uspořádaných na kůži a mandibulární rastruma delfina.Eti akustického pole vytvořené receptory kůže s hustotou rozdělení asi 600 jednotek na 1 čtvereční cm a jsou ve skutečnosti prostorová holografický přijímací systém.

Toto schéma je čistě subjektivní. Samotný tvar jejích prvků je mnohem obtížnější. Nicméně, zobrazení těchto anatomických detailů by zkomplikovalo pouze pochopení principu systému.

Pojďme udělat malou odbočku. Rychlost pohybu delfína ve vodě může dosáhnout velichiny50-60 km / h, což je mnohem větší než energie potenciální svalu. Poprvé tuto skutečnost poukázal John Gray.

On ukázal, že efektivní pevný identické velikosti a tvaru delfína by musel vynaložit za účelem překonání asi sedmkrát větší schopnost odolávat vodě, než ta, kterou má.

Tento fakt, který později přijal jméno „Grayova Paradox“, vzhledem k tomu, že koeficient táhnout v laminárním proudění jsou výrazně nižší než v turbulentní.

Vysvětlit paradoxní Grey zvláštní strukturu a funkci pokožky hydrofobní a tlumicí vlastnosti, a mechanismus motoru, jako je například kůže, a celé tělo delfína.

Za prvé, je povrch kůže je zcela hladký a má hydrofobní-skupenství (kde delfín vystupuje žádné kapky vody na kůži). Hladkost povrchu zajišťuje jeho stálou aktualizaci, opadáváním odumřelých částí, které chrání proti znečištění, takže charakteristické mořských plavidel a mnohé obyvatele moří. Jedná se o fázi první ochrana, která poskytuje minimální koeficient tření.

Druhý stupeň poskytuje ochranu zhášecí médium vodné jemného měřítka tlakové pulzace prognostický tvorbu turbulence.

Za tímto účelem, epidermis se skládá ze dvou vrstev: vnější tenké a ležící pod nebo trnový výhonek. Výhonků trnový vrstva obsahuje pružné bradavky dermis, která zajistí spolehlivou záběru s tlumičem - vrstvu tuku, prostoupený husté plexus kolagenu a elastinových vláken.

První a druhý stupeň - pasivní.
Pod vrstvou tuku je vrstva vyvinutý systém podkožních svalů a cév. Jedná se o třetí úroveň ochrany.

Pracuje etapa třetí ochrana je následující. Důležitou podmínkou pro udržení laminární (irrotational toku) je přítomnost podélné záporného tlakového gradientu, který zabraňuje tvorbě vírů. Poté, co v libovolném místě v kůži tendenci tvořit kladný gradient muskulaturny nasycený s krví vrstvy se ihned změní tvar povrchu Dolphin těla na vhodném místě tak, že eliminuje tuto tendenci. Jedná se o aktivní svalově-hydraulické ochrany.

Informace o tlakového pole na odpovídající receptory, které pokrývají celé tělo delfína. Jedním z hmatových receptorů u zvířat i lidí jsou vlasy. Dolphin, přišla o vlasy v průběhu jejího vývoje, transformován, co z nich zbylo v těchto receptorů. Field-dávat voda, která teče kolem ních analyzovala příslušné části mozku a dává příkazy autonomního nervového systému, řídicího systému, svalů a kostí.

Stejnou roli v udržování laminárního proudění v těle delfína hraje ocasem část, která pohyb vytváří negativní tlakový gradient. Jedná se o čtvrtý stupeň ochrany.

Je-li to nezbytné, aby se dosáhlo co nejvyšší možnou rychlost delfín, například před skoku vysokém, že zahrnuje „přídavného spalování“, otáčením kůži v dodatečné motoru. Při vysoké rychlosti natáčení jasně vidět, jak se tělo Dolphin probíhá ve směru příčném ocas „zvlnění“ kůže výstupků, která je další vrtule mechanismus.

Tedy, všechny delfína je motor na nejvyšší stupeň dokonalosti, schopnost pohybovat se velkou rychlostí, zatímco je ve zcela laminárním proudění.

To znamená, mimo jiné, že neměl tok a hluk, který je tak bohatý na mořské strojírenských zařízení.

A teď, dokončit dělat ustoupit a vrátit se na sonar, protože věděl, že delfíní pohybuje bez vytváření hydrodynamický hluk.

Všechny lidské tělo je pokryto hustou sítí hmatových receptorů. Receptory dotek a tlaku (mechanoreceptory) v lidské kůži více než 600 tisíc. Tento Pacini a Meissner krvinky a disky Merkelové.

Mechanoreceptory vnímat, včetně vibrace a zvuku. Ta není jejich hlavním cílem - k tomuto účelu existují uši. Nicméně, tam jsou případy, kdy dítě neslyšící a položil ruce na stůl nebo dát si nohy na zem, může poslouchat hudbu.

Delfíni mechanoreceptory, zdá se, že mnohem víc než člověk. V procesu vývoje, které se proměnily mnoho tisíc hydrofonů, pokrývající celé tělo delfína. V důsledku toho je povrch Dolphin tělo je velmi vyvinutá multifunkční anténa přístroj pracující v kmitočtovém rozsahu od několika hertzů do 200 kHz s velmi nízkou hlučností a vytváří buď jedinečnou vyhodnocovacího přístroje - mozek.

Jinými slovy, všechny Dolphin tělo - perfektní akustické oko, který může pracovat jak v aktivním a pasivním režimu s kulatým viditelnost a schopnost koncentrace maximální rozlišení v požadovaném směru.

Rozdíl mezi optickým a akustickým oka je pouze to, že v prvním případě se informace analýza je založena na zákonů geometrické optiky, a druhý - na základě akustických zákonů holografie.

Systém čoček je jediným informace, které mohou být získány z jednoho z receptoru, je amplituda akustického tlaku. Holografický zobrazovací systém se používá jako amplitudou a fází. Vzhledem k tomu, holografické anténa nese spoustu informací z každého z receptoru, výsledné obrázky jsou více informativní. Kromě toho, protože receptory pokrývají celé tělo delfín, tj. Anténa má maximální velikost, rozlišení, a to má maximální dosažitelnou hodnotu.

Na základě výše uvedeného, ​​vezmeme v úvahu obecné schéma delfín sonar systému.

Dolphin jako gidroakusticheskayasistema přijímací emitující.

První subsystém - uši (1), doplněn o zařízení třetí přijímací - dolní čelist. Poskytuje obecně příjem komunikačních signálů, ale také poskytuje funkce podvodního situace.

Druhý subsystém - všechny typy zvuků v rozsahu 10 Hz - 196 kHz. Jeho emisní oblast (2).

Třetí subsystém - systém krátkého dosahu sonaru pracuje v zóně (3) a používá nejvíce vysokofrekvenční sonar signaly.Te stejné receptory, které jsou distribuovány s vysokou hustotou na čelní straně s nižší hustotou se nachází na povrchu celého těla a delfín formě násobek širokopásmový sonar přijímací anténa s kruhovým vyzařovací diagram (4).
Tento subsystém poskytuje krytí holografický příjem podvodního prostředí, pracující v obou aktivních a pasivních režimů, jakož i doplňky práci prvního subsystému.

Dolphin lze vnímat Zvuky takové frekvenci, že nemůže hrát, na rozdíl od suchozemských savců a lidí, kteří slyší zvuky, ale takové frekvenci, která se zveřejňují.

Dolphin sonar má několik informačních systémů částečně překrývají a pracují parallelno.Razdelenie příchozí informace a její co-zpracování se provádí v napájecím kabelem, v reálném čase.

Video: Garbage vstoupil do podsvětí chýše

Významná zlepšení poměru signál / šum a směrový příjem sloučeniny, které poskytují vysoké prostorové rozlišení s kulatým viditelnosti, která je udržována jak v aktivním a pasivním režimu, který je nedostupný pro zařízení.

Ze získaných informací je kódován mozku, zřejmě v podobě čtyř trojrozměrných obrazů (tři prostorové a jedna frekvence).
Pro delfína informace sonar kanál je mnohem víc než jen vizi pro člověka. Ostatní smysly hrát podpůrnou roli.

Co delfín s využitím jejich sonar systém?

Vidí povrchu, viz spodní část se všemi detaily jeho struktury, včetně detailů podkladových vrstev zásobníku hornin vidí předměty ležící na dně, včetně ležící hluboko v Ile-viz vlastnosti každého objektu, jeho velikost, tvar, materiálové charakteristiky, vnitřní zařízení.

Nemůže „říci“ o nějaké konkrétní téma, pokud předtím ho neviděl. Avšak jsou-li dva vzájemně podobné objektu, to je v určitém tréninku, lze odlišit od sebe libovolný parametr: velikosti, tvaru, materiálu, na u-Licia ruší uvnitř, velikost a tvar těchto dutin, atd.

Vidí vše kolem něj plovoucích objektů (obecně, jak to bylo „periferní vidění“), a pokud ho něco zaujalo, že se soustředí na závažnosti jeho zvukové vize. Mimochodem, když delfín plavat nebo chcete vidět něco, to dělá pohyby hlavy, velmi podobné pohyby osoby žáků v podobných situacích.

Několik jednoduchých příkladů. Dolphin rozlišuje dva v tvaru a velikosti subjektu zcela identické, ale také jedna - z oceli, - ze dvou shodně upraveného latuni- pevné ocelové kuličky, které se liší v průměru o 2-3%, - dvou identických uzavřené silnostěnné dutého válce, dutinu, která částečně naplní vodou, je-li rozdíl hladin v nich společně stavlyaet 3-4 mm, a tak dále.

Složitější příklad. Je-li voda plovoucí pár lidí, mezi nimi i znak delfína, bude delfín plavat mu to, jestli známost má pozitivní konotaci. Pokud koupání ve stejnou dobu, a to i na velkou vzdálenost, několik známých lidí, trénovaný delfín plavat v případě přijetí příkazu k přesné, jimž bude poskytnuta.

Jak se to stalo? Každý objekt je podvodní sonar transformátor pole v okolním prostoru. Na některých frekvencích převládá odražené vlny, dopadající na objektu do určité - absorpce. Fázový posun nastane a měnící se interference pole strukturu, která je předmětem absorbovaného akustické energie zpětně vyzářených je na své vlastní rezonanční frekvence, atd

Každý Dolphin sonar emitované radarem vyslaný impuls odražené od objektu obsahuje informace o své poloze, velikosti a tvaru (v úhlu a času příchodu ozvěna vln). Energie impulsu, která má tvar funkce delta, stimuluje celé spektrum přirozených rezonančních frekvencí objektu, který vytváří jedinečnou akustický obraz.

Základní informace delfín sonar poskytovat aktivní frontu (vysoké rozlišení) a kruhové (hrubé rozlišení), stejně jako pasivní stereofonní příjem sluchové okolní akustických polí.

Ale to je možné a představuje určitý přínos pro holografické systém pracující v pasivním režimu (bez vlastního osvětlení) na základě narušení objektů rušivých polí při různých frekvencích vytvářených externími zdroji jako koherentní a širokopásmové vyzařování pozadí.