Слуховая система - Альтман Я.А.
Скачать (прямая ссылка):
Глава ограничивается описанием и анализом акустической локации только у наземных позвоночных, которые используют звук для ориентации в воздушной среде.
6.1. ПОВЕДЕНЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ЭХОЛОКАЦИИ ЛЕТУЧИХ МЫШЕЙ
6.1.1. ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗВУКОИЗЛУЧЕНИЯ
Параметры локационных сигналов. Сравнительный анализ локационных сигналов у представителей 13 изученных семейств летучих мышей приводит к заключению, что, несмотря на их большое разнообразие, все они могут быть разбиты на четыре группы (рис. 196):
I — короткие (порядка нескольких миллисекунд) шумоподобные сигналы без частотной модуляции с присутствием нескольких гармонических составляющих и низкой основной частотой (15—20 кГц), свойственные наиболее примитивным семействам рукокрылых;
120
юо
во
60
4J
20
0
ш . IV
л
I ¦ I ' I- I -1 I I I I ' I ' I I I I I I
0 2 4 6 8 0 10 20 30 40 50
Рис. 196. Спектрограммы четырех основных групп эхолокадионных сигналов летучих мышей (по: Константинов, 1982).
По оси абсцисс — время, мс; по оси ординат. — частота, кГц.
II — короткие частотно-модулированные (ЧМ) сигналы с разной степенью изменения частотных составляющих от высоких к низким и разным количествам гармоник;
III — короткие сигналы с постоянным частотным (ПЧ) составом в первой части импульса и падающей частотной модуляцией во второй части;
IV — сигналы средней и большой длительности (десятки миллисекунд) с постоянными частотными составляющими и короткой ЧМ-частью в терминальных участках.
Эволюционный процесс привел к возникновению двух освовных функциональных типов сонарных систем — импульсно-частотных, основанных на использовании коротких ЧМ-сигналов, с огромным размахом девиации частоты (более 2 окт.) у представителей семейства гладконосых или кожановых (Vespertilionidae) и компенсационных доплеровских систем, с использованием сигналов большой длительности и постоянной частоты (за исключением терминальных ЧМ-участков), присущих подковоносым летучим мышам (Rhino-lophidae). Типичными представителями этих двух функциональных типов в отечественной фауне могут служить остроухая ночница и большой подковонос соответственно.
Важной особенностью эхолокационных систем животных являются изменяющийся характер излучения зондирующих сигналов и способность к адаптации в зависимости от условий окружающей обстановки и конкретных задач, стоящих перед животным.
При обзорном режиме работы сонара частота следования импульсов невелика. Например, у ночницы она составляет 8—10 имп./с, у подковоноса — 5—6 имп./с, а длительность сигналов — 3—4 мс и 30—80 мс соответственно. Когда летучая мышь приближается к препятствию или обнаруживает насекомое, отмечается общая закономерность — увеличение частоты следования импульсов с единиц до нескольких десятков и даже сотен имп./с, одновременное
Рис. 197. Осциллограмма последовательности локационных сигналов большого подковоноса при подлете к цели (но: Айрапетышц, Константинов, 1974).
Линия над импульсом показывает изменение частоты заполнения. Отметка времени 20 мс.
сокращение их длительности и уменьшение интенсивности. При этом подковоносы переходят на режим излучения пачек относительно коротких сигналов, разделенных между собой небольшими паузами (рис. 197). По-видимому, увеличение количества сигналов в единицу времени обеспечивает больший приток информации и становится необходимым условием для более точного определения пространственных координат цели и расстояния до нее. При очень высоком темпе излучения у многих видов сокращение длительности сигналов сопровождается снижением частоты заполнения за счет постепенного сокращения передней высокочастотной части импульса.
Характеристики направленности излучения. Направленность излучения, проявляющаяся в концентрации энергии излучаемых ультразвуковых волн в узкий пучок, является одной из важных характеристик эхолокатора и в значительной мере определяет его помехоустойчивость, дальность действия, угловое разрешение и эффективность при обнаружении цели. При оценке направленных свойств излучающей и приемной систем обычно пользуются понятием ширины диаграммы направленности, что представляет собой угол между двумя направлениями, в пределах которого звуковое давление или
1увствительность уменьшается до 0.7, а мощность — в 2 раза относительно своих максимальных значений. Важным показателем яаправленности является коэффициент направленного действия (КНД) — отношение максимального звукового давления, создаваемого данным излучателем, к звуковому давлению изотропного излучателя той же мощности.
Направленность излучения исследовалась в биоакустических и модельных опытах на различных представителях гладконосых и подковоносых летучих мышей (Schnitzler, 1968; Strother, Mogus, 1970; Соколов, Макаров, 1971; Добрачев, Симкин, 1972; Shimozawa et al., 1976; Макаров, 1975; Schnitzler, Grinnell, 1977; Горлинский,. Макаров, 1980). Ультразвуковой луч формируется за счет интерференции излучаемых волн, пере отраженных от ее отдельных участков. Длина излучаемых волн в ЧМ-сигнале ночницы соизмерима с линейными размерами ее рта (8—10 мм) и изменяется в течение импульса от 2.8 до 17 мм. Уже это дает возможность ожидать определенную направленность излучаемого ультразвука.
