Delfiinillä on hydroakustisen sijainnin tehokkuus, jota ei voida saavuttaa ihmisen luomille laitteille. Se etsii pelletin, joka on pudonnut veteen 15 metrin etäisyydellä; erottaa saman muodon esineiden koon toisistaan muutaman prosentin ero niiden materiaalien välillä; erottaa, kuten tomografin, vedessä tai lietekerroksessa olevien esineiden sisäisen rakenteen yksityiskohdat, niiden muodon ja muut parametrit, havaitsee syötävät kalat kolmen kilometrin etäisyydellä ja erottaa sen sellaisesta, joka ei mene ruokaan.
Tämä saavutetaan kaiku-aivo-järjestelmän täydellisyydellä. Kuvio esittää delfiinilääkeoperaation puhtaasti kaavamaisen rakenteen.
Tutkijat ovat pystyneet selvittämään, kuinka nämä merinisäkkäät "näkevät" vedessä olevan ihmisen käyttämällä delfiinien kaiutussignaaleja. Vedenalaisen mikrofonin nauhoittamat sonarisignaalit on muutettu kuviin. Daily Mail raportoi.
Ja näin se näyttää …
Tutkimus suoritettiin Puerto Aventurasin delfinaariumissa (Quintana Roo State, Meksiko). Sukeltaja Jim McDonough pani painovyönsä ja hengitti aktiivisesti. Sukellusvarusteita päätettiin olla käyttämättä, koska niistä tulevat kuplat vaikuttavat kokeen tulokseen. Signaalit (tallennetut mikrofonikaikuun delfiinisignaaleista, jotka suunnattiin McDonoughiin) välitettiin brittilaiselle tiedemiehelle John Stuart Reidille, akustinen fyysikko, CymaScope-äänentoistolaitteen luoja.
Laitteen pääperiaatteena on äänivärähtelyjen muuttaminen vesivärähtelyiksi. Ensinnäkin, tutkijat latasivat delfiinien ultraäänikuvaussekvenssin CymaScope-kameraan, asettamalla kameran videotoistoon. He näkivät veden pinnalla oudon muodon. Sitten he toistivat videon, ruutu kerrallaan, ja hetken kuluttua he näkivät epämääräisen miehen siluetin. Kuvan tietokoneprosessointi toi uusia yksityiskohtia (etenkin tutkijat pystyivät laatimaan McDonoughin painovyön).
Mainosvideo:
Aikaisemmin (vuonna 2012), käyttämällä samaa tekniikkaa, biologit tajusivat kuinka eläimet havaitsevat elottomat esineet.
Siten kaiun sijainti antaa delfiinien "nähdä" paitsi esineiden varjot myös niiden pinnan ääriviivat. "Uskomme, että delfiinit voivat käyttää ääni-visuaalista kieltä - kuvien kieltä, jota he jakavat toistensa kanssa (koodaa kuvia koesignaalin avulla - n." Lenta.ru ")", - sanoi tutkimuksen kirjoittaja Jack Kassewitz.
Katsotaanpa nyt tarkemmin miten se toimii
Nenäkanava (1), joka kulkee spiulista keuhkoihin, yhdistää kolme paria ilmapusseja (2), jotka ovat onteloita, joita ympäröi säteittäiset lihakset.
Pussien ja nenäkanavan risteyksessä sijaitsevat kalvot, kun ilmaa puhalletaan vasemmasta pussista oikealle tai päinvastoin, tuottavat ultraäänivärähtelyjä, jotka tarkennetaan heijastimen (3) avulla, joka on parabolinen paine kallon edessä ja akustinen linssi (4), joka on on rasvainen muodostuminen, jota ympäröi lihassysteemi, joka muuttaa tarvittaessa sen muotoa ja siten polttoväliä.
Seurauksena on ultraäänisäteen (5) muodostuminen, jonka taajuus ja suuntakuvio voivat vaihdella. Kohde 6 hajottaa tapahtuvan säteilyn ja antennijärjestelmä havaitsee sen kolmen alueen (7) muodossa, jotka sijaitsevat delfiinin rastrumin iholla ja alakatoissa. Nämä alueet muodostuvat ihon akustisista reseptoreista, joiden jakautumistiheys on noin 600 yksikköä neliömetriä kohti. ja edustavat pohjimmiltaan alueellista holografista vastaanottojärjestelmää.
Annettu järjestelmä on puhtaasti ehdollinen. Sen elementtien todellinen muoto on paljon monimutkaisempi. Näiden anatomisten yksityiskohtien näyttäminen kuitenkin vaikeuttaisi järjestelmän toiminnan ymmärtämistä.
Tehdään pieni poikkeama. Delfiinin liikkeenopeus vedessä voi saavuttaa arvot 50-60 km / h, mikä on paljon suurempi kuin sen lihasten energiakyky. John Gray kiinnitti ensimmäistä kertaa huomiota tähän tosiseikkaan.
Hän osoitti, että virtaviivaisen kiinteän rungon, joka on samankokoinen ja muotoinen kuin delfiini, olisi käytettävä noin seitsemän kertaa enemmän voimaa vedenkestävyyden voittamiseksi kuin mitä sillä on.
Tämä tosiasia, joka myöhemmin sai nimensä "Grey's paradox", selitetään sillä, että laminaarivirtauksen vetokerroin on paljon pienempi kuin turbulenttisen virtauksen.
Harmaan paradoksi selitetään ihon rakenteen ja toiminnan erityispiirteillä, joilla on hydrofobisia ja vaimentavia ominaisuuksia, sekä sekä ihon että delfiinin koko vartalon motorisella mekanismilla.
Ensinnäkin ihon pinta on täysin sileä ja sillä on hydrofobinen ominaisuus (kun delfiini ilmaantuu, sen iholla ei ole vesipisaroita). Pinnan sileys varmistetaan sen jatkuvalla uudistamisella, kuolleiden osien irtoamisella, joka suojaa biologiselta likaantumiselta, mikä on niin tyypillistä merikulkuneuvoille ja monille merien asukkaille. Tämä on suojauksen ensimmäinen vaihe, joka tarjoaa pienimmän kitkakertoimen.
Suojauksen toinen vaihe tarjoaa pienimuotoisten painevaihteluiden vaimentamisen vesiympäristössä, mikä ennakoi turbulenssin muodostumista.
Tätä tarkoitusta varten orvaskessä on kaksi kerrosta: ohut ulkokerros ja alla oleva itu tai piikkimainen kerros. Kasvikerrokseen sisältyy ihon piikkimaisia joustavia papillaeja, jotka tarjoavat luotettavan tartunnan iskunvaimentimeen - rasvakerros, joka on läpäisty tiheiden kollageeni- ja elastiinikuitujen plexusten kanssa.
Ensimmäinen ja toinen vaihe ovat passiivisia.
Rasvakerroksen alla on kerros kehittyneestä ihonalaisista lihaksista ja verisuonista. Tämä on suojan kolmas vaihe.
Suojauksen kolmas vaihe toimii seuraavasti. Tärkein edellytys laminaarisuuden ylläpitämiselle (pyörteetön virtaus) on pitkittäisen, alipainegradientin läsnäolo, joka estää pyörteiden muodostumisen. Heti kun missä tahansa ihon paikassa on taipumus muodostaa positiivinen gradientti, lihaksikas, verestä kyllästetty kerros muuttaa välittömästi delfiinin kehon pinnan muodon vastaavassa paikassa siten, että tämä taipumus poistuu. Tämä on jo aktiivinen lihas-hydraulinen puolustus.
Tiedot painekentästä annetaan vastaavilla reseptoreilla, jotka peittävät delfiinin koko ruumiin. Yksi eläinten ja ihmisten kosketusreseptoreista on karva. Delfiini, menettänyt hiuksensa evoluutionsa aikana, muutti heistä jäljellä olevan osan näihin reseptoreihin. Virtaavan veden painekenttää analysoi vastaava aivoosasto ja antaa tarvittavat komennot autonomiselle hermostojärjestelmälle, joka ohjaa lihaksia ja verisysteemejä.
Sama rooli laminaarivirtauksen ylläpitämisessä delfiinin kehon ympärillä on sen pyrstöllä, jonka liikkeet luovat negatiivisen paineen gradientin. Tämä on neljäs suojausaste.
Kun delfiinin on saavutettava suurin mahdollinen nopeus, esimerkiksi ennen korkeaa hyppyä, se kytkeytyy "jälkipolttimeen" ja muuttaa ihon lisämoottoriksi. Nopeassa kuvauksessa voit nähdä selvästi, kuinka ihon ulkonemien poikittainen”aallotus” kulkee delfiinin vartaloa hännän suuntaan, mikä on lisäsoutuusmekanismi.
Siten koko delfiini on korkeimman täydellisyyden moottori, joka pystyy liikkumaan suurella nopeudella samalla kun se on täysin laminaarivirtauksessa.
Ja tämä tarkoittaa muun muassa, että siinä ei ole virtauksen ääniä, jotka ovat niin rikkaita meriteknisistä laitteista.
Nyt lopetetaan eroaminen ja palataan hydroakustiaan tietäen, että delfiini liikkuu aiheuttamatta hydrodynaamista melua.
Koko ihmiskeho on peitetty tiheällä kosketusreseptoreiden verkolla. Ihmisen iholla on yli 600 tuhatta kosketus- ja painereseptoreita (mekaanireseptoreita). Nämä ovat Pacinin ja Meissnerin ruumiit sekä Merkelin levyt.
Mekaaniset vastaanottajat havaitsevat tärinän ja äänen. Jälkimmäinen ei ole heidän päätarkoituksensa - tähän on korvat. On kuitenkin tapauksia, joissa kuurot lapsuudesta alkaen voivat kuunnella musiikkia asettamalla kämmenensä pöydälle tai asettamalla jalat lattialle.
Delfiinillä näyttää olevan huomattavasti enemmän mekaanireseptoreita kuin ihmisillä. Ne ovat evoluution aikana kehittyneet tuhansiksi hydrofoneiksi, jotka peittävät delfiinin koko vartalon. Seurauksena on, että delfiinin kehon pinta on erittäin kehittynyt monitoiminen antennilaite, joka toimii taajuusalueella useista hertseistä 200 kHz: iin ja jolla on hyvin alhainen sisäinen melu ja jonka ulostulossa on ainutlaatuinen analysointilaite - aivot.
Toisin sanoen, delfiinin koko vartalo on täydellinen akustinen silmä, joka voi toimia sekä aktiivisessa että passiivisessa tilassa näkyvyyden ollessa ympäri ja kyky keskittää maksimaalinen resoluutio haluttuun suuntaan.
Ero optisen silmän ja akustisen välillä on vain siinä, että ensimmäisessä tapauksessa tietoa analysoidaan geometrisen optiikan lakien perusteella ja toisessa akustisen holografian lakien perusteella.
Linssijärjestelmässä ainoa informaatio, joka voidaan saada yhdestä reseptorista, on akustisen paineen amplitudi. Holografinen kuvantamisjärjestelmä käyttää sekä amplitudia että vaihetta. Koska holografinen antenni kuljettaa paljon tietoa jokaiselta reseptorilta, saadut kuvat ovat informatiivisempia. Lisäksi, koska reseptorit peittävät delfiinin koko kehon, ts. Koska antennilla on maksimimitat, sen resoluutiolla on suurin saavutettavissa oleva arvo.
Edellä esitetyn perusteella tarkastelemme delfiinien hydroakustisen järjestelmän yleistä rakennetta.
Delfiini vastaanottavana säteilevänä hydroakustisena aineena
järjestelmä
Ensimmäinen osajärjestelmä on korvat (1), jota täydentää kolmas vastaanottava laite - alaleuka. Se tarjoaa pääasiassa tietoliikennesignaalien vastaanoton ja tarjoaa myös joitain vedenalaisen ympäristön valaistustoiminnoista.
Toinen osajärjestelmä tutkii kaiken tyyppisiä ääniä taajuusalueella 10 Hz - 196 kHz. Sen säteilyalue (2).
Kolmas alajärjestelmä - lähialueen luotausjärjestelmä toimii alueella (3) ja käyttää eniten korkeataajuisia signaaleja. Samat hydroakustiset reseptorit, jotka jakautuvat tiheästi etupuolelle, sijaitsevat pienemmällä tiheydellä delfiinin koko kehon pinnalla ja muodostavat monikerroksisen laajakaistaisen hydroakustisen vastaanottoantennin pyöreällä suuntakaavio (4).
Tämä holografisen vastaanoton osajärjestelmä valaisee vedenalaisen ympäristön toimimalla sekä aktiivisessa että passiivisessa tilassa ja täydentää myös ensimmäisen osajärjestelmän työtä.
Delfiini voi havaita sellaisen taajuuden ääniä, että se ei pysty toistamaan itseään, toisin kuin maanpäälliset nisäkkäät ja ihmiset, jotka kuulevat ääniä, vain sellaisilla taajuuksilla, jotka he itse lähettävät.
Delfiinillä on useita hydroakustisia tietojärjestelmiä, jotka ovat osittain päällekkäisiä ja toimivat samanaikaisesti. Saapuvan tiedon jakaminen ja sen yhteinen käsittely tapahtuu aivojen avulla reaaliajassa.
Siten saadaan aikaan merkittävä parannus signaali-kohinasuhteessa ja suuntaisen vastaanoton yhdistäminen, joka tarjoaa korkean spatiaalisen resoluution, pyöreällä näkymällä, joka suoritetaan sekä aktiivisessa että passiivisessa tilassa, jota ei ole käytettävissä teknisillä välineillä.
Aivot koodaavat vastaanotetun informaation ilmeisesti neulotteisten kuvien muodossa (kolme alueellista ja yksi taajuus).
Delfiinille luotaimen tietokanava on paljon enemmän kuin ihmisille tarkoitettu. Muilla aisteilla on tukeva rooli.
Mitä delfiini näkee sonarijärjestelmässään? Hän näkee pinnan, näkee pohjan kaikilla sen rakenteen yksityiskohdilla, mukaan lukien alla olevien kivien kerrosten yksityiskohdat; näkee pohjassa olevat esineet, mukaan lukien esineet, jotka makaavat syvässä lieteessä; näkee kunkin esineen piirteet, sen koon, muodon, materiaaliominaisuudet, sisäisen rakenteen.
Hän ei voi "sanoa" mitään mistään tietystä esineestä, jos hän ei ole sitä aiemmin nähnyt. Mutta jos vierekkäin on kaksi samanlaista kohdetta, hän pystyy eräällä harjoittelulla erottamaan toisistaan millä tahansa parametrilla: koon, muodon, materiaalin, tyhjien läsnä ollessa, näiden tyhjien alueiden koon ja muodon jne.