最高のソナーの戦い:「チームイルカ」対「チームバット」

2018-12-07
あなたはチームバットですか、それともチームイルカですか?科学者たちが加わっており、スコアは非常に近いです。Ewen Charlton / PhotographerOlympus / Getty Images /

ないとゴボウバリイカの神経やカワセミのくちばし-それぞれ-私たちはマジックテープ、シュミットトリガ入力回路や高速新幹線持っていない新幹線を。エンジニアは、アイデアを得るために自然界を掘り起こすのが大好きです。

エコーロケーションは、自然が人類を打ち負かすもう1つの例です。エコーロケーションは、高周波の音波で物体を叩いて検出または検査するプロセスであり、音波は音源に跳ね返ります。ソナー技術により、人間は100年以上にわたってこれを行うことができましたが、イルカ、ネズミイルカ、マッコウクジラを含む系統である多くのハクジラがエコーロケーションを利用しています。約1,000種のコウモリもそうです。

ソナー工学が進化し続けるにつれて、将来の発明者はおそらくコウモリと歯のあるクジラから多くのインスピレーションを引き出すでしょう。しかし、どのグループが明日の開拓者にとってより価値があるでしょうか?

その質問は、科学者の間でいくつかの遊び心のあるうねりにつながりました。Laura Kloepperは、インディアナ州のセントメアリーズ大学の生物学の助教授です。2018年11月、アメリカ音響学会の集まりで、彼女はコウモリとイルカのエコーロケーションのいくつかの重要な違いを強調する新しい研究を発表しました。そしてKloepperにとって、選択は明らかです。彼女は、コウモリがはるかに印象的な方法でテクニックを使用していると考えています。

しかし、他の人はそれほど確信がありません。このオーラルバトルロイヤルには決定的な勝者はいないかもしれません。「チームバット」または「チームドルフィン」を宣言する前に、対戦の内訳を示します。

サウンディングオフ

音は、空気中よりも水中で約4倍速く伝わります。これにより、ハクジラははるかに長い距離にエコーロケーションすることができます。そのソナーを使用して、水中バンドウイルカ361フィート(110メートル)離れたところから潜在的な食事を特定することができます。

コウモリのソナー範囲ははるかに狭いです。ほとんどの昆虫狩猟種は、それらから9.8〜16.4フィート(3〜5メートル)以内にある獲物のみを検出できます。コンテストはありません。

ボリュームは、ハクジラが競争を吹き飛ばすもう1つの領域です。イルカとその親族は、鼻腔を使って一連のクリック音を鳴らし、顎の上にある脂肪器官である「メロン」を移動することでエコーロケートします。内蔵メガホンのように、メロンは発信音に焦点を合わせて方向付けます。これらのクジラの中には、カチッという音が230デシベルにもなるものもあります。

これは、ニューヨーク市の地下鉄の駅で聞こえる轟音の列車よりも約130デシベル高くなっています。また、バットで作られた音を恥ずかしく思います。ソナーを振るうチラシは、100〜110デシベルの球場で音を発します

でコウモリ、それは通常、舌または生成喉頭だ音波エコーロケーションを可能にします。科学者たちは最近、別のより原始的な技術を学びました。2014年の調査によると、旧世界のフルーツコウモリは、翼でクリック音を鳴らし、エコーを聞くことで暗闇をナビゲートします。研究者はそれがどのように機能するかをまだ理解していません。

おしゃべりへの対処

今、これらの音を立てることは戦いの半分に過ぎません。ソナーを使用する場合は、エコーが到着したときにエコーを返す処理を行う必要があります。イルカは顎と歯でこれを行い、エコー遮断して中耳に伝えます。そしてもちろん、コウモリは大きくなりすぎた外耳を使って戻り信号を収集します。

それらの大きな古い耳があっても、コウモリが彼らと同じように聞くことができるのは不思議です。多くの種が巨大なコロニーに住み、旅行し、狩りをしています。最大のものは約1500万匹の強い動物です。数百、数千、または数百万のこれらの動物がすべて一度にエコーロケーティングを開始すると、最終的には大量のバックグラウンドノイズが発生します

したがって、特定のコウモリは、自分の鳴き声と他のコウモリの鳴き声を区別できる必要があります。そのために、翼のある哺乳類は、個々の声のピッチ、周波数、タイミングを変えることができます。もう1つの選択肢は、汚れた戦いです。メキシコオヒキコウモリは、他のコウモリのソナー信号を妨害する音を意図的に放出します。愛、戦争、バグハンティングのすべてが公平です。

バットシグナルは複雑で柔軟性があり、操作が簡単です。一方、ハクジラが使用するソナークリックは、はるかに均一になる傾向があります。クジラ類は、エコーロケートに使用する比較的単純な音のピッチや持続時間をはるかに制御できません。

これが、コウモリがより洗練されたソナーユーザーであるとKloepperが考える理由1つです。妨害防止戦略は、飛んでいる哺乳類に有利なもう1つの印となる可能性があります。最近の実験では、Kloepperと彼女の同僚は、2頭のイルカを人工のクジラのクリックの記録にさらしました。水生獣は混乱する代わりに、発信ソナー信号のタイミングと周波数をわずかに変更しました。パフォーマンスはそれほど粗末ではありませんでしたが、Kloepperは、コウモリの方がボーカルの柔軟性が高いことを強調しています。

過去をエコーする

2018年11月16日には、Kloepperはフレンドリーでチームバットを擁護科学金曜日と議論ブライアンBranstetter、国立海洋哺乳類財団と生物学者。途中で、彼女の対戦相手は、イルカが飛んでいる生き物に欠けているオーディオの超能力を持っていることに気づきました。

バットリターン信号には、固体オブジェクトの外観に関する情報が満載されています。しかし、水の性質上、ハクジラがエコーロケートすると、その信号ターゲットを通過します。これは、オブジェクトが内側外側でどのように見えるかを動物に伝えます。1992年の実験では、バンドウイルカはエコーロケーションの才能だけを使用して中空シリンダーの厚さを決定できることがわかりました。

それらを分離するすべてのものにもかかわらず、イルカとコウモリは結局それほど異ならないかもしれません。2010年の遺伝子分析では、2つの系統が、進化したときに同じ一般的な聴覚関連の突然変異のセットを経た後、独立してソナーを開発したことがわかりました。歴史は繰り返す; あなたはそれが反響するとさえ言うかもしれません。

今それは興味深いです

ソナーに依存している動物はコウモリとハクジラだけではありません。洞窟に住むアブラヨタカは、エコーロケーションを使用して暗闇の中で移動します。理論上、トガリネズミは同じトリックを使用して周囲の感覚をつかみます。

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