海豚是典型的齿鲸,也是一种较小的鲸类,主要捕食小鱼、乌贼、虾和蟹等海洋动物。海豚聪明伶俐,也有着“海中智多星”之称,它有一套功能突出的回声定位系统——“声呐”。用这套系统来侦测猎物,并进行准确定位。那么声呐系统是如何工作的?它又是如何定位的?
海豚不同于须鲸,它只有一个鼻孔,另一个鼻孔是封闭的,埋于皮下。声波就是靠这个封闭的鼻孔发生震动产生的。发声时,声波通过头部额隆,这个额隆就像凸透镜一样可以聚焦放大声波。当海豚对前方某个区域特别关注时,它着重将声波聚拢,针对这一区域,清晰地反映这一区域的“隐秘”,遇到障碍物,声波会反弹回来,被海豚收听到。海豚接收声波是通过下颌的骨骼组织,将分散的声波集中传送至位于下颌后部的内部耳朵,从而感知声波。海豚根据回声的强弱,判断前方障碍的远近、大小。从而使海豚在黑暗的环境中,也能及时做好捕猎和逃离准备。(那么双鼻孔的须鲸,比如鳁鲸,它又是如何捕食的呢?它利用发育完善的嗅觉。有科学家认为,须鲸的嗅觉不仅用于捕食,也有助于寻找配偶和逃避捕猎者。)
根据这套声呐系统,我们可以了解一下,海豚是如何判断自己潜水深度的。海豚向上部发射的声波可以用来测定潜水深度,当在水中发射的声波到达海面,遇到海平面空气后有部分声波反射回来,这样,海豚根据回波的信号就可清楚自己到海面距离的远近。
惊涛骇浪的海洋环境非常嘈杂,但海豚发出的声呐信号强度要比周围的杂音高出1000多倍,而且频率高,因此海豚可以轻而易举地从声波中检测出所需要的信号。海豚声呐的最大发射距离大约为70米,一般在20~40米。海豚声呐的另外一个特点是间歇发射。一般一次声波发射后要间隔10~15秒,以海豚平均游速1.5米/秒计算,这段时间海豚能游15~23米,而这一距离恰好在海豚声呐的监测范围之内,因此对海豚来说是安全的。当海豚不能确认前方是否安全时,一般会在原地徘徊,很少轻易“跨越雷池”。
海豚声呐还具有感情表达能力。科学家已经证实海豚是一种有“语言”的动物,它们的“交谈”正是通过其声呐系统。尤其是我国长江中下游的白鳍豚,它们的声呐系统“分工”明确,可以通过调频实现不同功能,不仅可以定位,还可以通讯,也可以报警。
我们这里看到的海豚透明切片标本(图二),来自周庄生命奥秘博物馆,是采用聚酯共聚体技术制作保存的。
现代科学中有一门学科叫“仿生学”。仿生学是指人类模仿生物功能,来发明创造的科学。根据海豚声呐系统发明的声呐探测仪就是一个最典型的仿生学实例。声呐探测仪是利用水中声波对水下目标进行探测、定位和通信的电子设备,是水声学中应用最广泛、最重要的一种装置。无论是潜艇或者是水面船只,都利用这项技术,探测水底下的物体,或者是以其作为导航的依据。
(周庄生命奥秘博物馆供稿)
周庄生命奥秘博物馆简介
人类尸体的保存是世界性难题,从古埃及的木乃伊干尸保存法,到近代的福尔马林浸泡法,历经数千年,并未取得革命性成果。直到35年前的1978年,德国解剖学家哈根斯教授发明了生物塑化技术才取得了突破性成果。