Главное меню
Нас читает весь мир: 
Кто онлайн:
Облако тегов
| Зима 3 , сумчатые 1 , Осень 3 , Лето 3 , наука 30 , лекарственные растения 12 , обезьяны 4 , грызуны 1 , исчезающие 6 , ягоды 2 , кошки 5 , млекопитающие 16 , эволюция 2 , биология 25 , ядовитые растения 3 , растения 38 , планета 1 , цитрусовые 1 , птицы 12 , дарвинизм 6 , земноводные 1 , экология 4 , собаки 7 , вода 11 , Весна 3 , насекомые 3 , овощи 17 , животные 2 , дельфины 7 , змеи 3 |
Самое популярное
Ваши закладки
Слух и эхолокация у дельфинов.
Тема: Подводный мир
Обновлено: 20.01.2013 — 08:45
6. Слух и эхолокация у дельфинов.
У дельфинов достаточно хорошо развиты такие органы чувств как органы осязания, зрения, вкуса и слуха.
Рецепторы кожи посылают в мозг дельфина сигналы о прикосновениях к телу, о температуре среды, о болевых ощущениях, об изменении давления воды, о звуковых колебаниях, которые распространяются в воде. Сигналы мгновенно анализируются мозгом. При лёгком прикосновении к коже дельфины обычно открывают и закрывают глаза. Ощущение, вызываемое сменой среды при выныривании, превращается в сигнал для открывания на голове дельфина дыхала и выполнения слитного выдоха-вдоха.
Родятся дельфины с открытыми глазами. В воде, где свет поглощается быстро и уже на небольшой глубине царит вечный мрак, условия для развития остроты зрения совсем неподходящие. И тем не менее у дельфинов довольно острое зрение как в воздухе, так и в воде. Считается, что дельфины, как и все китообразные, не различают цветов. Это предположение основано на том, что в сетчатке китообразных колбочки либо очень малочисленные, либо отсутствуют, а поверхность глаза смазывается прозрачной густой жидкостью, выделяемой так называемыми гардеровыми железами. Глаза дельфинов в темноте светятся, как у кошек, что объясняется наличием особой отражательной оболочки, содержащей кристаллики гуанина.
Наземные млекопитающие обладают острым обонянием. По понятным причинам для большинства из них это жизненная необходимость. Переход предков дельфинов в воду привёл к тому, что их обоняние постепенно атрофировалось, так как запахи в носовой канал могли попадать только в те мгновения, когда после длительной дыхательной паузы с закрытыми ноздрями животное делало короткий вдох. Вместо обоняния у дельфинов развилось чувство вкуса, которое компенсирует отсутствие обоняния. Вкусовые рецепторы дают дельфинам информацию о запахе растворённых в воде веществ, пищи, мочи сородичей. Морские дельфины не могут долго находиться в пресной воде, у них начинаются кожные болезни. Дельфины определяют даже небольшую разницу в солёности воды. Поэтому киты и дельфины, встречающиеся в Средиземном море, где солёность воды составляет 35 ‰ , не заходят в Чёрное море, где солёность воды вдвое ниже. Здесь, в Чёрном море, постепенно прижились, приспособились к условиям лишь три вида дельфинов, ставшие самостоятельными подвидами: афалина, дельфин белобочка и морская свинья.
Но из всех органов чувств у дельфинов лучше всего развиты органы слуха. В жизни дельфинов и других китообразных слух приобрёл первостепенное значение и часто заменяет зрение. Поясним это простым рассуждением. Известно, что некоторые дельфины кормятся не только днём, но и ночью, ныряют на большую глубину, где почти или совсем темно. Китайского речного дельфина и гангского дельфина окружает мутная вода, у них совсем слабое зрение. Но при ловле добычи плохое зрение, похоже, им не очень мешает. Оказывается, плохое зрение им фактически заменяет слух, который воспринимает различные звуки моря (или реки, озера), в том числе сигналы сородичей и эхо собственных сигналов.
Ещё сравнительно недавно (начало ХХ века) учёные считали, что слух у дельфинов развит слабо. В самом деле, что можно услышать в «мире безмолвия», каким долгое время считали океан? И только в 20-30-х годах ХХ века стало ясно, что тишина в море – вещь невозможная.
Интерес к подводным шумам проявил уже пять веков назад гениальный Леонардо да Винчи. Он произвёл первые в мире эксперименты по обнаружению вражеских кораблей, прослушивая создаваемый ими шум с помощью изобретённых им гидроакустических приспособлений.
Гидроакустика до начала второй мировой войны была развита слабо. Военные гидроакустики почти ничего не знали о биологических шумах и о тех существах, которые производили эти шумы. Иногда звуки, производимые косяками рыб, принимались за шум двигателей вражеских подводных лодок, и тогда объявлялась боевая тревога. Ложные тревоги дорого обходились обороняющейся стороне, вызывая сумятицу и дезориентирование, раскрывая противнику состав и расположение боевых единиц и огневых средств.
После войны настало время серьёзно заняться изучением биологических шумов моря. А в море шумных существ бесчисленное множество: это стаи различных рыб, скопления креветок и ракообразных, тюлени, дельфины, все остальные киты и так далее. Издаваемые этими животными звуки самые разнообразные по характеру, частоте, громкости. Это свисты, щёлканья, трескотня и подвывания дельфинов, жужжание, пыхтение, свист, хрюкание, гудение различных рыб, мычание, вой, скрежет, стоны и вздохи крупных китов, хлопки и пощёлкивания крошечных креветок.
Частота этих звуков колеблется в больших пределах. Рыбы издают звуки частотой от 20-50 герц до 20 килогерц. Дельфины и другие зубатые киты генерируют ультразвуковые импульсы с частотой 60-90 килогерц.
Как же дельфины издают звуки? У наземных предков дельфинов голосовой аппарат наверняка был тесно связан с дыхательной системой. Как и у современных наземных млекопитающих. Но эволюция изменила у дельфинов устройство дыхательных путей. У всех зубатых китов, в том числе у дельфинов, ни ротовая полость, ни глотка с лёгкими не сообщаются, а рот служит только для захвата и поглощения пищи. Дышат дельфины через так называемое дыхало – отверстие, находящееся в самой верхней точке головы. Дыхало имеет надёжный клапан – мясистую пробку, предохраняющую лёгкие от попадания туда воды. Широкая «ноздря» — дыхало позволяет до минимума сократить время на вдох и выдох. С проходом дыхала, назовём его новым проходом, соединены три пары ассиметричных воздушных мешков, которые окружены мышцами и имеют в местах соединения с носовым проходом перемычки и внутренние пробки. Исследователи полагают, что воздушные мешки играют главную роль в образовании звуков, которые возникают при закрытой пасти и заткнутом дыхале в результате перекачивания воздуха из одного мешка в другой.
Ещё более сложно у дельфинов устроен и функционирует орган слуха, то есть механизм восприятия звуков. Ушных раковин, которые были у их предков, у дельфинов нет. При движении в воде они создавали бы дополнительное сопротивление, вызывали бы очаги турбулентности пограничного слоя воды, обтекающего тела дельфина, а порождаемый этим шум заглушил бы другие звуки. Это ещё одно, с виду внешнее, но по сути глубоко внутреннее проявление результатов длительной эволюции китообразных. Природа создала совершенную слуховую систему китообразных. Сложная по устройству и принципу функционирования, эта система схематично может быть представлена следующим образом. Звуковые сигналы проходят через небольшое наружное ушное отверстие и слуховой проход (частично заросший) к среднему уху. Среднее и внутреннее ухо дельфина помещены не в общей черепной кости, а замурованы в особое, твёрдое и прочное вещество в виде отдельных образований и подвешены к черепу на специальной сухожильной связке. От остального черепа эти образования отделены полостями, заполненные воздухом или пеной из белковой эмульсии. Сильно развитый слуховой нерв передаёт сигналы в головной мозг. Полностью независимые друг от друга звукоприёмники правого и левого уха хорошо приспособлены для определения местоположения источника звука. Например, дельфин афалина способен в огромном бассейне по всплеску точно определить, куда упала рыбка, небольшая монетка или просто каплю воды. Дальнейшие исследования звукоприёмного механизма дельфинов показали, что у них есть ещё один приёмник звука – нижняя челюсть, точнее – расположенная в нижней челюсти тонкая костная пластинка – мембрана толщиной 0,3 мм.
Слуховые способности дельфинов поразительны. Диапазон частот воспринимаемых ими звуков очень широк: от 1 герца до 320 килогерц. Это примерно в 15 раз выше предела слышимости человеческого уха. При этом дельфины способны различать звуки с минимальной разницей по частоте. Афалины, например, улавливают разницу в 0,3 %, а азовки – даже в 0,02 %. Лучше всего дельфины улавливают звуки ультразвукового диапазона. Вместе с тем они способны издавать ультразвуки большой энергии. Если бы человек мог услышать эти звуки, то они показались бы ему громче рёва турбин реактивного самолёта, стартующего на взлётно-посадочной полосе.
Высокие слуховые возможности дельфинов и их способность издавать звуки-сигналы в широком диапазоне частот являются абсолютно необходимыми для жизни этих животных. Природа ничего не делает бессмысленно. Без способности воспринимать и анализировать самые разнообразные звуки, без способности издавать звуки китообразные жить в море не могут. При этом для них одинаково важны как звуки, издаваемые другими живыми существами, так и эхо, отражение звуков, издаваемых ими самими. Способ получения информации о предмете путём восприятия и анализа эха (отражения) посланного сигнала называется эхолокацией. В природе эхолокация известна, например, у летучих мышей. У дельфинов эхолокация была открыта совсем недавно, в середине ХХ века. Запоздало это открытие всё по той же причине: море считали миром безмолвия.
Эхолокация позволяет дельфинам хорошо ориентироваться в пространстве, находить пищу даже в мутной воде или в тёмной пучине моря, избегать опасности встречи с хищником или с естественным препятствием. Эхолокационный аппарат дельфинов весьма надёжен. Звуковые волны, отражаясь от поверхностей, являющихся границами двух сред, дают дельфинам информацию не только об обращенной к ним стороне лоцируемого объекта, но и о противоположной, невидимой глазом, стороне. Звук в воде распространяется почти в пять раз быстрее, чем в воздухе. За секунду звук проходит в воде более полутора километров. С помощью эхолокатора дельфины могут находить друг друга на расстоянии до 150 метров. При этом они используют чаще всего ультразвуковые сигналы с частотой 60-90 килогерц (человеческое ухо воспринимает звуки с частотой до 14-16 килогерц). Ультразвук быстро затухает, но дельфины издают ультразвуковые сигналы, обладающие большой энергией, и эти сигналы хорошо слышат те, кому они предназначены. Учёные предполагают, что дальность эхолокации дельфинов может достигать нескольких километров. А если предположить, что дельфин будет издавать звуки низкой частоты и при этом использовать звуковой канал, то сородичи могут услышать его и за несколько сотен километров.
Справка: Звуковой канал – это слой воды в Мировом океане, который охватывает всю его акваторию, нигде не прерывается и пропускает звуковые волны на огромные расстояния, практически не снижая их энергии. Это явление сверхдальнего распространения звука в воде открыли в 1946 году советские учёные Л.М. Бреховских и Л.Д. Розенберг.
Некоторые учёные предполагают, что крупные киты, звуки которых имеют большую энергию, используют звуковой канал океана для взаимного общения.
Издавая ультразвуковые сигналы, дельфин проводит «рекогносцировку» окружающего пространства. Отразившийся от подводного объекта локационный звуковой импульс сильно изменяется и отличия дают дельфину нужную информацию обо всём, что творится вокруг. Для обследования окружающих его объектов дельфин подаёт десятки и сотни звуковых импульсов. В результате дельфин получает информацию не только об удалённости лоцируемых объектов, но и об их размере, форме и даже материале (твёрдый, мягкий, плотный, пористый и так далее).
Способность сформировать и направить звуковой сигнал на обследуемый объект дельфинам обеспечивает особое устройство из звукогенерирующего аппарата, основными элементами которого являются упомянутые выше воздушные мешки, лобно-носовая жировая подушка и вогнутая передняя поверхность черепа, образующие своеобразный звуковой излучатель, акустический «прожектор».
В механизме образования звуков дельфинов многое ещё остаётся неясным. Природа умеет подчас строго хранить свои тайны.
Источник
Удивительные способности дельфинов
Дельфины – милые и дружелюбные морские обитатели, которых часто путают с рыбами. Однако дельфины – умные и любознательные млекопитающие, умственные способности которых немало удивляют ученых.
Дельфины развили сложные способности, обитая в суровых условиях океанов и морей. Например, знаете ли вы, что дельфины могут долгое время находиться без сна, имеют уникальные способности ориентироваться в пространстве, обладают магнитным чувством и даже могут контролировать кровяные потоки в организме?
Мозг дельфинов
Дельфины умеют не спать
Все животные планеты нуждаются в сне, в том числе и человек. Мировой рекорд по лишению себя сна принадлежит Рэнди Гарднеру, который не спал 11 дней. Впрочем, уже на 4-й день у него начались галлюцинации.
Если человек не будет спать, он в конечном итоге умрет. То же самое произойдет с любым существом с развитыми функциями мозга, за исключением дельфинов, которые, как оказалось, научились лишать себя сна и при этом прекрасно себя чувствовать. Например, детеныши дельфинов не спят в первый месяц своей жизни так же, как их родители.
Все дело в том, что эти удивительные создания могут выключать половину своего мозга на какое-то время. Ученые беспрерывно тестировали реакции дельфинов в течение 5 дней, и, как оказалось, их реакции не замедлялись. Анализ крови на признаки стресса или бессонницы оказывались негативными. Дельфины умеют использовать эту способность бесконечно.
Еще одно исследование показало, что дельфины могут использовать эхолокацию в течение 15 дней подряд с практически идеальной точностью. Это имеет смысл, так как позволяет животным всегда быть на чеку и замечать приближение хищников.
Однако самое удивительное в том, что часть мозга дельфина все же спит. При этом визуальная информация начинает обрабатываться другой, активной частью мозга. Другими словами, если дельфин «выключает» часть своего мозга, вторая его часть может брать на себя все функции первой. Это все равно, что иметь два мозга вместо одного.
Зрение дельфинов
Удивительное зрение дельфинов
Известно, что дельфины используют эхолокацию для того, чтобы ориентироваться в том мире, в котором живут. Так как в морских глубинах видимость оставляет желать лучшего, животным легче использовать звуки, чтобы «видеть» предметы. Можно подумать, что зрение им вообще ни к чему, однако это не так.
Зрение дельфинов намного лучше, чем может казаться. Во-первых, их глаза расположены с обеих сторон головы, что позволяет им охватывать огромное пространство в 300 градусов. Они могут видеть то, что находится сзади. Во-вторых, каждый глаз движется независимо от другого, что позволяет животным смотреть в разных направлениях в одно и то же время.
Также у дельфинов имеются отражающий слой клеток, который находится за сетчаткой глаза и называется tapetem lucidem. Это позволяет им отлично видеть при низкой освещенности. Более того, дельфины так же хорошо видят над поверхностью воды, как и под водой.
Кожа дельфинов
Вам может показаться интересным, почему на дельфинов не цепляются другие морские обитатели, например, усоногие раки. Киты часто увешаны этими существами, однако у дельфинов, похоже, имеется иммунитет. Кожа дельфинов всегда выглядит гладкой, чистой и блестящей. В чем же ее секрет?
Уникальная кожа дельфинов имеет массу преимуществ. Во-первых, верхний слой кожи – эпидермис – у дельфинов не грубее, чем у человека, он в 10-20 раз тоньше, чем эпидермис любого наземного животного. Однако он растет в 9 раз быстрее, чем у нас.
Во-вторых, слой кожи дельфина меняется каждые два часа. Такое быстрое восстановление позволяет дельфинам оставаться гладкими, шелковистыми и быстро передвигаться в водной среде. У дельфинов имеются микроскопические чешуйки на коже, что позволяет им быстро двигаться в воде, а также препятствует распространению паразитов.
В-третьих, секрет уникальной кожи дельфинов также кроется в особом геле, который она вырабатывает. Этот гель не дает ракообразным зацепиться за поверхность кожи животных, а также отпугивает любых паразитов.
Уникальные легкие дельфинов
Известно, что дельфины – отличные пловцы. Например, дельфин-афалина может задерживать дыхание, находясь под водой, до 12 минут, при этом ныряя на глубину до 550 метров! Они способны на такое благодаря своим уникальным легким.
Хотя легкие этих животных по размерам не больше наших, они работают намного эффективнее. С каждым дыханием дельфин меняет около 80 и более процентов воздуха в легких. Мы можем поменять всего 17 процентов.
Кровь и мышцы дельфинов могут накапливать и транспортировать огромное количество кислорода благодаря тому, что в организме животных больше красных кровяных телец. Это означает более высокую концентрацию гемоглобина, чем у человека.
Однако все это не может до конца объяснить, как же дельфинам удается так долго задерживать дыхание и нырять на такие глубины. Оказывается, дельфины умеют направлять поток крови в нужном направлении. Например, во время глубоководных погружений кровь переходит от конечностей к сердцу и мозгу, улучшая их работу в экстремальных условиях.
Заживление ран у дельфинов
При травмах дельфины способны чудесным образом восстанавливать здоровье. C точки зрения науки, их способность восстанавливаться сравнима с чем-то фантастическим.
Например, дельфины могут выжить, получив серьезные увечья, и всего за пару недель могут восстановить большие объемы поврежденной плоти. Более того, их внешность способна возвращаться к первоначальному виду без каких-либо шрамов и уродств.
Кстати, у дельфинов также не бывает кровотечений. Например, человек при серьезной открытой травме может умереть только лишь из-за потери крови. При травмах дельфин направляет кровяной поток в нужную сторону так же, как он это делает при нырянии, что не позволяет ему истечь кровью.
Естественные обезболивающие дельфинов
Дельфинам, похоже, наплевать, на такие неудобства, как физическая боль. После того, как они получают серьезные травмы, которые бы обездвижили любое живое существо на планете, они спокойно могут продолжать играть, плавать и даже нормально питаться.
При открытых ранах у дельфинов не оголяются нервные окончания, что вызывает сильные боли. Это не значит, что боли они вообще не испытывают, они тоже очень чувствительны, как и мы.
Однако при получении серьезной травмы дельфины просто умеют.. не обращать на нее внимания. Считается, что их организм способен вырабатывать особые обезболивающие, вроде морфия, которые, впрочем, не вызывают никакого привыкания.
Такие способности дельфины выработали в ходе эволюции, что позволило им выживать в опасных условиях. Например, если за вами гонится хищник, лучше не показывать ему, что вы получили травму и что вам больно. Тогда у вас есть больше шансов выжить и не привлекать к себе внимание, как к слабому и беспомощному.
Дельфины и инфекции
Имея открытые раны на теле, дельфины способны плавать в воде, кишащей бактериями, и при этом не подцепить никаких инфекций. Похожи, им даже не страшны раны от грязных зубов акул. Человек при таком раскладе тут же умер бы от заражения крови в течение нескольких дней. Однако дельфинам хоть бы что!
Оказывается, к дельфинам не цепляется никаких инфекций. Известно, что иммунная система этих животных схожа с нашей, но как же тогда им удается отвратить от себя всю заразу?
На самом деле, никто точно сказать не может, откуда у дельфинов имеются такие чудо способности. Есть предположение, что дельфины получают своего рода антибиотики из планктона и водорослей.
Химические вещества, которые производят эти микроскопические существа, были обнаружены в подкожном жире дельфинов. Если слой жира повреждается при ранении, антибактериальные вещества освобождаются.
Каким образом дельфинам удается копить эти спасающие жизнь вещества под кожей, а не перерабатывать их при обмене веществ, остается пока загадкой для ученых.
Дельфины – самые лучшие пловцы
В 1936 году британский зоолог сэр Джеймс Грей был поражен тем, как быстро дельфины умеют плавать. Он стал очень подробно изучать их анатомию и выяснил, что кожа дельфинов должна иметь магические свойства, которые предотвращали бы трение, только тогда они были бы способны развивать такую скорость. Эта идея была названа «парадоксом Грея» и вплоть до 2008 года ученые не могли его решить.
Грей был частично прав: у дельфинов действительно имеются особенности, предотвращающие трение. Впрочем, Грей недооценивал силу мышц дельфинов, которая в 5 раз больше, чем сила мышц самого сильного человека на планете. Более того, дельфины также умеют очень эффективно использовать свою энергию.
Человек может использовать всего 4 процента своей энергии для передвижения в воде. Дельфины, в свою очередь, превращают 80 процентов энергии в тягу, что делает их самыми эффективными пловцами.
Магнитное чувство дельфинов
Почему дельфины и киты порой выбрасываются на берег? Эта загадка волновала умы ученых долгие годы. Предлагались разные теории: странные заболевания, загрязнение окружающей среды или тестирование военной техники. Однако исследования не подтверждали ни одну из этих теорий.
Случаи, когда животные выбрасывались на берег, фиксировались многие сотни лет, однако только недавно ученые стали догадываться, в чем же главная причина: оказывается, все дело в Солнце и магнитном поле нашей планеты.
В мозге дельфинов и китов имеются особые магнитные кристаллы, которые позволяют им чувствовать магнитное поле Земли. С помощью такой встроенной системы GPS они могут передвигаться по бескрайним просторам океана, без особого труда ориентируясь в пространстве.
Одна группа исследователей составила карту восточного побережья США, где наблюдались массовые случаи гибели дельфинов. Как оказалось, эти районы совпадали с местами, где магнитные горные породы снижали уровни магнитного поля планеты.
Таким образом, дельфин или кит, который ориентируется по магнитному полю, мог просто «не заметить» берег и оказывался на суше.
Также ученые выяснили, что когда Солнце выделяет слишком много радиации, оно влияет на магнитные чувства морских млекопитающих и также сбивает их с толку. Больше всего животных выбрасывается на берег, когда активность Солнца наиболее сильна. Это также может объяснить тот факт, почему спасенные животные снова возвращаются на берег.
Эхолокаторы в организме дельфинов поистине невероятны. Поражает их способность чувствовать объекты на расстоянии. Животные способны посылать звуковые сигналы и слушать эхо, отраженное от объектов.
Если добавить к этому редкому чувству остальные способности дельфинов, о которых говорилось выше, можно сделать вывод, что дельфины обладают действительно фантастическими чувствами и способностями, что отличает их других живых существ.
Однако мать-природа наделила их еще кое-чем: электрорецепцией — умением чувствовать электрические импульсы, посылаемые другими живыми существами.
Гайанские дельфины обитают у побережья Южной Америки и внешне похожи на дельфинов-афалин. Исследователи обнаружили особые углубления на их клювах, которые способны распознавать электроимпульсы, посылаемые мышцами рыб.
Похожая особенность имеется у таких животных, как утконосы. Они используют ее для поиска рыбы, которая прячется в иле. Эхолокация позволяет дельфинам определять положение объектов в пространстве, однако она не особенно эффективна на близком расстоянии, поэтому в ход вступает электрорецепция.
Источник