Ohne Klette Grate , Tintenfisch Nerven und Eisvögel Schnäbel - jeweils - wir würden nicht Velcro, Schmitt - Trigger - Eingangsschaltungen oder die High-Speed - Shinkansen Hochgeschwindigkeitszug . Ingenieure lieben es, die natürliche Welt nach Ideen abzubauen.
Echolocation ist ein weiteres Beispiel, bei dem die Natur die Menschheit bis zum Anschlag schlägt. Bei der Echolokalisierung wird ein Objekt erkannt oder untersucht, indem es mit hochfrequenten Schallwellen getroffen wird, die dann zur Quelle zurückprallen. Die Sonartechnologie ermöglicht es dem Menschen seit mehr als 100 Jahren , dies zu tun , aber zahlreiche Zahnwale - eine Linie, die Delfine, Schweinswale und Pottwale umfasst - nutzen die Echolokalisierung. So machen rund 1.000 Fledermausarten .
Während sich die Sonartechnik weiterentwickelt, werden zukünftige Erfinder wahrscheinlich viel Inspiration von Fledermäusen und Zahnwalen gleichermaßen erhalten. Aber welche Gruppe wird für die Pioniere von morgen wertvoller sein?
Diese Frage hat zu einigen spielerischen Rippen unter Wissenschaftlern geführt. Laura Kloepper ist Assistenzprofessorin für Biologie am St. Mary's College in Indiana. Auf einer Versammlung der Acoustical Society of America im November 2018 präsentierte sie neue Forschungsergebnisse, die einige wichtige Unterschiede zwischen der Echolokalisierung von Fledermäusen und Delfinen aufzeigen. Und für Kloepper ist die Wahl klar: Sie glaubt, dass Fledermäuse die Technik auf eine Weise anwenden, die weitaus beeindruckender ist.
Aber andere sind sich nicht so sicher. Es gibt möglicherweise keinen endgültigen Gewinner in dieser königlichen Klangschlacht. Bevor Sie sich für "Team Bat" oder "Team Dolphin" anmelden, finden Sie hier eine Aufschlüsselung des Matchups.
Sounding Off
Schall bewegt sich im Wasser ungefähr viermal schneller als in der Luft. Dadurch können Zahnwale über viel größere Entfernungen echolokalisieren. Mit seiner Sonar, ein unter Wasser Tümmler Delphin kann eine potentielle Mahlzeit aus identifizieren 361 Fuß (110 Meter) entfernt.
Fledermäuse haben viel schmaler Sonar Bereiche: Die meisten Insektenjagd Spezies nur Beutetieren erkennen kann , die innerhalb sind 9,8-16,4 Fuß (3 bis 5 Meter) von ihnen. Kein Wettbewerb da.
Das Volumen ist ein weiterer Bereich, in dem Zahnwale die Konkurrenz umhauen. Delfine und ihre Verwandten echolokalisieren, indem sie mithilfe ihrer Nasengänge eine Reihe von Klicks ausführen, die sich durch die "Melone" bewegen, ein Fettorgan, das sich über den Kiefern befindet. Wie ein eingebautes Megaphon fokussiert und lenkt die Melone den ausgehenden Klang. Bei einigen dieser Wale sind die Klickfolgen bis zu 230 Dezibel laut .
Das sind fast 130 Dezibel mehr als alle brüllenden Züge, die Sie an einer U-Bahnstation in New York City hören. Es beschämt auch Fledermausgeräusche: Die Flyer mit Sonar geben Geräusche im Ballpark von 100 bis 110 Dezibel ab.
Bei Fledermäusen ist es normalerweise die Zunge oder der Kehlkopf, die die Schallwellen erzeugen , die die Echolokalisierung ermöglichen. Wissenschaftler haben kürzlich von einer anderen, primitiveren Technik erfahren. Eine Studie aus dem Jahr 2014 berichtete, dass Fruchtfledermäuse der Alten Welt durch die Dunkelheit navigieren, indem sie mit ihren Flügeln Klicks erzeugen und auf das Echo achten. Forscher haben noch nicht herausgefunden, wie das funktioniert.
Umgang mit Geschwätz
Jetzt diese Geräusche zu machen ist nur die halbe Miete. Wenn Sie Sonar verwenden möchten, müssen Sie die zurückgegebenen Echos verarbeiten, wenn sie eintreffen. Delfine tun dies mit ihren Kiefern und Zähnen, die Echos abfangen und sie an die Mittelohren weitergeben. Und natürlich verwenden Fledermäuse ihre überwucherten Außenohren, um Rücksignale zu sammeln.
Selbst mit diesen großen alten Ohren ist es ein Wunder, dass Fledermäuse genauso gut hören können wie sie. Viele Arten leben, reisen und jagen in riesigen Kolonien. Die größten sind rund 15 Millionen Tiere stark. Wenn Hunderte, Tausende oder Millionen dieser Tiere gleichzeitig mit der Echolokalisierung beginnen, ist das Endergebnis eine Menge Hintergrundgeräusche .
Eine bestimmte Fledermaus muss also in der Lage sein, zwischen ihren eigenen Schreien und denen anderer Fledermäuse zu unterscheiden. Zu diesem Zweck können die geflügelten Säugetiere die Tonhöhe , Frequenz und das Timing ihrer einzelnen Stimmen ändern . Eine weitere Option ist schmutzig zu kämpfen: Die mexikanischen Frei angebundenen Schläger absichtlich freigibt Geräusche , die Marmelade andere Fledermäuse Sonarsignale. Alles ist fair in Liebe, Krieg und Insektenjagd.
Fledermaussignale sind kompliziert, flexibel und leicht zu manipulieren. Andererseits sind die von Zahnwalen verwendeten Sonarklicks viel homogener . Die Wale haben viel weniger Kontrolle über die Tonhöhe oder Dauer der relativ einfachen Geräusche, die sie zum Echolokalisieren verwenden.
Dies ist einer der Gründe, warum Kloepper Fledermäuse für anspruchsvollere Sonarbenutzer hält. Anti-Jamming-Strategien könnten ein weiteres Zeichen für die Gunst der fliegenden Säugetiere sein. In einem kürzlich durchgeführten Experiment haben Kloepper und ihre Kollegen zwei Delfine Aufnahmen von künstlichen Walenklicks ausgesetzt. Anstatt desorientiert zu werden, veränderten die Wassertiere das Timing und die Frequenzen ihrer ausgehenden Sonarsignale geringfügig. Die Aufführung war nicht allzu schäbig, aber Kloepper betont, dass Fledermäuse immer noch eine größere Stimmflexibilität haben.
Die Vergangenheit wiederholen
Am 16. November 2018 verteidigte Kloepper das Team Bat in einer freundlichen Debatte am Freitag mit Brian Branstetter , einem Biologen der National Marine Mammal Foundation. Auf halbem Weg bemerkte ihre Gegnerin, dass Delfine eine Audio-Supermacht haben, die den fliegenden Lebewesen fehlt.
Fledermausrücksignale sind mit Informationen über das äußere Erscheinungsbild fester Objekte gefüllt. Aufgrund der Natur des Wassers werden seine Signale beim Echo eines Zahnwals durch Ziele geleitet. Das sagt dem Tier, wie das Objekt innen und außen aussieht . Ein Experiment aus dem Jahr 1992 ergab, dass Tümmler die Dicke von Hohlzylindern nur anhand ihrer Echolokalisierungstalente bestimmen konnten .
Trotz all der Dinge, die sie trennen, sind Delfine und Fledermäuse vielleicht doch nicht so unterschiedlich. Eine genetische Analyse von 2010 ergab, dass die beiden Linien unabhängig voneinander ein Sonar entwickelten, nachdem sie denselben allgemeinen Satz von hörbedingten Mutationen durchlaufen hatten, wie sie sich entwickelt hatten. Geschichte wiederholt sich; man könnte sogar sagen, es hallt wider.
JETZT IST DAS INTERESSANT
Fledermäuse und Zahnwale sind nicht die einzigen Tiere, die auf Sonar angewiesen sind. Höhlenbewohnende Ölvögel verwenden die Echolokalisierung, um im Dunkeln zu navigieren, und es wird vermutet , dass Spitzmäuse denselben Trick verwenden, um ein Gefühl für ihre Umgebung zu bekommen.
