Co je to echolokace?

Echolokace je schopnost identifikovat okolní prostředí vydáváním zvuků směrem k objektu a následnou analýzou odrazů odrazených od objektů k určení vzdálenosti a velikosti objektu. Echolokace je forma sonaru a je používána jak zvířaty, tak lidmi. Echolokace zvířat je forma krmné a navigační taktiky používané zvířaty a je také označována jako bio-sonar

Echolokace zvířat

Zvířata, která jsou schopna používat echolokaci, jsou převážně noční zvířata nebo zvířata, která se nacházejí v oblastech s omezeným slunečním světlem nebo vůbec. Při echolokaci zvířat zvíře produkuje zvuky směrem ven do svého prostředí a pak přijímá ozvěny z odrazů emitovaných zvukových vln a používá tyto ozvěny k určení polohy objektů. Zvířata používají svůj mozek k správné identifikaci vzdálenosti a velikosti objektů, ze kterých ozvěna vyzařuje, vypočítáním času, který echo používá k dosažení zvířete, a dokonce i hlasitosti ozvěny.

Historie výzkumu echolokace zvířat

Termín „echolokace“ poprvé popsal Donald Griffin, americký zoolog na počátku 20. století poté, co Donald a jeho kolega, Robert Galambos, demonstroval využití echolokace v netopýrech v roce 1938. Jiní vědci však přednesli teorii echolokace zvířat mnohem dříve, například Lazzaro Spallanzani, který v 18. století založil sérii experimentů, které netopýři používali pro navigaci místo zraku. Jinými vědci, kteří měli podobné teorie, byli sir Hiram Maxim, který navrhl, že netopýři vydávají zvuky při nízkých frekvencích a Hamilton Hartridge, který opravil Maximovu teorii a zjistil, že zvuky vyzařované netopýry byly ve skutečnosti slyšitelné pro lidi. Echolokace zvířat u mořských savců nebyla založena až do roku 1953, kdy Jacques Yves Cousteau navrhl použití bio-sonaru ozubenými velrybami ve své publikaci „The Silent World“.

Echolokace v netopýrech

Netopýři byli první zvířata být objeven jak používat echolocation pro navigaci a shánění potravy a obzvláště mezi microchiropteran netopýry. Tyto druhy netopýrů obvykle žijí v naprosté tmě, a proto je použití zraku pro navigaci téměř zastaralé. Takové netopýry jsou především hmyzožravci, kteří jsou také nočními lovci, kteří se pohybují ze svých úkrytů v úplné tmě, když je hmyz ve velkém a konkurence je nízká. Microchiropteran netopýři vydávají zvuky z hrtanu a otevřenými ústy. Tyto zvuky jsou obvykle na extrémně vysokých frekvencích v rozmezí 14 000 až 100 000 Hz. Pro srovnání, lidská sluchová kapacita se pohybuje mezi 20 a 20 000 Hz. Horseshoe netopýři jsou výjimkou, protože druhy používají jejich nosy k vydávání zvuků místo úst. Při lovu netopýři produkují cvaknutí rychlostí 10-20 kliknutí za sekundu, ale po identifikaci položky kořisti se rychlost kliknutí dramaticky zvyšuje až na 200 kliknutí za sekundu.

Echolokace v Ozubených velrybách

Echolokace je také běžná mezi jinými zvířaty podřádu Odontoceti nebo zubatými velrybami včetně delfínů, orcas, sviňuchy a velryby spermií. Tito mořští savci přizpůsobení použití echolocation doplnit použití zraku, který je ztěžován špatnou viditelností pod vodou způsobenou zákalem a absorpcí. Tyto ozubené velryby vydávají vysokofrekvenční zvuky ve formě vysokých kliků, které jsou generovány z fonických rtů velryby. Tato kliknutí jsou produkována na různých frekvencích s některými druhy produkující 600 kliknutí za sekundu v tom, co je známo jako pulz pulzu. Rozmanité míry prokliků vedou k širokému spektru zvuků včetně štěkání, vrčení a křiku. Ozvěny jsou pak přijímány prostřednictvím mastných struktur umístěných ve spodní čelisti velryby.

Echolokace u ptáků

Tam je nemnoho druhů ptáků, kteří používají echolocation pro navigaci. Patří mezi ně ropné ptáky, stejně jako swiftlet, které byly pozorovány pomocí echolokace při létání v úplné tmě. Tyto druhy ptáků jsou také noční zvířata a bydlí v špatně osvětlených stanovištích, jako jsou jeskyně.

Echolokace u suchozemských savců

Echolokace byla také pozorována u drobných suchozemských savců, mezi něž patří Eurasian shrew, krátkosrstý šejk, potulný šejk a tenrecs (na Madagaskaru). Tito malí savci mají zřetelnou formu echolokace, kde nevytvářejí klikové zvuky pozorované u netopýrů, ale místo toho produkují nízkou amplitudu, více harmonické zvuky a frekvenčně modulovanou frekvenci. Tyto desítky a vruty používají echolokaci výhradně pro navigační účely. Echolokace byla také pozorována vědci v slepých laboratorních potkanech.

Lidská echolokace

Lidé byli studováni a založeni na používání echolokace k navigaci ve svém prostředí. Echolokace pozorovaná u lidí je v praxi podobná echolokaci u zvířat, protože je také formou aktivního sonaru. Lidé používají echolokaci umělým vytvářením zvuků, jako je klepání pomocí třtiny nebo dupání země nohama nebo dokonce vytvořením zvuků kliknutí. Tito jedinci jsou obvykle vycvičeni k tomu, aby používali odrazy odrážené od objektů k identifikaci vzdálenosti od objektu nebo velikosti objektu. Echolokace je pozorována hlavně u nevidomých lidí, ale lidé se zrakem jsou také schopni získat schopnost prostřednictvím tréninku a negovat přednost. Sluch a vidění byly zkoumány, aby byly příbuzné, protože v obou případech jsou zpracovány odražené vlny energie z určitého zdroje.

Výzkum lidské echolokace

Bylo zjištěno, že lidé mají schopnost lokalizovat objekty bez použití zraku již v roce 1749. Zpočátku vědci věřili, že změny tlaku na kůži způsobily schopnost. Nicméně, to bylo v padesátých létech ten echolocation člověka byl značně studován zvláště u Cornell psychologické laboratoře. V polovině 20. století bylo napsáno několik knih, které dále rozluštily lidskou echolokaci.

Jednotlivci s lidskou schopností echolokace

Jednotlivci, kteří mají schopnost používat echolokaci, jsou obvykle zrakově postiženi. Jedním z takových lidí, kteří se svými echolokačními schopnostmi prožili svět, je Daniel Kish, slepý muž, který měl oči v dětství odstraněny kvůli rakovině sítnice. Daniel využívá využití palatálních kliknutí k identifikaci svého okolí, dovednosti, kterou učil od dětství. Další pozoruhodný jedinec s echolokační schopností je Ben Underwood. Ben Underwood je také slepý a také ztratil oči po diagnóze rakoviny sítnice. Underwood získal echolokační schopnosti ve věku pěti let prostřednictvím samostudia. Prostřednictvím echolokace byl slepý Underwood schopen běžet, jezdit na kole a dokonce hrát fotbal.