100kitov.ru

Интересные факты — события, биографии людей, психология
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Летучие мыши обладают врожденным чувством скорости звука – исследование

Исследовательская работа «Эти загадочные мыши»

Летучая мышь как загадка Исследовательская работа ученика 6 класса МБОУ «Вое

1 слайд

Летучая мышь как загадка Исследовательская работа ученика 6 класса МБОУ «Воеводская средняя (полная) общеобразовательная школа» Одинцева Егора Руководитель: Одинцева Наталья Ивановна

Это я - Одинцев Егор. Меня зовут Одинцев Егор. Я живу в Целинном районе. Учу

2 слайд

Это я — Одинцев Егор. Меня зовут Одинцев Егор. Я живу в Целинном районе. Учусь в шестом классе.

Актуальность Как и все мои сверстники я люблю играть в компьютер. Там на экра

3 слайд

Актуальность Как и все мои сверстники я люблю играть в компьютер. Там на экране то монстры, то военные спасающие мир, то крутые гонки, мчащиеся обгоняя другие машины. В таких играх встречаются такие животные – летучие мыши. Мне стало интересно узнать кто они такие, чем питаются, где обитают, какую пользу приносят, живут ли в нашей местности. Так и родилась тема моего исследования.

Цель работы: изучить информацию о летучих мышах, узнать как летучие мыши чувс

4 слайд

Цель работы: изучить информацию о летучих мышах, узнать как летучие мыши чувствуют свою добычу и поделиться получен-ными знаниями с окружающими. Задачи: посмотреть значение слова летучие мыши в толковом словаре; узнать, где и когда появились эти животные, где живут сейчас; изучить особенности внешнего вида и повадки летучих мышей; узнать, чем они питаются и как спят; выяснить, приносят ли человеку пользу летучие мыши. Выяснить, как выглядит графическое изображение движения. Цель работы: изучить информацию о летучих мышах, узнать как летучие мыши чувствуют свою добычу и поделиться полученными знаниями с окружающими. Задачи: посмотреть значение слова летучие мыши в толковом словаре; узнать, где и когда появились эти животные, где живут сейчас; изучить особенности внешнего вида и повадки летучих мышей; узнать, чем они питаются и как спят; выяснить, приносят ли человеку пользу летучие мыши.

Объект исследования: Млекопитающее – летучая мышь. Предмет исследования: эхол

5 слайд

Объект исследования: Млекопитающее – летучая мышь. Предмет исследования: эхолокация. Гипотеза: предполагаю, что наблюдения и собранная информация об исследуемом объекте предоставят возможность учащимся принимать процессы эхолокации для обнаружения и поимки своей добычи летучими мышами Объект исследования: млекопитающее – летучая мышь. Предмет исследования, стали процесс охоты летучих мышей – эхолокация. Я предполагаю, что наблюдения и собранная информация об исследуемом объекте предоставят возможность учащимся понимать процесс эхолокации для обнаружения и поимки добычи летучими мышами.

Толковый словарь С.Ожегова: Летучий – способный летать, носиться в воздухе.

6 слайд

Толковый словарь С.Ожегова: Летучий – способный летать, носиться в воздухе. В названиях некоторых рукокрылых: способный к полёту. Летучая мышь. Мышь – небольшой грызун с острой мордочкой, усами и длинным хвостом. Летучая мышь – родовое название – нетопырь, это ночное существо. Изучив толковый словарь, я узнал, что летучих мышей по другому называют нетопырь и это ночное существо.

Кто такие летучие мыши? Летучие мыши – это не «Мыши с крыльями». Крылья летуч

7 слайд

Кто такие летучие мыши? Летучие мыши – это не «Мыши с крыльями». Крылья летучих мышей – это складка кожи. Известно 900 видов летучих мышей. Изучая литературу по данной теме я узнал, что домашние и полевые мыши относятся к отряду Грызунов, а летучие – Рукокрылых. Это единственные млекопитающие, овладевшие искусством полета. За сутки могут преодолеть расстояние до 50 км. Крылья летучих мышей – летательная перепонка, натянутая между сильно удлинёнными пальцами передних конечностей, телом и задними конечностями. Подавляющее большинство летучих мышей не опасны для человека, только три вида обитающие на территории латинской Америки являются вампирами. Но даже эти виды очень редко нападают на людей, так как питаются кровью животных.

Читайте так же:
Некоторые из признаков того, что вы не самый лучший друг: читайте во всех подробностях

Где и когда появились летучие мыши? Известно, что летучие мыши – это древние

8 слайд

Где и когда появились летучие мыши? Известно, что летучие мыши – это древние существа. Они живут на Земле едва ли не 50 миллионов лет. Ученые считают, что летучие мыши произошли от проживавших на деревьях насекомоядных. Кто такие летучие мыши? Известно, что летучие мыши – это древние существа. Они живут на Земле едва ли не 50 миллионов лет. Ученые считают, что летучие мыши произошли от проживавших на деревьях насекомоядных.

Внешний вид летучих мышей Так выглядят летучие мыши

9 слайд

Ученые выяснили, почему летучие мыши в полете ни с чем не сталкиваются

Известно, что летучие мыши являются самыми «громкими» животными на планете и обладают способностью общаться с помощью голосовых последовательностей, которые по своей сложности могут сравниться с пением птиц. Еще одной особенностью летучих мышей является тот факт, что они при перемещениях на небольшие расстояния для ориентации в пространстве используют эхолокацию.

Ученые давно исследуют, как именно летучие мыши используют эхолокацию. Например, не так давно исследователи смогли выяснить, почему эти животные не глохнут от большого количества ультразвуковых шумов, которые они сами и испускают. Разгадка крылась в существовании специальных мышц, предохраняющих ушные раковины от звуков.

Еще один вопрос, связанный с полетом летучих мышей, многие годы интересовал невролога из Университета Брауна (США) Джеймса Симмонса.

Он все пытался понять, как летучие мыши в воздухе не сталкиваются ни с какими-то предметами, ни друг с другом.

Ответ на этот вопрос был получен в результате масштабного и довольно сложного в техническом плане исследования, результаты которого опубликованы в Proceedings of the National Academy of Sciences.

По задумке ученых, испытуемые животные летали в помещении, в котором находились препятствия в виде висящих цепей. На головы летучих мышей были помещены миниатюрные микрофоны, сделанные соавторами Симмонса из Японии. Через эти микрофоны производилась запись звуков, которые издавали мыши. Другие микрофоны располагались в помещении и фиксировали отраженные сигналы. Кроме того, полет мышей снимался на видеокамеру с высоким разрешением.

Сначала ученые убедились, что летучие мыши перемещаются по одному конкретному маршруту между цепями.

После того как мыши справились с этой задачей, экспериментаторы поменяли расположение препятствий, чтобы посмотреть, как они справятся с новой задачей.

Читайте так же:
Чтобы чтение стало привычкой

В результате анализа наблюдательных данных ученые заметили, что летучие мыши поначалу теряли ориентацию в пространстве, не будучи из-за перекрытия ультразвуковых сигналов в силах определить, где перед ними располагается реальное препятствие, а где его нет.

Это заставило животных сразу издавать много звуков.

Кроме того, незначительное изменение частоты ультразвукового сигнала позволяет летучим мышам четко определить, откуда и от какого препятствия он был отражен. Информация об отраженных звуках обрабатывается в мозгу летучей мыши, которая, таким образом, оказывается способна миновать препятствия на своем пути.

«Эта способность является результатом эволюции летучих мышей, который позволяет им летать в пространстве с большим количеством препятствий, создающих эхолокационные помехи, — говорит Джеймс Симмонс. — В противном случае летучие мыши сталкивались бы с деревьями и ветвями».

Данная работа может иметь практическое применение. Ее результаты могут помочь в разработке и создании новых методов гидролокации и эхолокационных систем.

Писк в ушах: об истории эхолокации у летучих мышей

Как у летучих мышей работает «шестое чувство», какие предатели висят на родословном дереве рукокрылых и для чего специалистам по летучим мышам понадобилось сравнение улиток, рассказывает Indicator.Ru.

Темная история рукокрылых

«Всеобщая неправильность и чудовищность, замеченная в организме летучей мыши, безобразные аномалии в устройстве чувств, допускающие гадкому животному слышать носом и видеть ушами, — все это, как будто нарочно, приноровлено к тому, чтобы летучая мышь была символом душевного расстройства и безумия», — писал об этих загадочных животных натуралист Альфонс Туссенель. Неудивительно, что эти, как он называл их, «химеры, чудовищные, невозможные существа» с экстрасенсорными или даже колдовскими, по мнению наших предков, способностями всегда привлекали внимание естествоиспытателей.

С тех пор как Ладзаро Спалланцани и его коллеги в 1798 году показали, что летучие мыши используют звук для ориентации в полной темноте и не нуждаются для этого ни в зрении, ни в осязании воздушных потоков, механизмы эхолокации были подробно изучены. В 1912 году Хайрем Максим впервые выдвинул предположение, что летучие мыши создают сигналы, неразличимые человеческим ухом, с помощью крыльев. Правда, по его мнению, это был инфразвук с частотой 15 Гц. Первым догадался об ультразвуке англичанин Хартридж, решивший воспроизвести опыты Спалланцани в 1920 году, а подтвердили его правоту биоакустик Дональд Гриффин (он-то и придумал термин), нейробиолог Роберт Галамбос и физик Джордж Пирс. Кстати, интересно, что, с древности шарахаясь от летучих мышей, кита-то наши предки и не приметили: первое серьезное исследование эхолокации китообразных провели только через два десятилетия после работ Гриффина, Галамбоса и Пирса.

Читайте так же:
Чего не хватает, если хочется сладкого, соленого или кислого?

Много писка из ничего

Систематически же картина тоже оставалась довольно логичной и стройной. Всего рукокрылых насчитывается более 1260 видов, которые объединяются в 21 семейство. Всех их подразделяли на более крупных и в большинстве своем «молчаливых» в ультразвуковом диапазоне крыланов (подотряд Megachiroptera и его единственное семейство Pteropodidae) и более мелких, но почти поголовно пользующихся эхолокацией летучих мышей (Microchiroptera, куда входили все остальные семейства). Между двумя подотрядами находили и другие различия, в целом же внутри каждого из них не было особенных противоречий. Хотя у некоторых крыланов и есть способность к эхолокации, все же она совсем другого типа, щелчкового, так что в целом получалось ровненькое и гладенькое родословное древо, буквально без сучка, без задоринки.

Фото: Anton 17/Wikimedia Commons

Казалось бы, в такой изученной области больше нечего делать. А потом «пришли генетики и все испортили»: исследование митохондриальной ДНК и сцеплений ядерных генов, а затем и полногеномные анализы выявили надсемейство сепаратистов, Rhinolophidae, которое ну никак не могло усидеть на одной ветви филогенетического древа с остальными Microchiroptera и неуклонно стремилось висеть поближе к крыланам (Pteropodidae). Молекулярные биологи уступили им и решили объединить их в подотряд Yinpterohiroptera, а всех остальных отправили в новый подотряд Yangohiroptera. И все бы ничего, сиди эти непокорные ринолофиды там молча: так нет же, они, предатели, пищат ультразвуком, который издает их гортань, чего крыланы делать не умеют. Эта картина вносит смуту в стройные ряды хироптерологов: одни защищают сумасбродных сепаратистов и пытаются понять, не могла ли эхолокация возникнуть у рукокрылых дважды, другие убеждают, что раньше пищать в ультразвуковом диапазоне могли предки всех ныне живущих видов, а после некоторые утратили эту способность, третьи вспоминают Onychonycteris finneyi — древнейшую из ископаемых форм, обитавшую в раннеэоценовых лесах на территории современного Вайоминга 52,5 млн лет назад и не умевшую ориентироваться с помощью ультразвука.

Nobu Tamura/Wikimedia Commons

Почему у тебя такие большие внутренние уши?

Чтобы положить конец этим спорам, ученые из Китая и Ирландии прибегли к помощи одного из самых красивых законов живого мира, биогенетическому закону Мюллера — Геккеля, согласно которому каждое живое существо в ходе индивидуального развития (онтогенеза) проходит основные стадии и ступени, которые преодолели его предки в процессе эволюции (филогенеза). Конечно, эмбриональное развитие гораздо более сложный и многоплановый процесс, чем «краткий пересказ предыдущих серий», и разные органы зародыша могут даже одновременно развиваться в разные стороны, движимые генами-дирижерами. Но, чтобы посмотреть на то, были ли у предков организма некие черты, которых он сам лишен, вполне логично обратить внимание на то, как изменяется его эмбрион. Раздел науки, который наиболее полно может наблюдать все эти стадии превращений у млекопитающих, называется сравнительной эмбриологией (ее основы закладывал еще немец, впрочем обрусевший, Карл Бэр).

Читайте так же:
Почему @ называют «собакой»? Причины, фото и видео

Какие органы летучих мышей можно назвать «ответственными» за эхолокацию? Те, которые помогают производить ультразвук (гортань), и те, которые его улавливают (органы слуха). Видам, которые пользуются эхолокацией, свойственны более крупные размеры улитки — заполненной жидкостью части перепончатого лабиринта, той самой части внутреннего уха, которая помогает нам воспринимать звуки, преобразовывать их в нервный импульс и передавать в головной мозг. Отношение ширины улитки к ширине основания черепа очень сильно коррелирует с умением «видеть ушами».

Как мыши улитками мерялись

В описанном в Nature Ecology & Evolution исследовании ученые сравнили эти показатели у эмбрионов двух видов рукокрылых, не использующих эхолокацию с помощью органов гортани, пяти видов, использующих ее, и пяти видов других млекопитающих, не обладающих внутренним сонаром (кот, мышь, кролик, крыса и еж). Если удастся увидеть сходства в эмбриональном развитии улиток птероподид и летучих мышей с эхолокацией, которые будут отличать их всех от остальных млекопитающих, значит, крыланы просто утратили свое «шестое чувство», которое, видимо, забирало у них больше энергии, чем приносило пользы, а если похожи будут крыланы и другие «молчаливые» на высоких частотах млекопитающие, то, возможно, пользоваться сонаром они никогда и не могли. В таком случае следовало признать, что, скорее всего, непокорные ринолофиды развили эту способность независимо от всех остальных летучих мышей.

Сравнение с помощью рентгена показало, что разница между рукокрылыми с сонаром и двумя не слышащими и не издающими ультразвук видами была минимальна на первых стадиях развития плода. На последующих этапах сходство уменьшилось, и улитки крыланов приблизились по своим характеристиками к улиткам млекопитающих, которые не обладают эхолокацией с использованием гортани. А это еще один заметный довод в пользу того, что этот тип эхолокации у летучих мышей не возникал дважды, а был утрачен некоторыми видами. Причиной лишения этой способности могла стать ее невыгодность: возможно, крыланы справлялись и без нее, не тратя уйму лишней энергии на такой сложный механизм ориентирования в пространстве. Некоторые виды даже активны в дневное время суток, а когда вокруг светло, «шестое чувство», помогающее не врезаться в дерево, и вовсе ни к чему.

Ученые выяснили, зачем летучие мыши дергают ушами во время полета. Этот эффект позволяет выжать больше информации из ультразвукового сканирования окружающей местности

Биологи замечали, что во время полета летучие мыши часто двигают ушами. Исследователи считали это чем-то вроде несовершенства системы: якобы животное вынуждено справляться с теми помехами, которые вносят дергающиеся уши. В момент такого рывка ухо движется навстречу звуковой волне или, напротив, отдаляется от нее — это приводит к сдвигу частоты за счет эффекта Доплера.

Читайте так же:
С орбитой окололунной станции в NASA определились

В обыденных условиях человек может наблюдать этот эффект, когда мимо него проезжает поезд или машина скорой помощи с включенной сиреной. У машины, которая едет навстречу наблюдателю, сигнал звучит на более высокой частоте, а у удаляющейся — на более низкой. Эффект Доплера возникает при движении любого приемника относительно набегающей волны (это может быть и свет, и звук). Ученые используют его для измерения скорости в самых разных случаях — от астрономии до медицинских исследований (измерение скорости крови в сосудах). Однако оказалось, что применять это физическое явление могут не только люди.

Читайте также: Летучая мышь и тайное войско

В новой публикации американские исследователи привели ряд аргументов в пользу того, что дерганье ушами у летучих мышей вовсе не помеха, а именно применение эффекта Доплера. Ученые обратили внимание, что животное совершает эти движения как раз в момент регистрации отраженных импульсов, причем направление рывков и форма ушной раковины таковы, что сдвиг частоты становится максимальным. Животные, например, дергают ушами в противофазе: одно ухо движется вперед, а другое назад — при сравнении звуков от ушей сдвиг частоты удваивается. И если бы он был вреден, вряд ли летучие мыши обзавелись бы столь сложными механизмами.

Изготовленный по форме реального уха летучей мыши макет из силиконовой резины с механическим приводом и микрофоном внутри показал, что ушные раковины явно специально оптимизированы эволюцией для максимального доплеровского сдвига. Они дергаются так, чтобы частота звука в этот момент смещалась как можно больше. Ученые установили, что сдвиг частоты достигает 350 герц — заметно выше, чем ранее измеренный порог восприятия животного. Следовательно, это зачем-то нужно; вопрос в том, зачем именно.

Новое исследование показало, что наложение эффекта Доплера от движущихся целей на эффект Доплера, создаваемый дергающимся ухом самого животного, приводит к тому, что летучей мыши становится проще определить то, откуда пришел звук. Получается, что подобные движения вовсе не случайность, а тонкий биологический механизм, позволяющий определить и тип цели, и направление на нее.

Опыты с макетом уха летучей мыши показали, что нечто подобное можно достаточно легко сделать и для беспилотных коптеров, которым тоже актуально точно определять положение в пространстве и тип других движущихся объектов (винты таких летательных аппаратов создают тот же самый эффект, что и крылья насекомых: частота отраженного ими звука меняется пропорционально скорости).

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию