Dźwięk w przyrodzie

Ucho ludzkie jest w stanie rejestrować dźwięki z otaczającego nas świata. Jesteśmy w stanie usłyszeć dźwięki z zakresu od 20 Hz do 20000 Hz. W związku z tym ucho jest w stanie rejestrować różnego rodzaju dźwięki. Gdy do naszego ucha docierają dźwięki, o różnych częstotliwościach, natężeniach, bezładnie zmieszane, narzekamy wówczas, że roztacza się wokół nas hałas, efekt który jest mało przyjemny dla nas. W dzisiejszym świecie wypełnionym samochodami, zakładami przemysłowymi i różnego rodzaju urządzeniami z hałasem spotykamy się nader często.

Ogromna ilości energii unoszonej przez dźwięk dociera do naszych uszu. Z hałasem spotyka się w praktycznie każdym miejscu w pracy, na ulicy, a także we własnym domu. Dużym źródłem hałasu są różnego rodzaju środki lokomocji: samochody, pociągi, samoloty. Hałas powoduje u nas uczucie zmęczenia, zniechęcenie i ogólnie obniża naszą sprawności psychofizyczną. U niektórych może nawet prowadzić do powstania stanów podrażnienia, zdenerwowania, w skrajnych przypadkach nawet do agresji. Tak, więc w obecnym świecie hałas stanowi jeden z bardziej uciążliwych problemów nękających człowieka.

Zastanówmy się, w jaki sposób zwierzęta reagują na otaczając ich dźwięki i w jakim stopniu różnią się ich narządy słuchu od ludzkiego.

Otóż długopłetwce, są w stanie usłyszeć miłosne zawodzenia innych osobników z odległości ok. 20 km, w przypadku niewielkich głębokości. Na większych głębokościach zasięg ten zmniejsza się do kilkuset metrów. Z kolei bizony są w stanie tak ryczeć, że mogą się usłyszeć z odległości 6 km. W przypadku lwów, swoje pomruki wydawane na stepach słyszą z odległości 2, 5 km. Jeśli chodzi o krokodyle to odległość ta wynosi ok. 1,5 km. Jednak jeśli spojrzymy na słowiki, to mogą się one porozumiewać maksymalnie na odległościach ok. 150 metrów. Słowiki też podobnie jak ludzie słyszą brzęczenie komara z maksymalnej odległości 3 m.

Do ciekawszych ptaków pod względem słuchu należy Strzyżyk. Potrafi on w ciągu 7 sekund wyśpiewać ok. 130 nut. Dla naszego ucha jest to dźwięk mało przyjemny, jeśli jednak zwolnilibyśmy tempo tego śpiewu (np. po nagraniu i zwolnieniu tempa odtwarzania) to usłyszelibyśmy całkiem melodyjne dźwięki. Tak też słyszą inne Strzyżyki.

Zwierzętami totalnie głuchymi dla przykładu są kałamarnice i ośmiornice. Powód tego wynika z przystosowania ewolucyjnego. Otóż jednym z drapieżników na nie polujących jest waleń zębowiec, który ogłusza swoje ofiary emitując przeraźliwy dźwięk, rozrywający tkanki. Uszy kałamarnic czy ośmiornic, które nawet znajdowałyby się w pewnej odległości od drapieżnika po prostu natychmiast by zostały zniszczone, więc ewolucja pozbawiła je ich.

Ultradźwięki i infradźwięki.

Ultradźwięki - są to dźwięki o częstotliwościach wyższych niż 20 kHz, niesłyszalne dla człowieka. Ich działanie na organizm człowieka może objawiać się we wzroście jego temperatury ciała. Zyt wysokie natężenie ultradźwięków, może spowodować uszkodzenie tkanek, a nawet organów wewnętrznych.

Infradźwięki - są to dźwięki o częstotliwościach niższych niż 20 Hz, niesłyszalne dla ucha ludzkiego. Ich działanie na człowieka objawia się w obniżeniu jego zdolności psychofizycznych. Często reakcja człowieka na działanie infradźwięków przypomina reakcję człowieka będącego pod wpływem alkoholu. W związku ze swoją szkodliwością w technice i przemyśle ogranicza się wykorzystywanie urządzeń emitujących infradźwięki.

Ultradźwięki a zwierzęta.

Aby zobrazować wykorzystanie ultradźwięków przez zwierzęta, weźmy sytuację taką: otóż w nocy fretka opuściła legowisko pozostawiając w nim swoje potomstwo. Podczas poszukiwania pożywienia, nagle reaguje ze strachem i natychmiast rzuca się z powrotem do legowiska. Dobiega do niego w samą porę aby odpędzić szczura który zaatakował jej dzieci. Zastanówmy się teraz, skąd matka wiedziała o niebezpieczeństwie jakie spotkało jej dzieci, pomimo całkowitych ciemności. Otóż jej potomstwo w momencie zagrożenie wyemitowało sygnał ultradźwiękowy, który odebrała ich matka i wiedziała że są one w niebezpieczeństwie. Inne zwierzęta jak np. ryjoskoczek są w stanie rejestrować niesłyszalne dla człowieka dźwięki, jak np. szelest pełznącego po piasku węża, czy ruch skrzydeł afrykańskiego puchacza.

Szczury wędrowne, które kłócą się między sobą to piszczą na siebie wydając ultradźwięki, których nie możemy usłyszeć. Jest to mechanizm pozwalający im na rozstrzygnięcie sporu zanim przejdą do bardziej drastycznych środków, jak np. do gryzienia.

Ultradźwięki można wykorzystać także przeciw zwierzętom. Jako że niektóre gatunki są na nie uwrażliwione, można przy ich pomocy wywołać u nich określone zachowanie. W ten sposób np. przegania się z domów czy ogrodów szczury, myszy, krety, czy kuny. Stosuje się tutaj specjalistyczne nadajniki ultradźwiękowe. Minusem tej metody jest to, że oprócz wymienionych zwierząt uciekną także koty i psy.

Chyba każdy słyszał o gwizdku który służy do przywoływania psów. Otóż dźwięk wydobywający się z niego dla ucha ludzkiego brzmi co najwyżej bardzo cicho. Jednak ucho zwierzęcia jest bardzo na niego wyczulone, dlatego też czasami można przywołać psa z odległości nawet kilkuset metrów. Innym przykładem są kory, które są w stanie rejestrować ultradźwięki wydawane przez myszy. Dzięki temu koty mogą lokalizować myszy. W latach 80 Związek Radziecki wykorzystywał do podsłuchu pluskwy pracujące na ultradźwiękach. Kilka takich pluskiew zostało podłożonych w ambasadzie holenderskiej. Podsłuchy te zostały odkryte nie przez ludzi, ale co ciekawe przez koty syjamskie które odkryły je pod dywanem uważając, że źródłem ultradźwięków są myszy.

Słuch ultradźwiękowy

Okazuje się, że gatunków zwierząt, które są w stanie rejestrować ultradźwięki, jest ogromna ilość. Z technicznego punktu widzenia ich narządy słuchu nie są bardziej skomplikowane od naszego. Po prostu są wrażliwsze na dźwięki o częstotliwościach powyżej 20 kHz. Jednak przez wiele lat problemem dla badaczy stanowił mechanizm wytwarzania ultradźwięków przez zwierzęta. Problem dotyczył takich zwierząt jak nietoperze, czy delfiny, które używają tzw. echolokacji do orientowania się w otoczeniu. Obecnie wydaje się, że problem ten został rozwiązany i naukowcy już znają mechanizm wytwarzania ultradźwięków przez zwierzęta, jednak jak na razie wyniki tych badań pozostają tajemnicą wojskową.

Zastosowanie ultradźwięków

Głównie wykorzystuje się je w celach echolokacyjnych jak np. do poszukiwania ławic ryb, pomiaru głębokości, analizy dna morskiego. Wszystkie te zadania można wypełnić za pomocą urządzenia zwanego sonarem. Zazwyczaj sonar zaopatrzony jest w komputer, który przetwarza sygnał echolokacyjny na obraz na ekranie.

Ultradźwięki wykorzystywane są także przez inżynierów, którzy za ich pomocą sprawdzają czy elementy konstrukcji budynków, samolotów, czy innych urządzeń nie posiadają żadnych pęknięć, czy innego tego typu usterek. Stosuje się tutaj tzw. metodę defektoskopii ultradźwiękowej, która jest metodą badania ciał stałych za pomocą echa ultradźwiękowego.

Każdy zapewne słyszał o ultrasonografie. Jest to urządzenie wykorzystujące ultradźwięki do skanowania organizmu ludzkiego. Wykorzystuje się tutaj różnicę w sposobie odbijania się dźwięków od kości, mięśni, czy innych tkanek. Emitowane fale przez ultrasonograf po odbiciu od organów wewnętrznych są rejestrowane i następnie przetwarzane przez komputer, w wyniku czego powstaje obraz wnętrza ciała na ekranie.

autor: Marek Broda
źródło, za zgodą: www.bryk.pl