Как летучие мыши ориентируются в темноте. Способность с помощью которой летучие мыши ориентируются в пространстве

Летучие мыши - маленькие пушистые зверьки, мастерски шныряющие в небе, с наступлением сумерек.
Почти все виды летучих мышей ведут ночной образ жизни, отдыхая днём, повиснув головой вниз, либо забившись в какую то нору.

Летучие мыши относятся к отряду рукокрылых, и составляют основную его часть. Стоит отметить, что рукокрылые обитают на всех континентах нашей планеты, кроме Антарктиды.

Рассмотреть мышку в полёте не реально, их машущий полет сильно отличается от полёта птиц и насекомых, превосходя их маневренностью и аэродинамикой.

Средняя скорость летучих мышей в полёте от 20-50 км/ч. Их крылья имеют кисти с длинными пальцами, соединенными тонкой, но прочной кожистой перепонкой. Эта перепонка растягивается в 4 раза, без разрывов и повреждений. Во время полёта мышь выполняет симметричные махи крыльев, сильно прижимая их к себе, гораздо плотнее чем другие летающие животные, таким образом улучшая аэродинамику своего полёта.

Гибкость крыла позволяет Летучей мыши моментально развернуться на 180 градусов, практически не делая разворота. Так же Летучие мыши способны зависать в воздухе как насекомые, делая быстрые взмахи крыльев.

Эхолокация Летучих мышей

Для ориентированияЛетучие мыши пользуются эхолокацией , а не зрением. Во время полёта, они посылают ультразвуковые импульсы, которые отражаясь от различных предметов, в том числе и живых (насекомых, птиц), улавливаются ушными раковинами.

Интенсивность ультразвуковых сигналов, посылаемых мышью очень велика, и у многих видов достигает до 110-120 децибел (проезжающий поезд, отбойный молоток). Однако, человеческое ухо их не слышит.

Эхолокация помогает мыши не только ориентироваться в полёте, маневрируя в густом лесу, но и контролировать высоту полета, охотится, преследовать добычу, искать место для дневного сна.

Летучие мыши часто спят группами, не смотря на маленький размер, они обладают высоким уровнем социализации.

Песни Летучих мышей

Среди млекопитающих (кроме человека), рукокрылые единственные, кто используют очень сложные голосовые последовательности для общения. Это похоже на песни птиц , но гораздо сложнее.

Мыши поют песни во время ухаживания самца за самкой, для защиты своей территории, для опознавания друг друга и обозначения своего статуса, при воспитании детенышей. Песни издаются в ультразвуковом диапазоне, человек может услышать только то, что «спето» на низких частотах.

Зимой часть рукокрылых мигрирует в более тёплые края, а часть зимует, впадая в спячку.

Природоохранный статус Летучей мыши

Все европейские виды летучих мышей охраняются многими международными конвенциями, в том числе Бернской конвенцией (охрана животных Европы) и Боннской конвенцией (охрана мигрирующих животных). Помимо этого все они занесены в Международную красную книгу IUCN. Часть видов, как находящиеся под угрозой исчезновения, а часть - как уязвимые, требующие постоянного мониторинга. Россия подписала все международные соглашения по охране этих животных. Все виды рукокрылых также охраняются и отечественным законодательством. Некоторые из них включены в Красную книгу. Согласно законодательству, не только сами летучие мыши, но и их места обитания, в первую очередь убежища, подлежат охране. Вот почему, ни органы санитарного надзора, ни ветеринарного просто-напросто не имеют права принимать какие-то меры в отношении найденных поселений рукокрылых в городе, также и человек по закону не вправе уничтожать места обитания мышиных колоний и самих мышей.

Интересные факты о Летучих мышах

1. Существует международная ночь летучих мышей. Этот праздник отмечается 21 сентября, с целью привлечения внимания к проблемам выживания этих животных. В России этот природоохранный праздник отмечают с 2003 года.

2. За один час летучая мышь может съесть до 600 комаров, что в пересчете на вес человека будет равняться примерно 20 пиццам.

3. Летучие мыши не страдают ожирением.

4. Летучие мыши поют песни на высоких частотах.

5. В слюне летучих мышей содержится тромболитик, с помощью которого можно создать лекарство против давления и инсульта.

Рукокрылые – относятся к классу млекопитающие. Способны летать, благодаря видоизмененным передним конечностям и используют полет как основной способ перемещения.

Рукокрылые и птицы единственные представители хордовых населяющие воздушную среду. При этом птицы активны днем, а летучие мыши ночью, что позволяет убрать конкуренцию за занятое пространство. По изучению рукокрылых существует отдельная наука хироптерология .

Отряд рукокрылые — летучие мыши

Отряд Рукокрылые общая характеристика

Рукокрылые — небольшие животные, весом от 2г (летучие мыши-бабочки) до 1,5кг (летучая собака). Распространение представителей отряда Рукокрылые связано с условиями климата, населяют почти все уголки земли, не водятся в тундре и Антарктиде, а наиболее привычное место обитания рукокрылых это тропические районы. Насчитывают примерно 1200 видов, что ставит их по величине на второе место после грызунов.

Отряд Рукокрылые включает в себя два подотряда:

• Крыланы;
• настоящие летучие мыши.

Представители групп сходны по строению и раньше всех объединяли в один подотряд, но есть определенные признаки, отличающие их.

У настоящих летучих мышей более сложное строение наружного уха, отсутствует коготь на втором пальце, большинство видов мелких размеров. Маленькие глаза, не различают цветов и не играют роли в ориентации, в отличие от крыланов. У всех животных подотряда развита эхолокация, крыланы плохо ориентируются по звукам.

Крылан — представитель отряда Рукокрылых

Особенности строения Рукокрылых

Крылья у рукокрылых представляют собой тонкую перепонку из кожи, натянутую между пальцами, за исключением первого, крепится к боковым частям тела, задним конечностям и к хвосту. С помощью первого пальца летучие мыши хватаются за кору деревьев и выступы скалистых пещер, когда завершают полет. В холодную пору животные окутывают тело крыльями для сохранения тепла.

Во время полета летучие мыши активно взмахивают крыльями. Пальцы отдаляются один от другого, кожистая перепонка натягивается, что увеличивает площадь крыла. Ее эластичность, позволяет растягиваться без повреждений примерно в четыре раза. Постоянные машущие движения вызвали значительное развитие грудных мышц. У представителей отряда рукокрылые на грудной кости развит киль, куда и крепятся мышцы.

Летучие мыши могут начинать полет не только с высотных точек, но взлетают также с земли и даже с водоемов, при этом полет начинается с сильного прыжка вверх.

На голове находятся маленькие глаза, широкий рот в виде щели, крупные ушные раковины с козелком. Во время дневного сна козелок закрывает ушной проход и изолирует животное от посторонних звуков. Тело покрыто густыми короткими волосками, на крыльях их намного меньше.

Внутреннее строение скелета рукокрылых имеет свои особенности: для эффективного и маневренного полета у них хорошо развиты ключицы, локтевая и малоберцовая кости не развиты, плечевая короче лучевой. На задних конечностях образовалась косточка – шпора для крепления межбедренной перепонки.

Органы чувств . Тактильные рецепторы расположены на кожистых перепонках, ушных раковинах, зрение черно-белое, редко используется для ориентации. Слух очень развит, могут воспринимать звуки в диапазоне 12-190000 Гц.

Размножение рукокрылых . Самка способна воспроизвести на свет одного или двух детенышей, довольно крупных размеров. Сразу после рождения могут удерживаться на шероховатой поверхности, цепляясь за выступы. Когда самка отправляется на охоту, малыш остается сам в пещере, а некоторые виды носят детеныша на себе, пока он сам не сможет летать.

Ориентация рукокрылых в пространстве

Особые признаки рукокрылых помогают им адаптироваться к ночной жизни. Поскольку наибольшая активность животных в ночное время суток, для ориентации они используют эхолокацию.

Имея плохое зрение, ловко уворачиваются от помех на пути и добывают мелких насекомых. Это возможно благодаря восприятию животными звуков очень высокой тональности – ультразвуков. При полете они издают высокочастотные звуки через ротовое отверстие или ноздри. Отраженные звуки воспринимаются органами слуха и по характеру звуковой волны, рукокрылые способны определить, что стоит на их пути.

Издаются импульсы прерывисто, это зависит от расстояния между животным и преградой. Перед началом полета количество импульсов до 10 за секунду, а при встрече с препятствием резко возрастает до 60. С помощью эхолокации летучие мыши регулируют высоту полета, могут легко проходить густые заросли, находят обратную дорогу к пещере.

Образ жизни

Рукокрылые привыкли жить в колониях, в которых может собираться до сотни тысяч особей. Ведут скрытый образ жизни и увидеть их можно нечасто. Есть настоящие перелетные виды, которые на зиму ищут теплые края, где пережидают холода. Они преодолевают большие расстояния, сбиваясь в стаи, а иногда летят вместе с птицами. Некоторые рукокрылые зимой впадают в спячку, обустроившись в пещере, на чердаке, каменных ущельях. Летучие мыши могут впадать в оцепенение, при этом замедляется обмен веществ и они обходятся без пищи до 8 месяцев.

Спят животные вниз головой, зацепившись когтями за ветку. Так они защищены от наземных врагов.

Питаются в основном насекомыми, некоторые виды едят фрукты и рыбу. Действительно существует три представителя рукокрылых, которые нападают на животных и птиц и пускают из них кровь (американские вампиры). Основная же масса летучих мышей безобидна, их укусы не несут угрозы для людей.

Значение Рукокрылых

Поедают вредящих сельскому хозяйству насекомых и носителей опасных заболеваний.

Летучие мыши, поедающие плоды, способствуют распространению семян на дальние расстояния.

Многие растения тропических районов опыляются с помощью рукокрылых.

Африканские народы употребляют мясо летучих мышей в пищу.

Опасность рукокрылых в том, что они могут быть источником тяжелых заболеваний, перенося опасные вирусы, в том числе бешенство.

Вампиры, питающиеся кровью, могут нападать на домашних животных.

Плодоядные рукокрылые уничтожают огромные площади фруктовых садов.

Инструкция

Практически все виды летучих мышей ведут ночной образ жизни, а значит, они должны иметь органы чувств, адаптированные к темноте. И действительно, несмотря на то, что у летучих мышей есть глаза, которыми они способны видеть в дневное время, в основном они полагаются на эхолокацию.

Первые исследователи, пытавшиеся понять способности летучих мышей, залепляли им глаза и покрывали тело и крылья составом, который должен был сделать кожу нечувствительной, но летучие мыши без проблем избегали всех препятствий. Только в середине XX века ученым удалось выяснить, как мыши ориентируются в пространстве. Во время полета летучие мыши испускают звуковые волны, а затем ловят их отражения от окружающих предметов и таким образом создают картину мира.

Летучие мыши издают звуки в ультразвуковом диапазоне, поэтому мы не можем слышать их. Но сами мыши отлично понимают другу друга. У них есть свой особый язык, насчитывающий не менее 15 слогов. Мыши не просто издают звуки, они поют песни, которые не только помогают им ориентироваться в пространстве, но дают возможность общаться. Своими песнями мыши опознают друг друга, привлекают самок, решают спорные вопросы о территории, учат детенышей. Некоторые ученые ставят язык летучих мышей на второе место по развитости после человеческого.

Летучие мыши издают сильные звуки, поэтому их уши во время пения закрываются специальными перегородками, если бы такого механизма природа не предусмотрела, мыши бы очень быстро теряли слух от постоянных перегрузок.

Летучие мыши - очень необычные создания. И необычный способ их передвижения всего лишь одна из удивительных вещей, связанная с ними. Как летают летучие мыши в полной темноте и не задевают ничего? Об этом мы и поговорим в этот раз. Этот вопрос интересовал и продолжает интересовать ученых и летучие мыши до сих пор способны открывать нам свои тайны и приближать к разгадке природы мозга.

Летучие мыши - не птицы, а млекопитающие. Их детеныши появляются на свет путем живорождения и питаются молоком своей мамы. Это единственные млекопитающие, которые научились летать. Летучие мыши - усердные охотники: каждую ночь они съедают столько насекомых, сколько весит половина их собственного тела.

Первый вопрос, которым задались ученые касательно этих зверюшек: «как ориентируются летучие мыши в пространстве?». Разгадку этой тайны биологи нашли только в 1938 г. Оказалось, что летучие мыши обладают своего рода акустическим радаром. Способностью эхолокации. Во время полета они издают сигналы такой высокой частоты, что человеческое ухо их не воспринимает. Эхо отражается от препятствий, и летучие мыши улавливают их своими большими ушами. Как доказывают опыты, по характеру и интенсивности эха они могут не только обнаружить тончайшую проволоку и облететь ее, но и «запеленговать» быстро летящее насекомое; мозг летучей мыши молниеносно рассчитывает верный курс, и она безошибочно хватает добычу.

Чтобы это выяснить, были проведены специальные эксперименты. В большой комнате биологи подвесили довольно близко друг к другу веревки, закрепленные у потолка. Затем закрыли глаза нескольким подопытным животным и выпустили их в комнате. Летучие мыши по-прежнему летали с большой скоростью, не натыкаясь на преграды. Это доказало, что они не руководствуются зрением во время своих полетов.

Тогда ученые закрыли им уши и рты и опять выпустили в комнате. Но на этот раз они летали с трудом, постоянно натыкаясь на веревки. Так было открыто средство, каким руководствуются мыши во время полетов. Летая, они постоянно издают звуки, такие высокие, что человеческое ухо не может уловить их. Эти высокочастотные звуковые волны, ударяясь о преграды на пути животного, отражаются и воспринимаются ушами летучих мышей. Их крылья автоматически реагируют на эти сигналы, и животное может изменить свой курс, облетая преграды!

Последние открытия как летают летучие мыши и ориентируются в пространстве, было сделано не так давно. В 2013 году благодаря современным технологиям удалось выяснить, что они способны ориентироваться в пространстве благодаря трехмерной карте местности, закодированной в нейронах мозга. Результаты исследования были опубликованы на страницах журнала Science.

Первоначально нейронные механизмы ориентации в пространстве были обнаружены в мозгу обычных грызунов и в частности крыс. Именно благодаря таким механизмам крысы могут передвигаться относительно зрительно воспринимаемых ориентиров. После этого в мозгу грызунов были обнаружены координатные нейроны, которые позволяют создавать крысам так называемую карту местности. После этого ученые вернулись к механизмами ориентирования в пространстве летучих мышей, которые передвигаются в полной темноте.

Успешное исследование летучих мышей провел Михаил Ярцев – победитель премии 2013 года для молодых ученых в области нейробиологии. Он работает в Институте нейронаук Принстонского университета. Его исследование посвящено механизмам кодирования информации в мозге млекопитающих в трехмерном пространстве. Ученый регистрировал активность нейронов в мозгу летучей мыши, которая летала в комнате. Ярцеву удалось обнаружить в ее мозгу тот же тип клеток, которые отвечают за ориентацию в окружающем пространстве.

Нейроны мозга млекопитающих обеспечивают карту местности, которая позволяет им ориентироваться в пространстве. Ранее ученые изучали только двухмерные карты. Новый объект - летучая мышь - позволил заглянуть в тайны навигации в трехмерном пространстве.

«Все животные на нашей планете - на земле, под землей, в глубинах океана или в воздухе - должны иметь представление о своем местоположении в пространстве, это им необходимо для выживания, - пишет Ярцев. - Как мозг решает проблему позиционирования в пространстве - это одна из центральных проблем в нейронауке».

Надо отметить, что чуть ранее в мозге крысы некоторое время назад ученые обнаружили специализированные нейроны, которые испускают электрические импульсы в тот момент, когда животное оказывается в определенной точке местности, их назвали клетками места (place cells). Другие нейроны, названные клетками решетки (grid cells), реагируют на пересечение неких узлов системы координат. Эти нейроны обеспечивают мозговую карту местности, которая помогает животным ориентироваться в окружающей среде.

Эти нейроны играют ключевую роль в позиционировании животного в окружающей среде. Однако, по признанию Михаила Ярцева, они делают нечто большее, чем просто определение того, где мы сейчас находимся. Поэтому точное понимание функции этих клеток еще впереди.

Благодаря технологии беспроводной регистрации активности отдельных нейронов летучей мыши в полете, ученые смогли записать нейронную активность единичных клеток места летучей мыши, летающей в помещении размером 6х5х3 м, и увидеть, как активность этих клеток изменяется с перемещением животного в трехмерном пространстве.

Точный механизм кодирования трехмерного пространства в нейронах летучей мыши - это предмет будущих исследований. Еще один ключевой вопрос, который был поднят благодаря этому исследованию – это как 2D-кодирование пространства модулируется в 3D-кодирование. В 3D-пространстве клетки места так же чувствительны к изменению позиции животного, что и в 2D. Современные технологии позволяют вскоре получить новые сведения о том, как летают летучие мыши и ориентируются в трехмерном пространстве.

Летучие мыши обычно живут огромными стаями в пещерах, в которых они прекрасно ориентируются в полной темноте. Влетая и вылетая из пещеры, каждая мышь издает неслышимые нами звуки. Одновременно эти звуки издают тысячи мышей, но это никак не мешает им прекрасно ориентироваться в пространстве в полной темноте и летать, не сталкиваясь друг с другом. Почему летучие мыши могут уверенно летать в полнейшей темноте, не натыкаясь на препятствия? Удивительное свойство этих ночных животных – умение ориентироваться в пространстве без помощи зрения – связано с их способностью испускать и улавливать ультразвуковые волны.

Оказалось, что во время полёта мышь излучает короткие сигналы на частоте около 80 кГц, а затем принимает отражённые эхо-сигналы, которые приходят к ней от ближайших препятствий и от пролетающих вблизи насекомых.

Для того, чтобы сигнал был препятствием отражён, наименьший линейный размер этого препятствия должен быть не меньше длины волны посылаемого звука. Использование ультразвука позволяет обнаружить предметы меньших размеров, чем можно было бы обнаружить, используя более низкие звуковые частоты. Кроме того, использование ультразвуковых сигналов связано с тем, что с уменьшением длины волны легче реализуется направленность излучения, а это очень важно для эхолокации.

Реагировать на тот или иной объект мышь начинает на расстоянии порядка 1 метра, при этом длительность посылаемых мышью ультразвуковых сигналов уменьшается примерно в 10 раз, а частота их следования увеличивается до 100–200 импульсов (щелчков) в секунду. То есть, заметив объект, мышь начинает щелкать более часто, а сами щелчки становятся более короткими. Наименьшее расстояние, которое мышь может определить таким образом, составляет примерно 5 см.

Во время сближения с объектом охоты летучая мышь как бы оценивает угол между направлением своей скорости и направлением на источник отражённого сигнала и изменяет направление полёта так, чтобы этот угол становился все меньше и меньше.

Может ли летучая мышь, посылая сигнал частотой 80 кГц, обнаружить мошку размером 1 мм? Скорость звука в воздухе принять равной 320 м/с. Ответ поясните.

Конец формы

Начало формы

Для ультразвуковой эхолокации мыши используют волны частотой

1) менее 20 Гц

2) от 20 Гц до 20 кГц

3) более 20 кГц

4) любой частоты

Конец формы

Начало формы

Умение великолепно ориентироваться в пространстве связано у летучих мышей с их способностью излучать и принимать

1) только инфразвуковые волны

2) только звуковые волны

3) только ультразвуковые волны

4) звуковые и ультразвуковые волны

Запись звука

Возможность записывать звуки и затем воспроизводить их была открыта в 1877 году американским изобретателем Т.А. Эдисоном. Благодаря возможности записывать и воспроизводить звуки появилось звуковое кино. Запись музыкальных произведений, рассказов и даже целых пьес на граммофонные или патефонные пластинки стала массовой формой звукозаписи.

На рисунке 1 дана упрощенная схема механического звукозаписывающего устройства. Звуковые волны от источника (певца, оркестра и т.д.) попадают в рупор 1, в котором закреплена тонкая упругая пластинка 2, называемая мембраной. Под действием звуковой волны мембрана колеблется. Колебания мембраны передаются связанному с ней резцу 3, острие которого чертит при этом на вращающемся диске 4 звуковую бороздку. Звуковая бороздка закручивается по спирали от края диска к его центру. На рисунке показан вид звуковых бороздок на пластинке, рассматриваемых через лупу.

Диск, на котором производится звукозапись, изготавливается из специального мягкого воскового материала. С этого воскового диска гальванопластическим способом снимают медную копию (клише). При этом используется осаждение на электроде чистой меди при прохождении электрического тока через раствор ее солей. Затем с медной копии делают оттиски на дисках из пластмассы. Так получают граммофонные пластинки.

При воспроизведении звука граммофонную пластинку ставят под иглу, связанную с мембраной граммофона, и приводят пластинку во вращение. Двигаясь по волнистой бороздке пластинки, конец иглы колеблется, вместе с ним колеблется и мембрана, причем эти колебания довольно точно воспроизводят записанный звук.

При механической записи звука используется камертон. При увеличении времени звучания камертона в 2 раза

1) длина звуковой бороздки увеличится в 2 раза

2) длина звуковой бороздки уменьшится в 2 раза

3) глубина звуковой бороздки увеличится в 2 раза

4) глубина звуковой бороздки уменьшится в 2 раза

Конец формы

2. Молекулярная физика

Поверхностное натяжение

В окружающем нас мире повседневных явлений действует сила, на которую обычно не обращают внимания. Сила эта сравнительно невелика, её действие не вызывает мощных эффектов. Тем не менее, мы не можем налить воду в стакан, вообще ничего не можем проделать с той или иной жидкостью без того, чтобы не привести в действие силы, которые называются силами поверхностного натяжения.Эти силы в природе и в нашей жизни играют немалую роль. Без них мы не могли бы писать перьевой ручкой, из неё сразу вылились бы все чернила. Нельзя было бы намылить руки, поскольку пена не смогла бы образоваться. Слабый дождик промочил бы нас насквозь. Нарушился бы водный режим почвы, что оказалось бы гибельным для растений. Пострадали бы важные функции нашего организма.

Проще всего уловить характер сил поверхностного натяжения у плохо закрытого или неисправного водопроводного крана. Капля растёт постепенно, со временем образуется сужение – шейка, и капля отрывается.

Вода оказывается как бы заключённой в эластичный мешочек, и этот мешочек разрывается, когда сила тяжести превысит его прочность. В действительности, конечно, ничего, кроме воды, в капле нет, но сам поверхностный слой воды ведёт себя как растянутая эластичная плёнка.

Такое же впечатление производит плёнка мыльного пузыря. Она похожа на тонкую растянутую резину детского шарика. Если осторожно положить иглу на поверхность воды, то поверхностная плёнка прогнётся и не даст игле утонуть. По этой же причине водомерки могут скользить по поверхности воды, не проваливаясь в неё.

В своём стремлении сократиться поверхностная плёнка придавала бы жидкости сферическую форму, если бы не тяжесть. Чем меньше капелька, тем большую роль играют силы поверхностного натяжения по сравнению с силой тяжести. Поэтому маленькие капельки близки по форме к шару. При свободном падении возникает состояние невесомости, и поэтому дождевые капли почти строго шарообразны. Из-за преломления солнечных лучей в этих каплях возникает радуга.

Причиной поверхностного натяжения является межмолекулярное взаимодействие. Молекулы жидкости взаимодействуют между собой сильнее, чем молекулы жидкости и молекулы воздуха, поэтому молекулы поверхностного слоя жидкости стремятся сблизиться друг с другом и погрузиться вглубь жидкости. Это позволяет жидкости принимать форму, при которой число молекул на поверхности было бы минимальным, а минимальную поверхность при данном объёме имеет шар. Поверхность жидкости сокращается, и это приводит к поверхностному натяжению.