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四年级课文《蝙蝠和雷达》仿生学资料
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雷达是一种神奇的电学器具,它由电磁波往返时间,测得阻波物的距离.假如你问雷达是谁发明的?在芬克的雷达机械中说,“雷达的发明,不能专归于某一位科学家,乃是许多无线电学工程师努力研究,加以调准而成.”在战时,美国麻省理工学院由五百位科学家和工程师致力于雷达的研究.希奇得很,在自然界中,你找得到神为某种动物所豫备的雷达.在一九四七年一月号的英国奋勉杂志上,科学家B. Vesey-Fitzgerald 发表了一篇很有趣的文本,给我们解释蝙蝠在黑暗中如何指导自己飞行,不论如何黑暗,如何狭窄的地方,绝不碰壁,这是什么原因?它怎样知道前面有无障碍呢?关于这事有两位美国生物学家格利芬和迦朗包在一九四○年已经证明,蝙蝠能够避免碰撞,是藉一种天然雷达,不过是声波代替电磁波,在原理方面完全相仿.从蝙蝠口中发出一种频率极高的声波,超过人类听觉范围以外,二位科学家藉着一种特制的电力设备,在蝙蝠飞行时,将它所发的高频率声波记录出来.这种声波碰到墙上,必然折回,它的耳膜就能分辨障碍物的距离远近,而向适宜方向飞去.蝙蝠传输声波也像雷达一样,都是相距极短的时间而且极有规则,并且每只蝙蝠,有其固有的频率,这样蝙蝠可分清自己的声音,不至发生扰乱.因这缘故,蝙蝠飞行之时,常是张口,假如你将它口紧闭,它便失去指挥作用,假如堵上它的耳朵,便要撞到墙上,无法飞行.这个有趣的实验,道破了它的秘密.
会飞的“活雷达”
蝙蝠善于在空中飞行,能作圆形转弯、急刹车和快速变换飞行速度等多种“特技飞行”.白犬,隐藏在岩穴、
树洞或屋檐的空隙里；黄昏和夜间,飞翔空中,捕食蚊、蝇、蛾等昆虫.蝙蝠捕食大量的害虫,对人有益,理应得
到保护.
到了夏季,雌蝙蝠生出一只发育相当完全的幼体.初生的幼体长满了绒毛,用爪牢固地挂在母体的胸部吸乳,
在母体飞行的时候也不会掉下来.
蝙蝠有用于飞翔的两翼,翼的结构和鸟翼不相同,是由联系在前肢、后肢和尾之间的皮膜构成的.前肢的第二、
三、四、五指特别长,适于支持皮膜；第一指很小,长在皮膜外,指端有钩爪.后肢短小,足伸出皮膜外,有五趾,
趾端有钩爪.休息时,常用足爪把身体倒挂在洞穴里或屋檐下.在树上或地上爬行时,依靠第一指和足抓住粗糙物
体前进.蝙蝠的骨很轻,胸骨上也有与鸟的龙骨突相似的突起,上面长着牵动两翼活动的肌肉.
蝙蝠的口很宽阔,口内有细小而尖锐的牙齿,适于捕食飞虫.它的视力很弱,但是听觉和触觉却很灵敏.一些
实验证明,蝙蝠主要靠听觉来发现昆虫.蝙蝠在飞行的时候,喉内能够产生超声波,超声波通过口腔发射出来.当
超声波遇到昆虫或障碍物而反射回来时,蝙蝠能够用耳朵接受,并能判断探测目标是昆虫还是障碍物,以及距离它
有多远.人们通常把蝙蝠的这种探测目标的方式,叫做“回声定位”.蝙蝠在寻食、定向和飞行时发出的信号是由
类似语言音素的超声波音素组成.蝙蝠必须在收到回声并分析出这种回声的振幅、频率、信号间隔等的声音特征后,
才能决定下一步采取什么行动.
靠回声测距和定位的蝙蝠只发出一个简单的声音信号,这种信号通常是由一个或二个音素按一定规律反复地出
现而组成.当蝙蝠在飞行时,发出的信号被物体弹回,形成了根据物体性质不同而有不同声音特征的回声.然后蝙
蝠在分析回声的频率、音调和声音间隔等声音特征后,决定物体的性质和位置.
蝙蝠大脑的不同部分能截获回声信号的不同成分.蝙蝠大脑中某些神经元对回声频率敏感,而另一些则对二个
连续声音之间的时间间隔敏感.大脑各部分的共同协作使蝙蝠作出对反射物体性状的判断.蝙蝠用回声定位来捕捉
昆虫的灵活性和准确性,是非常惊人的.有人统计,蝙蝠在几秒钟内就能捕捉到一只昆虫,一分钟可以捕捉十几只
昆虫.同时,蝙蝠还有惊人的抗干扰能力,能从杂乱无章的充满噪声的回声中检测出某一特殊的声音,然后很快地
分析和辨别这种声音,以区别反射音波的物体是昆虫还是石块,或者更精确地决定是可食昆虫,还是不可食昆虫.
当2万只蝙蝠生活在同一个洞穴里时,也不会因为空间的超声波太多而互相干扰.蝙蝠回声定位的精确性和抗
干扰能力,对于人们研究提高雷达的灵敏度和抗干扰能力,有重要的参考价值