水生动物的声纳定位

蝙蝠利用它的声纳在黑夜的天空中导航和寻找食物；鲸类也利用它的声纳，在光线微弱的水中导航和寻找食物，它们都是发出超声波，然后根据声波碰到物体后，折射回来的声波特征辩认目标。两者可以说是异曲同工，各显神通。

世界上的鲸类可分为两大类型：一类是口中有须，没有牙齿，外鼻孔两个，叫须鲸类；另一类是口中没有须而有牙齿，外鼻孔只有一个，叫齿鲸类。海豚就属于齿鲸类，世界已知的齿鲸有25种左右。海豚的脑子非常发达，脑子的相对重量（每单位体长中的脑重量）比猩猩的脑子重1倍，而且脑上表布有脑沟和脑回，因此，海豚能表演那么多精彩节目也就不足为怪了。

人们对海豚的研究主要在于它在水中的回声定位技能。与空中回声定位相比，水中回声定位优势在于：水是回声定位的理想介质，传声性能比空气好。声能被吸收得较少，一般声音在水中传播的速度比在空气中传播快5倍，每秒可达1600米左右，传播距离也更远。海豚能听到的声音范围虽然比不上蝙蝠那么大，但是海豚对水中频率高达170000赫兹的声音起反应，而且具有很强的抗干扰能力和辨别能力。实验证明，将两个钢球，一个直径为6.1厘米，另一个直径为5.2厘米，两球相距12厘米，让海豚检出6.1厘米的小球，结果正确率达100%。区别6.1厘米和5.5厘米小球，正确率在80%左右。

有关海豚的声纳系统，人们还不是完全了解。鲸类都没有声带，不可能从喉部发音，普遍认为海豚是通过呼吸道发声的。海豚头顶上有一个喷水孔，也就是外鼻孔，在喷水孔和内鼻孔之间的鼻道向两侧延伸出数个左右不对称、大小和方向都不一样的气囊，受挤压的空气从气囊喷出，并在喷水孔周围的肌肉配合下发出定位用的“的嗒”声。在气囊的后面是颅骨，使声波向前反射出去，气囊的前面有一个瓜状的脂肪体，使声音在此产生共鸣。因此，当海豚浸在水中时，喷水也必须紧闭。从水中拍摄的照片，看得很清楚，海豚到水面以前，喷水孔确实是关闭的。而白鲸在发声时，努力收缩腭部上面的肌肉，使头上鼓起一个浑圆的大块，借以形成共鸣腔。瓜状脂肪体具有超声聚焦的作用，它把声波聚成声束辐射出去，海豚用作回声定位的“的嗒”声，以每秒1～800次的脉冲进行传播，最短的持续时间仅为千分之一秒。海豚在海中游动时，头部不时地以10°幅度左右摆动，频频发出声波，大约每20秒发出一个声音，当收到能引起其兴奋的回声时，便立即发出不同音频的超声来寻找产生回声的来源，根据对回声的分析，最后确定探测目标的距离、方位、形状和性质。海豚能发觉3公里外的鱼群，并分辨出其爱吃的或不爱吃的种类。

鲸类适应在海水中生活，身体形状呈流线型，以减少水流对身体的摩擦，外耳已退化，耳孔缩小到铅笔那样粗细，耳道有蜡质的耳塞。海豚的听觉十分灵敏，水中的声波是通过身体组织和头骨传入中耳。脑中的听觉中枢比视觉中枢几乎大4倍。鲸类和一切少毛的哺乳动物一样，皮下脂肪层特别厚，这对声波传入体内不利。但是，奥妙在于海豚前额部几乎没有脂肪，声波能由此处很好地传入。由此可见，海豚的前额部对回声定位极其重要，无论是声波的向前发射，还是回声的由前传入都与前额部有关，这就不难解释为什么海豚能觉察到脑前方的事物，而对脑后的事物往往觉察不到。海豚的下颌骨对回声接收有很大作用，它的下颌骨具有空隙，一直后延并将耳骨包围，耳骨周围的空间扩大到内耳，空间大部分含有泡沫物质，一方面起到保护耳免受深海巨大的压力，另一方面起着隔音的作用，防止声音由身体传入耳中，使海豚只能接收到来自前方的声波。

海豚的超声波探查系统与人造的水中探查用声系统纳相比，无论在识别能力、抗干扰能力和方向性等各个方面都要优越得多。各国科学家都对海豚和其它海洋动物开展了回声定位的研究，模拟海豚等的回声定位以改进人造声纳。随着电子超声波声纳系统的发展，已在水下导航、反潜艇侦察以及鱼群监测等方面起到很好的作用。