shengwu shengxue
生物声学
bioacoustics
介于生物学和声学之间的一门边缘学科。它是生物学、声学、语言学、医学及化学等多种学科相互渗透的产物。生物声学的早期研究内容仅限于动物的声交往与定位,后来,随着医学超声的发展,它的研究内容扩展到生物媒质的超声性质、超声的生物效应及超声剂量学等方面,并在此基础上形成了超声生物物理学一个新的科学分支。
发展
历史 1956年在美国宾夕法尼亚州召开了世界上第一次生物声学学术讨论会,这次会议标志着生物声学的诞生。但是生物声学的萌芽却早已在人类的久远
历史上留下了印迹。在公元前3000年的埃及古墓中,曾发现有猎人用鹈的叫声引诱飞鸟行猎的图案。在公元前600年中国春秋时代就已流传的《诗经》中有“雉之朝□,尚求其雌”诗句,是说雄性野鸡清晨鸣叫是在寻求配偶。其后,直到20世纪,世界上许多著名的哲学家、动物学家、解剖学家和动物形态学家相继对昆虫、鸟类、两栖类、鱼类及哺乳动物的发声和听觉器官做了广泛的研究。
20世纪以来,随着科学技术的迅速发展,出现了录声机(即录音机)、语图仪和电子计算机,大大发展了对声音的录放和分析技术,使对动物声的研究进入了新的
历史阶段。与此同时,由于声谱技术的扩展,特别是超声技术和超声医学的发展,使生物声学的内容大大超出了早期的正统研究范围,开始对超声在生物体系的各个层次上──生物大分子、细胞及生物组织中传播和相互作用规律进行了大量的研究,使生物声学在更广泛的意义上与生命科学联系起来。
研究内容 动物在种群和群落生活中的声交往 动物之间的联系和交往是维系它们种群和群落结构以及进行正常生活的必要手段。光、电、磁以及化学气味都可以作动物交往的媒介,然而声信息在动物交往中却占有特别重要的地位。它最大优点是传递距离远,且易于负载丰富多彩的感情。围绕动物声交往这个内容进行着一系列有关课题的研究。
①研究同一种群内动物声的识别和交往功能,不同种群的动物声的区别和隔离功能,以及动物声在种群和群落的形成和进化过程中的作用等。
②研究动物声的发生和接收器官及其工作机制,即动物声交往的生理基础和它们与动物形态学的关系。许多动物的发声器官是声带,但有的却不是用声带产生动物声,如蚱蜢用后腿摩擦发声、蝉用腹下薄膜发声、鱼可用鳔发声、海豚主要靠鼻道发声。同样,接受声波的听觉器官也各不相同。如蚱蜢微小的听觉器官生在腹部、纺织娘靠前脚上一个肉眼看不到的微型薄膜感受声波、蟑螂是用尾须接收声波、雄蚊头上两根触角上的刚毛则对雌蚊翅膀的扇动声(300~500Hz)特别敏感、许多飞蛾都有一种内藏式的“声呐系统”可以收听超声波。大多数鱼的听觉器官便是体侧的侧线,在这些侧线中含有听觉神经末梢以受纳声波。蛇的听觉极弱,主要通过腹部感受周围环境的动静。
③研究动物的回声定位系统和它的工作机制。长期以来,人们出于在空间和水下探测中应用仿生学的强烈兴趣,对蝙蝠和海豚的超声定位系统给予了特殊的注意。为了分析研究它们的发声信号,建立和发展了必要的理论模型和数学方法。
蝙蝠用喉头发射超声并用耳朵接收其反射回波,从而构成超声探测系统。发射的超声频率可高达10万赫(菊头蝙科)。实验表明,挖去双眼的蝙蝠借助其超声定位系统可探查到0.1mm的金属丝障碍物,可在半秒内捕捉到三个飞行中的昆虫。
海豚也有极强的超声定位本领,而且还发现海豚在相互交往时使用七种不同的发声并以长短不同的间歇相组合。科学家预言,一旦这些声信息破译后,就可通过电子技术实现人与海