ما هو تحديد الموقع بالصدى؟

تحديد الموقع بالصدى هو القدرة على تحديد محيط الشخص من خلال إصدار أصوات نحو كائن ثم تحليل الأصداء المنعكسة من الكائنات لتحديد مسافة وحجم الكائن. تحديد الموقع بالصدى هو شكل من أشكال السونار ويستخدمه الحيوانات وكذلك البشر. تحديد الموقع بالحيوانات هو شكل من أشكال تكتيك العلف والملاحة الذي تستخدمه الحيوانات ويشار إليه أيضًا باسم السونار الحيوي

صدى الحيوان

الحيوانات التي لديها القدرة على استخدام تحديد الموقع بالصدى هي بشكل رئيسي حيوانات ليلية أو حيوانات تعيش في مناطق ذات ضوء شمس محدود أو لا يوجد منها على الإطلاق. من خلال تحديد موقع echolocation للحيوان ، ينتج حيوان أصواتًا في الخارج لبيئته ثم يستقبل أصداء من انعكاسات الموجات الصوتية المنبعثة ويستخدم هذه الأصداء لتأسيس موضع الكائنات. تستخدم الحيوانات أدمغتها لتحديد مسافة وحجم الكائنات التي ينبعث منها الصدى بشكل صحيح عن طريق حساب الوقت الذي يستخدمه الصدى للوصول إلى الحيوان وحتى جهارة الصدى.

تاريخ بحوث تحديد الموقع بالحيوان

وصف مصطلح "echolocation" لأول مرة من قبل دونالد جريفين ، عالم الحيوان الأمريكي في أوائل القرن العشرين بعد أن أثبت دونالد وزميله ، روبرت جالامبوس ، استخدام تحديد الموقع بالصدى في الخفافيش في عام 1938. ومع ذلك ، قدم علماء آخرون نظرية تحديد الموقع بالحيوان قبل ذلك بكثير مثل Lazzaro Spallanzani الذي أسس في القرن الثامن عشر من خلال سلسلة من التجارب التي استخدمت الخفافيش فيها السمع للملاحة بدلاً من الرؤية. العلماء الآخرون الذين لديهم نظريات مماثلة هم السير حيرام ماكسيم الذي اقترح فكرة أن الخفافيش تنبعث من الأصوات بترددات منخفضة ، وهاميلتون هارتريدج الذي صحح نظرية ماكسيم وأثبت أن الأصوات المنبعثة من الخفافيش كانت ، في الواقع ، مسموعة للإنسان. لم يتم تأسيس تحديد الموقع بالحيوانات في الثدييات البحرية حتى عام 1953 عندما اقترح جاك إيف كوستو استخدام السونار الحيوي بواسطة الحيتان المسننة في منشوره المعنون "العالم الصامت".

تحديد الموقع بالصدى في الخفافيش

كانت الخفافيش أول الحيوانات التي يتم اكتشافها باستخدام تحديد الموقع بالصدى للملاحة والبحث عن الطعام ، وخاصةً بين الخفافيش الصغيرة. هذه الأنواع من الخفافيش عادة ما تعيش في ظلام دامس ، وبالتالي فإن استخدام البصر للملاحة عفا عليه الزمن تقريبًا. هذه الخفافيش هي في المقام الأول من الحشرات التي هي أيضا صيادين ليلية ، والانتقال من أماكن للاختباء في ظلام دامس عندما تكون الحشرات في الكثير ، والمنافسة منخفضة. الخفافيش Microchiropteran تنبعث الأصوات من الحنجرة وعبر أفواههم المفتوحة. هذه الأصوات عادة ما تكون على ترددات عالية للغاية تتراوح بين 14000 و 100000 هرتز. للمقارنة ، تتراوح القدرة السمعية البشرية بين 20 و 20000 هرتز. تعد مضارب حدوة الحصان استثناءً لأن الأنواع تستخدم أنوفها لإصدار الأصوات بدلاً من أفواهها. عند الصيد ، تُنتج الخفافيش أصوات نقرات بمعدل 10-20 نقرات في الثانية ، ولكن بعد تحديد عنصر الفريسة ، يزيد معدل النقرات بشكل كبير يصل إلى 200 نقرة في الثانية.

تحديد الموقع بالصدى في الحيتان المسننة

يعد تحديد الموقع بالصدى أمرًا شائعًا أيضًا بين الحيوانات الأخرى الموجودة في منطقة Odontoceti أو الحيتان المسننة بما في ذلك الدلافين والأوكاس وخنازير البحر والحيتان المنوية. تتكيف هذه الثدييات البحرية مع استخدام تحديد موقع الصدى لتكملة استخدام البصر الذي يعوقه ضعف الرؤية تحت الماء الناجم عن التعكر والامتصاص. تنبعث هذه الحيتان المسننة الأصوات عالية التردد في شكل نقرات عالية النغمة التي يتم إنشاؤها من شفاه الحوت الصوتية. يتم إنتاج هذه النقرات على ترددات متنوعة مع بعض الأنواع التي تنتج 600 نقرة في الثانية في ما يعرف باسم نبض الاندفاع. تؤدي المعدلات المتنوعة للنقرات إلى مجموعة واسعة من الأصوات بما في ذلك النباح والهدير والصرير. ثم يتم تلقي أصداء من خلال الهياكل الدهنية الموجودة في الفك السفلي للحوت.

الصدى في الطيور

هناك عدد قليل من أنواع الطيور التي تستخدم تحديد الموقع بالصدى للملاحة. وتشمل هذه الطيور الطيور وكذلك swiftlet التي لوحظت باستخدام تحديد الموقع بالصدى عند الطيران في ظلام دامس. هذه الأنواع من الطيور هي أيضًا حيوانات ليلية وتعيش في موائل سيئة الإضاءة مثل الكهوف.

تحديد موقع الصدى في الثدييات الأرضية

وقد لوحظ أيضًا تحديد الموقع بالصدى في الثدييات الأرضية الصغيرة ، بما في ذلك النمرة الأوراسية ، والقش قصير الذيل ، والجنح المتجول ، والعشرة (الموجودة في مدغشقر). هذه الثدييات الصغيرة لها شكل مميز من تحديد الموقع بالصدى حيث لا تنتج أصوات النقر كما هو ملاحظ في الخفافيش ولكن بدلاً من ذلك تنتج سعة منخفضة ، أصوات متعددة التوافقية ، وتردد معدل التردد. هذه tenrecs و shrews استخدام echolocation تماما لأغراض الملاحة. وقد لاحظ العلماء أيضًا تحديد موقع الصدى في الفئران المختبرية العمياء.

صدى الإنسان

تمت دراسة البشر وتأسيسهم لاستخدام تحديد الموقع بالصدى للتنقل في بيئاتهم. يشبه تحديد الموقع بالصدى لدى البشر في الممارسة العملية تحديد الموقع بالصدى عند الحيوانات ، كما أنه شكل من أشكال السونار النشط. يوظف البشر تحديد الموقع بالصدى من خلال إنشاء أصوات بشكل مصطنع مثل النقر باستخدام قصب أو ختم الأرض بقدم أحدهم أو حتى من خلال إنشاء أصوات النقر. عادةً ما يتم تدريب هؤلاء الأفراد على استخدام الأصداء المنعكسة من الأشياء لتحديد المسافة التي تفصلهم عن الكائن أو حجمه. يتم ملاحظة تحديد الموقع بالصدى بشكل أساسي لدى المكفوفين ، لكن الأشخاص الذين لديهم رؤية يمكنهم أيضًا اكتساب القدرة من خلال التدريب ونفي تأثير الأسبقية. تمت دراسة السمع والرؤية على أنهما مرتبطان في كلتا الحالتين بمعالجة موجات الطاقة المنعكسة من مصدر معين.

البحث في تحديد الموقع بالصدى البشري

تم العثور على البشر لديهم القدرة على تحديد موقع الأشياء دون استخدام البصر في وقت مبكر من عام 1749. في البداية ، يعتقد العلماء أن تغير الضغط على الجلد تسبب في القدرة. ومع ذلك ، في الخمسينيات من القرن العشرين ، تمت دراسة تحديد الموقع بالصدى البشري بشكل مكثف وخاصة في مختبر كورنيل النفسي. كان هناك العديد من الكتب المكتوبة في منتصف القرن العشرين والتي فك تشفير تحديد الموقع بالصدى البشري.

الأفراد الذين يعانون من القدرة على تآكل الصدى البشري

الأفراد الذين لديهم القدرة على استخدام تحديد الموقع بالصدى عادة ما يكونون ضعاف البصر. دانييل كيش ، أحد هؤلاء الأشخاص الذين أزعجوا العالم بقدراتهم على تحديد المواقع بالصدى هو أعمى أزيلت عيناه في طفولته بسبب سرطان الشبكية. يستخدم دانيال النقرات الحنكية لتحديد محيطه ، وهي مهارة قام بتدريسها منذ الطفولة. من بين الشخصيات البارزة الأخرى التي تتمتع بقدرات تحديد المواقع بالصدى ، موقع بن أندروود. بن أندروود أعمى وفقد عينيه أيضًا بعد تشخيص سرطان الشبكية. اكتسب أندروود قدرات تحديد الموقع في سن الخامسة من خلال التدريب الذاتي. من خلال تحديد الموقع بالصدى ، تمكن المكفوف أندروود من الجري وركوب الدراجة وحتى لعب كرة القدم.