Введение к работе
Актуальность проблемы. С тех пор, как эхолокация у китооб-разных впервые была обнаружена МакВрайдсм в 1947 году, и его записки об эхолокационных возможностях дельфинов были опубли-лккованы после его смерти Шовиллом (McBrlde, 1956), биоэхолокация этих животных вызывает неослабевающий интерес у исследователей самых различных специальностей и прекде всего - биологов ж инженеров, работающих в области биоакустики. Нзчиная с 1961 года, когда вышла книга Келлога "Дельфины и сонар" (Kellogg, 1961), был организован ряд крупных международных симпозиумов го этой проблеме и выпущено значительное число трудов (Marine Bio-Acoustics, 1954, ect.II.Tavolga; Whales, dolphins and porpoises, 1966, ed.K.S.Horris; Animal sonar systems, 1979, ed. R.-G.Busnel and M.P.Hsh; Айрапетьянц, Константинов, 1970, 1974j Белькокл, Дубровский, 1976) и др.
Исследования по эхолокация китообразных стимулировались, в частности, необходимостью выяснения тех приспособительных особенностей китообразных, которые позволили им перейти в процессе эволюции от наземною ко вторичноводному образу жизни, хорошо ориентироваться в водной среде, находить пищу, избегать препятствий. Такое приспособление привело к существенным структурным и функциональным изменениям, изучение которых представляет болішой интерес для эволюционной теории.
Одна из важнейших особенностей эхолокационного аппарата дельфина- высокая помехозащищенность и надежность - обеспечивает им способность к эффективной жизнедеятельности в сложных условиях, при наличии естественных и искусственных акустических помех, даже без участия зрительного анализатора (при его "отключении" с помощью наглазников, в мутной воде и полной темноте). Эхолокационный аппарат дельфина по многим параметрам (малый вес и объем, высокая разрешающая способность, надежность, помехоустойчивость) превосходит гидролокационные технические устройства, созданные человеком. Это обусловливает бионические интересы специалистов к эхолокации дельфинов.
_ 4 -
Принципиальной особенностью биоэхолокациоянога аппарата дельфина является его активность, проявляющаяся в совместной и согласованной работе приемной (слухового анализатора) и звуко-излучаьцей частей. Исследованию слуховой сисеш дельфина посвящено значительное число работ. Менее изученными до сих пор остаются вопросы, касающиеся параметров локационных сигналов, систем и механизмов is генерации.
При изменении условий эхолокации (расстояния до объекта локация и введения естественных и искусственных помех типа шума и реверберации к т.п.) дельфин использует различные адаптивные механизмы, проявляющиеся в изменении параметров излуча-et/ux им сигналов. Среди этих механизмов в литературе указывается на увеличение уровня зондирующих сигналов при введении помех, изменение спектральных характеристик локационных сигналов, механизмы Еремояной селекции эхосигналов, целесообразное изменение поведения, наличие острей направленности излучения локационных сигналов.
В технических гидролокационных устройствах частота следования и параметры локационных сигналов рассчитываются заранее в соответствии с назначением устройства и остаются неизменными при любых ситуациях. Природные эхолокаторы в этом отношении характеризуются широкой пластичностью. В частности, как нам удалось доказать еще в 19?! году (Акопизн и др. 1971), частота следования эхолокациокных сигналов дельфина изменяется в весьма широких пределах (от нескольких Гц до сотен Гц) в зависимости от условий локашм. Таким образом, мозкно првдполокить, что изменения частоты следования'эхолокационннх сигналов у дельфина связаны с каким-то адаптивним механизмом, обеспечивающим повышение эффективности эхолокации и представляющим несомненный научный и практический интерес.
Цель и задачи исследования. Основной цель» данной работы
явилось изучение закономерностей изменения частоты следования эхолокационных сигналов дельфина при различных условиях локации. Конкретные задачи сводились к следующему: ,
-
Разработка адекватных методических средств изучения частоты следования яхолокационных сигналов дельфинов при различных условиях локации.
-
Изучение зависимости частота следования эхолокациокшх сигналов от расстояния до цели в условиях приближения дельфина к локируемому объекту.
-
Исследование закономерностей изменения частоты следования локационных сигналов при лоцировании неподвижно стоящим дель- фіном приближающейся и удаляющейся цели.
-
Изучение влияния акустических помех на статистические характеристики частоты следования локационных сигналов дельфина.
-
Изучение особенностей изменения частоты следования локационных сигналов при дальней локации.
Научная новизна. В экспериментах на черноморских дельфинах афалинах вперЕыв~выведэно аналитическое выражение, связывающее среднестатистическое значение периода следования эхолокационшх сигналов животного с параметрами, характеризующими условия эхолокации. В результате статистической обработки экспериментальных данных показано, что при увеличении или уменьшении расстояния меадг животным а объектом локации средний период следования, соответственно, увеличивается или уменьшается линейно. Впервые показано, что введение искусственных и естественных акустических помех увеличивает среднестатистический период следования локационных сигналов дельфина на величину, определяемую параметрами вводимых акустических помех.
Практическое значение. Поскольку в существующих гидролокаци-онных устройствах не предусматривается адалтивноэ изменение параметров зондирующих сигналов, наличие в эхолокационном аппарате такого рода подстройки к условиям эхолокации может рассматриваться как источник повышения эффективности существующих технических систем гидролокации. Использование живым локатором такого механизма может быть рекомендовано при создании новых перспективных систем, предназначенных для использования в промысловом
- 6 -рыболовстве, при поиска к обнаружении рыбы, затонувших пред-матов, при исследовании рельефа дяз и т.д.
Апробация работы. Материалы работы были представлены на УІІ
Всесоюзной акустической конференции (Ленинград, 1971), на УЦІ
Всесоюзной акустической-конференции (Москва, 1973), яа УІ Всесоюзном совещании по морским млекопитающим (Киев, 1975), на IX Всесоюзной акустической конференции (Москва, 1977), на УІІ и X совещаниях, носв. памяти акад. Л.А.Србели (Ленинград, 1978,. 1990). По теме диссертации опубликовано 17 работ. Диссертация апробирована на заседании Отдела сравнительной физиологии и морфологии афферентных систем Института эволюционной физиологии и биохимии им. И.М.Сеченова РАН.
Структура и объем диссертации. Работа содержит 139 страниц машинописного текста, 37 рисунков и 5 таблиц и состоит из введения, обзора литературы (I глава), описания методических средств (2 глава) и изложения результатов исследования (3 и 4 глзеы), их обсуждения (5 глава), заключения, еыводов и списка цитированной литературы, вкличавдего П4 работ.