鲸分为两类,一类是须鲸,一类是齿鲸。鲸属于脊索动物门,脊椎动物亚门,哺乳纲,真兽亚纲,包含了大约98种生活在海洋、河流中的胎生哺乳动物。中国海域就有30余种。鲸的所有种类中除几种生活在淡水外,其他均栖息于海洋 [1] 。鲸本身定义比较模糊,鲸可以包含所有鲸类,还有特定科的鲸类。鲸中还包括所有海豚。鲸主要分为两个种类:须鲸和齿鲸。须鲸的种类较少,但体型巨大,目前已知最小的种类体长也超过6米,世界上最大的动物蓝鲸也属于须鲸。然而齿鲸类的体形差异比较大,最小的种类体长仅有30cm左右,最大的抹香鲸体长在20米以上。鲸并不属于鱼类,而是属于哺乳动物类。
声呐并非人类科技的专利,不少动物都有它们自己的“声呐”。蝙蝠就用喉头发射每秒10-20次的超声脉冲而用耳朵接收其回波,借助这种“主动声呐”它可以探查到很细小的昆虫及0.1mm粗细的金属丝障碍物。而飞蛾等昆虫也具有“被动声呐”,能清晰地听到40m以外的蝙蝠超声,因而往往得以逃避攻击。然而有的蝙蝠能使用超出昆虫侦听范围的高频超声或低频超声,从而使捕捉昆虫的命中率仍然很高。看来,动物也和人类一样进行着“声呐战”!海豚和鲸等海洋哺乳动物则拥有“水下声呐”,它们能产生一种十分确定的讯号探寻食物和相互通迅。
多种鲸类都用声来探测和通信,它们使用的频率比海豚的低得多,作用距离也远得多。其他海洋哺乳动物,如海豹、海狮等也都会发射出声呐信号,进行探测。
海豚声呐的灵敏度很高,能发现几米以外直径0.2mm的金属丝和直径1毫米的尼龙绳,能区别开只相差200ps时间的两个信号,能发现几百米外的鱼群,能遮住眼睛在插满竹竿的水池子中灵活迅速地穿行而不会碰到竹竿;海豚声呐的“目标识别”能力很强,不但能识别不同的鱼类,区分开黄铜、铝、电木、塑料等不同的物质材料,还能区分开自己发声的回波和人们录下它的声音而重放的声波;海豚声呐的抗干扰能力也是惊人的,如果有噪声干扰,它会提高叫声的强度盖过噪声,以使自己的判断不受影响;而且,海豚声呐还具有感情表达能力,已经证实海豚是一种有“语言”的动物,它们的“交谈”正是通过其声呐系统。它们的声呐系统“分工”明确,有为定位用的,有为通讯用的,有为报警用的,并有通过调频来调制位相的特殊功能。
终身在极度黑暗的大洋深处生活的动物是不得不采用声呐等各种手段来搜寻猎物和防避攻击的,它们的声呐的性能是人类现代技术所远不能及的。解开这些动物声呐的谜,一直是现代声呐技术的重要研究课题。而我们人类发明的“声呐”就是通过鲸和海豚的原理发明的。
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