Natáčení zvuků z přírody - díl 5

Až nedávno jsem objevil na stránce Avisoft.com zpomalený záznam netopýra Rezavého, jak se blíží k překážce a uvědomil jsem si, že je i jiné a mnohem jednodušší vysvětlení. Netopýr při přiblížení své výkřiky zkracuje a tak zkracuje i minimální vzdálenost, ve které dokáže kořist rozlišit.

Nejprve si ve stručnosti připomeneme princip netopýří echolokace, jak byla popsána minule. Netopýr na rozdíl od radaru nedokáže vyslat dostatečně krátký impulz, který by umožňoval dostatečně přesné určení vzdálenosti. To by musel vyslat např. jednu periodu (0,02 ms při 50 KHz) a takový signál hlasivky vytvořit nedokážou. Ale i s takovým signálem se v přírodě setkáváme a to u kaloňů, kteří své echolokační signály vysílají mlaskáním. Netopýr si pomáhá frekvenční modulací, která i při delším výkřiku umožňuje velmi přesné rozlišení časového posunu mezi levým a pravým uchem pro určení směru a též rozlišení více ozvěn, které se navzájem překrývají. Ten delší výkřik má ještě další výhodu a to možnost vyslat v jednom impulzu větší energii. Citlivost sluchu je fyzikálně omezená šumem způsobeným nárazy jednotlivých molekul vzduchu na ušní bubínek. Je to obdoba tepelného šumu, který omezuje dosažitelnou citlivost rádiových přijímačů. Když potřebujeme překonat velký útlum mezi vyslaným a přijatým signálem a přijímaný signál musí být bezpečně nad úrovní šumu, musíme vytvořit dostatečnou energii vysílaného signálu. Netopýři s délkou impulzu cca 10ms dosahují hlasitost výkřiku až 120 dB a pokud by kaloň chtěl svým mlasknutím (předpokládejme 0,1 ms) dosáhnout stejnou energii, musel by vytvořit hlasitost 140 dB a to je pouhým mlasknutím asi nereálné. Kaloni však neloví hmyz a pro orientaci např. v jeskyních jim tento méně výkonný sonar stačí. Jejich způsob vyhodnocení ozvěny je podstatně jednodušší než u netopýra.

Použití frekvenční modulace dává netopýrovi zajímavou možnost, a to vyhodnocovat ozvěnu i z malých vzdáleností, kdy zpoždění ozvěny je menší, než délka jeho výkřiku. Při délce výkřiku např. 20ms by netopýr neviděl na vzdálenost menší než 4m. Po dobu výkřiku má netopýr sluch zatlumený středoušními svaly a tím si jej chrání proti přetížení. Předpokládejme že silný vysílaný signál se do sluchového ústrojí dostává i přímo, např. chvěním kostí v lebce a v rytmu tohoto chvění se mění útlum způsobený středoušním svalem. Máme zde ukázkový příklad směšovače, jaký se v elektronické podobě používá např. v rozhlasových přijímačích. Pokud toto chvění bude mít kolmý směr na chvění přijímané sluchem, nemusí být dokonce ani sluchem zaznamenáno. V tom případě se jedná o vyvážený směšovač. Směšováním dojde k vzájemnému vynásobení obou signálů, přijímaného a vysílaného. Tím vznikají kombinační kmitočty, součtový a rozdílový. Právě rozdílový kmitočet nám při rovnoměrné změně vysílaného kmitočtu udává vzdálenost překážky, protože rozdíl kmitočtů je závislý na zpoždění ozvěny. Rozdílový kmitočet už není frekvenčně modulovaný, jeho frekvence je během výkřiku stálá. Např. u netopýra Rezavého má rozdílový kmitočet rozsah asi do 4KHz a je tedy zpracováván nízkofrekvenční částí sluchu. Tato část sluchu není vůbec rušena vysílaným ultrazvukovým signálem, což dává předpoklad kvalitního zpracování signálu. Vznikne tak zvukový obraz okolí, ve kterém má každá překážka svůj tón a její polohu lze určit podle výšky tónu (vzdálenost), poměru hlasitosti levého a pravého ucha (stranové umístění) a vzájemného fázového posunu (podstatně přesnější stranová lokalizace). Po doznění výkřiku se citlivost sluchu zvýší a netopýr sleduje vzdálenější překážky přímo, vysokofrekvenční částí sluchu. U překážek vzdálených tak, že vzájemné překrytí přijímaného a vysílaného signálu je již malé, může netopýr oba způsoby kombinovat. Jestli tento princip netopýr opravdu používá, opravdu nevím. Ale teoreticky to možné je.

zdroje:
Atlas netopýrů
Tomáš Zatrapa ECHOLOKACE
Zvuky netopýrů a jiných zvířat
Fysiologická akustika