科学家阐释鼠海豚如何聚焦声呐束

海豚的秘密都在脑子里。资料来源:斯蒂芬·弗林克收藏

海豚的头部有一组声音控制装置，使它能够将定向声纳波束聚焦在猎物身上。他头骨中的骨骼、气体和组织就像超材料一样，可以颠覆普通的物理定律。这些海洋哺乳动物可以将非定向声波转换成狭窄的声音脉冲。

像海豚一样，鼠海豚利用回声定位在水下30米处探测猎物。为了做到这一点，他们会在自己的面前发出高频点击声来控制声纳波束的方向，而不用移动他们的头。当接近目标时，它们也可以加宽光束来帮助捕捉试图逃跑的鱼。

然而，海豚如何聚焦声纳波束是一个谜，尤其是它们的声音结构——所谓的“声音嘴唇”——比咔哒声的波长要小。这将导致波形无针对性地扩散。原来，它头前的一个叫做“额叶”的大脂肪器官似乎非常重要，但它的具体功能尚不清楚。

为此，一个中外国际合作小组对一只江豚进行了计算机断层扫描，以测量其头部不同组织的声学特征。他们的研究结果将很快发表在《应用物理评论》上。研究人员还收集了海豚声音信号的现场记录，并建立了数学模型来模拟海豚如何发出和控制声音束。

"用这种动物做实验非常困难."中国厦门大学海洋与地球学院的张宇教授说:“CT和计算机模拟可以帮助我们了解海豚的头部。”。结果表明，关键在于额叶、颅骨和头部气囊的协同工作，将声波导向一个方向。海豚头部的每一部分都以不同的方式反射、折射和散射声音，因此声音以不同的速度在它们之间传递。

海豚可以利用面部肌肉压缩额叶来传播声波。这使得它在追逐鱼的时候能让鱼保持在“视线”内。它也可以帮助人们制造具有原子结构的超材料，结合这些相似的性质。(冯伟伟)

中国科学新闻(2017-120，第二版国际)