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一场耐人寻味的“空战”

王谷岩

炎夏之夜,万籁俱寂。然而,奇妙的自然界并不平静。在我们头顶上,或许正进行着一场激烈的生物之战呢。

你看,飞来的那只夜蛾多么惊慌,简直有些失魂落魄了。它拼命地扇动着双翅,兜着螺旋形的圈子,忽而又翻起筋斗来。这是怎么回事?

原来,夜蛾的天敌——“活雷达”蝙蝠跟踪紧追而来:它拍动着灰黑色的翅膀,步步紧逼。看哪,蝙蝠已经张开了贪婪的嘴巴……

就在千钧一发之时,只见夜蛾一个敏捷的急转弯,接着几个翻滚动作,随后又收起双翅,垂直落到地面,溜之大吉了。

蝙蝠盘旋着,哪里还找得到要追踪的目标。到了嘴边的美餐溜掉了,蝙蝠只好悻悻而去。

图 3-1 夜蛾飞舞

蝙蝠是如何发现夜蛾的?夜蛾又是怎样对抗蝙蝠的追捕的?

蝙蝠是昼伏夜出的动物。不论是在茫茫暮色之中,还是在伸手不见五指、漆黑一团的岩洞里,它都能自如地穿梭往来,从不会撞到什么东西上。蚊虫如果不迅速逃跑,想凭借黑暗隐身,一定逃脱不了被吃掉的命运。这是因为蝙蝠有一双特别敏锐的夜视眼吗?不是。因为即使将其双眼完全封闭,蝙蝠仍能自由自在地飞翔。经过长时间研究,人们终于搞清楚,蝙蝠的视力很差,它之所以有接近于“明察秋毫”的本领,是因为它有一套优异的“回声定位”声呐系统。

图 3-2 回声定位

第一次世界大战期间发明的声呐是海军侦察潜水艇的有效装置,后来又应用在测量海深、探测鱼群等方面。声呐是利用超声波,根据“回声定位”的原理工作的,它是英文缩写“SONAR”的音译,原意是“声波导航和测距”。蝙蝠也生有类似的天然声呐系统,它比人造声呐更小巧,性能更优越。

依靠接收从物体反射回来的声波回声来探测物体方位的方法,叫作“回声定位”。

蝙蝠的喉咙可以发出很强的超声波,并通过它的嘴巴和鼻孔发射出去。当遇到物体时,超声波便被反射回来,蝙蝠的耳朵听到回声,就能判明物体的距离和大小,是食物还是敌人,或是障碍物。蝙蝠的耳朵很大,内耳特别发达,能够接收频率很高的超声波和低密度的回声。令人吃惊的是,蝙蝠竟能在一秒钟内捕捉和分辨 250 组回声,同时也能发出同一数目的超声波。蝙蝠声呐的分辨本领很高,能分辨出用十分之一毫米粗的线织成的网,并能根据网洞大小而收缩两翼敏捷地穿越。它能把昆虫反射的声信号与地表、树木等反射的声信号区分开来,同时探测出多个目标的形状、外貌和位置。它能区分十字形与圆形物体,能区分是虫子还是纸片。更令人惊叹的是,它们能做到这些,靠的只是分析极其微弱的回声,那些回声甚至用极灵敏的人造微音器也收听不到。蝙蝠声呐的抗干扰能力也特别强,即使人为地去干扰蝙蝠,哪怕干扰噪声比它发出的超声波强一二百倍,它仍能有效地工作。千万只甚至上亿只同住一个岩洞的蝙蝠都使用声呐,竟能做到互不干扰。而人造声呐,却难于排除声波折射和水下反响的干扰,抗噪声能力比蝙蝠差了很多。而且,蝙蝠声呐系统最多也不过几克重,它的小巧程度真使上百公斤笨重的人造声呐或雷达的设计者们瞠目结舌。

图 3-3 蝙蝠穿越网洞

正是凭着这独特的本领,蝙蝠在捕食昆虫时,有着惊人的灵活性和准确性,有时一分钟之内竟能捕食十几只蚊子,简直可以做到“无一漏网”。

但是,既然素有“活雷达”之称的蝙蝠有着如此高超的技能,又何以让小小的夜蛾从嘴边逃掉了呢?耐人寻味之处,就在于此。

夜蛾得以死里逃生,其实并非蝙蝠无能,而是夜蛾的“武艺”更为高强,它有一套精巧、可靠的反声呐系统,能有效地对抗蝙蝠的探测和追捕。夜蛾胸腹之间有一个特殊的听觉器官,叫作鼓膜器,可以专门接收蝙蝠发出的超声波。当夜蛾截听到蝙蝠发出的超声波时,倘若还在安全距离之外,它就能从容地跑掉。如果蝙蝠已经发现夜蛾,它发出的超声波频率会突然上升,就像扫描雷达捕捉到目标后,自动增加发射的脉冲数,以便把目标控制在探测范围内一样。这时,夜蛾也截听到频率升高的蝙蝠的“叫声”,就像飞行员从电子仪器中得知自己的飞机已被敌方雷达“抓”住。要是蝙蝠近在咫尺,夜蛾的鼓膜神经脉冲会达到饱和频率,这说明它已被死死盯住,危险临头了。这时,夜蛾便急忙转圈子、翻筋斗、曲折飞行以图逃避追击,或者干脆收起翅膀掉落在地上,钻进草丛隐蔽起来。总之想方设法使蝙蝠无法确定它的位置。

图 3-4 雷达站

图 3-5 雷达界面

图 3-6 夜蛾的反雷达技术——听觉系统

生物的各种精巧结构是在长期进化过程中逐渐形成的,而它们的奇异本领,则是在生存竞争中获得的。

此外,有些夜蛾的足部关节上还有一种振动器,能发出一连串的超声波,干扰蝙蝠。有些夜蛾身上长有一层厚厚的绒毛,能吸收超声波,使蝙蝠接收不到足够的回声,从而大大缩小了蝙蝠“声雷达”的作用距离。还有一种夜蛾,能模仿“味道”很坏的蛾子发出的超声波,使蝙蝠不愿捕食它。夜蛾正是凭借这一系列高强的本领,有效地对抗了蝙蝠的探测和追捕。由于夜蛾有这么一套奇特本领,竟使英国皇家空军 360 中队把一只夜蛾画在队徽的中央,来作为它执行电子干扰任务的标志。

展望

蝙蝠小巧的“回声定位”系统具有的高分辨率和高灵敏度,以及优异的抗干扰能力和稳定性,引起了声呐、雷达设计人员的极大兴趣。而夜蛾的反探测系统的精致奥妙之处,也为军工设计人员提供了新的设计思路。一门新兴科学——仿生学,有可能让人们模仿生物的特殊本领来制造先进技术装置的愿望成为现实。 V1EX2rqKuyUNq6NwKQJ0fISeb+f1CFubaRumLvBwf4ZPkYddDWPcKNX6j01im+Vm

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