什么是回声定位？

回声定位是通过向物体发出声音来识别周围环境的能力，然后分析从物体反射的回声以确定物体的距离和大小。回声定位是声纳的一种形式，被动物和人类使用。动物回声定位是动物采用的一种觅食和导航策略，也称为生物声纳

动物回声定位
具有使用回声定位能力的动物主要是夜行动物或居住在阳光有限或根本没有阳光的地方的动物。通过动物回声定位，动物向周围环境发出声音，然后从发出的声波的反射中接收回声，并使用这些回声来确定物体的位置。动物使用大脑通过计算回声到达动物所用的时间甚至回声的响度来正确识别回声发出的物体的距离和大小。

动物回声定位研究的历史
在唐纳德和他的同事罗伯特·加兰博斯在 1938 年证明了在蝙蝠中使用回声定位之后，20 世纪初美国动物学家唐纳德·格里芬首次描述了“回声定位”一词。然而，其他科学家提出了动物回声定位理论更早的时候，例如拉扎罗·斯帕兰扎尼（Lazzaro Spallanzani），他在 18 世纪通过一系列实验确立了蝙蝠使用听觉而不是视觉来导航。其他有类似理论的科学家是希拉姆·马克西姆爵士，他提出了蝙蝠发出低频声音的观点，汉密尔顿·哈特里奇纠正了马克西姆的理论并确定蝙蝠发出的声音实际上是人类可以听到的。

蝙蝠的回声定位
蝙蝠是第一批被发现使用回声定位进行导航和觅食的动物，尤其是在微翅目蝙蝠中。这些蝙蝠种类通常生活在完全黑暗的环境中，因此使用视觉导航几乎已经过时。这种蝙蝠主要是食虫动物，也是夜间狩猎者，当昆虫充足且竞争低时，它们会在完全黑暗的黑暗中从它们的藏身之处移动。微翅目蝙蝠从它们的喉部和张开的嘴巴发出声音。这些声音的频率通常在 14,000 到 100,000 Hz 之间。相比之下，人类的听觉能力在 20 到 20,000 赫兹之间。马蹄蝠是个例外，因为该物种使用鼻子而不是嘴巴来发出声音。打猎时，

齿鲸的回声定位
回声定位在其他齿鲸亚目动物或齿鲸中也很常见，包括海豚、逆戟鲸、鼠海豚和抹香鲸。这些海洋哺乳动物适应使用回声定位来补充视力的使用，而视力的使用受到浊度和吸收造成的水下能见度差的阻碍。这些齿鲸以高音咔嗒声的形式发出高频声音，这些声音是由鲸鱼的发音嘴唇产生的。这些咔嗒声以不同的频率产生，有些物种每秒产生 600 次咔嗒声，即所谓的突发脉冲。咔哒声的不同频率会产生各种各样的声音，包括吠叫声、咆哮声和尖叫声。然后通过位于鲸鱼下颚的脂肪结构接收回声。

鸟类中的回声定位
很少有鸟类使用回声定位进行导航。其中包括油鸟和金丝燕，它们在完全黑暗中飞行时使用回声定位技术观察到。这些鸟类也是夜行动物，栖息在洞穴等光线不足的栖息地。

陆地哺乳动物的回声定位
在小型陆地哺乳动物中也观察到回声定位，包括欧亚鼩鼱、短尾鼩鼱、流浪鼩鼱和鼩鼱（在马达加斯加发现）。这些小型哺乳动物具有独特的回声定位形式，它们不会像在蝙蝠中观察到的那样发出咔哒声，而是产生低幅度、多谐波和调频的声音。这些 马岛猬 和 鼩鼱 完全出于导航目的使用回声定位。科学家们也在盲人实验室大鼠中观察到回声定位。

人类回声定位
已经研究并建立了人类使用回声定位来导航他们的环境。在人类中观察到的回声定位在实践中类似于在动物中的回声定位，因为它也是一种主动声纳。人类通过人工制造声音来使用回声定位，例如使用手杖敲击或用脚踩踏地面，甚至通过制造咔哒声。这些人通常被训练使用从物体反射的回波来识别他们与物体的距离或物体的大小。回声定位主要在盲人身上观察到，但有视力的人也能够通过训练获得能力并否定优先效应。已经研究了听觉和视觉是相关的，因为在这两种情况下，来自特定来源的反射能量波都会被处理。

人类回声定位研究
人类早在 1749 年就被发现具有在不使用视觉的情况下定位物体的能力。最初，科学家们认为皮肤上的压力变化导致了这种能力。然而，在 1950 年代，人类回声定位得到了广泛的研究，特别是在康奈尔心理实验室。在 20 世纪中叶，有几本书进一步破译了人类的回声定位。

具有人类回声定位能力的个体
有能力使用回声定位的人通常有视力障碍。丹尼尔·基什（Daniel Kish）就是其中一位以其回声定位能力而震惊世界的人，他是一个盲人，在婴儿期就因视网膜癌摘除了眼睛。丹尼尔使用颚音来识别周围环境，这是他从小就自学的技能。另一个具有回声定位能力的著名人物是本安德伍德。本安德伍德也是盲人，在诊断出视网膜癌后也失去了眼睛。安德伍德在五岁时通过自我训练获得了回声定位能力。通过回声定位，盲人安德伍德能够跑步、骑自行车甚至踢足球。