تاريخ الفيزياء
علماء الفيزياء
الفيزياء الكلاسيكية
الميكانيك
الديناميكا الحرارية
الكهربائية والمغناطيسية
الكهربائية
المغناطيسية
الكهرومغناطيسية
علم البصريات
تاريخ علم البصريات
الضوء
مواضيع عامة في علم البصريات
الصوت
الفيزياء الحديثة
النظرية النسبية
النظرية النسبية الخاصة
النظرية النسبية العامة
مواضيع عامة في النظرية النسبية
ميكانيكا الكم
الفيزياء الذرية
الفيزياء الجزيئية
الفيزياء النووية
مواضيع عامة في الفيزياء النووية
النشاط الاشعاعي
فيزياء الحالة الصلبة
الموصلات
أشباه الموصلات
العوازل
مواضيع عامة في الفيزياء الصلبة
فيزياء الجوامد
الليزر
أنواع الليزر
بعض تطبيقات الليزر
مواضيع عامة في الليزر
علم الفلك
تاريخ وعلماء علم الفلك
الثقوب السوداء
المجموعة الشمسية
الشمس
كوكب عطارد
كوكب الزهرة
كوكب الأرض
كوكب المريخ
كوكب المشتري
كوكب زحل
كوكب أورانوس
كوكب نبتون
كوكب بلوتو
القمر
كواكب ومواضيع اخرى
مواضيع عامة في علم الفلك
النجوم
البلازما
الألكترونيات
خواص المادة
الطاقة البديلة
الطاقة الشمسية
مواضيع عامة في الطاقة البديلة
المد والجزر
فيزياء الجسيمات
الفيزياء والعلوم الأخرى
الفيزياء الكيميائية
الفيزياء الرياضية
الفيزياء الحيوية
الفيزياء العامة
مواضيع عامة في الفيزياء
تجارب فيزيائية
مصطلحات وتعاريف فيزيائية
وحدات القياس الفيزيائية
طرائف الفيزياء
مواضيع اخرى
كيف يعثر الخفاش على حشرة؟
المؤلف:
جيرل ووكر
المصدر:
سيرك الفيزياء الطائر
الجزء والصفحة:
ص449
2025-08-15
148
حينما يمشي خفاش على الأرض بحثًا عن فرائسه من الحشرات، فعادة ما يُرشده سماع حركة الحشرة أكثر من رؤيتها وذلك لأن بصره ضعيف، كما أنه يبحث عن فرائسه ليلًا. ومع ذلك، يمكن لبعض أنواع الخفافيش رصد الحشرات واصطيادها، كالعثة، وكلاهما طائر. وعلى الرغم من أن الخفاش يطير بسرعة، يُمكنه تحديد موقع الحشرة والإمساك بها. كيف يتمكن الخفاش من رصد وجود الحشرة، وكذلك رصد اتجاهها وسرعة طيرانها أيضًا؟
لماذا تفضّل الخفافيش اصطياد العثة وهي تطير بالقرب من مصباح بخار الزئبق (تستخدم عادةً كمصابيح إنارة في الشارع) عن اصطيادها في حقل مفتوح؟ ولماذا لا تُصبح هذه الميزة موجودة إذا كان المصباح هو مصباح بخار الصوديوم؟
حين كنتُ أستكشف الكهوف في غرب ولاية تكساس، كنت أقضي إجازة نهاية الأسبوع بأكمله تحت الأرض. كانت تطير آلاف من الخفافيش أمامي مرتين في الليلة الواحدة، فتارةً تطير نحو فتحة دخول الكهف، فتخرج منه بحثًا عن الطعام، وتارةً أخرى تطير عائدة إلى أماكن مبيتها في عمق الكهف. لم يحدث ولو لمرة أن ارتطم خفاش طائر أو بالجدار حتى في قلب الظلام الدامس لأحد الممرات الملتوية داخل الكهف. كيف تتمكن الخفافيش من تجنب هذا الارتطام؟
الجواب: يُصدِرُ الخفاش دفقة من الموجات الصوتية بتردُّدات مرتفعة للغاية بحيث يتعذر على الإنسان سماعها؛ لأنها تقع في منطقة تُسمّى بمنطقة «الموجات فوق الصوتية». ينعكس الصوت الذي يصدر عبر فتحتي أنف الخفاش على الأرجح، من الأجسام التي تقابله في مساره مثل الحوائط ومُكتشفي الكهوف والحشرات الطائرة، تنبه أصداء الصوت الصادرة من هذه الأجسام الخفاش إلى وجودها في طريقه. ومع ذلك، تُمثل هذه الطريقة مشكلة بالنسبة للخفافيش التي تطير في أسراب كبيرة بسرعة عبر أ أحد ممرات الكهوف؛ إذ كيف يتمكن الخفاش من تمييز صدى صوت ناتج من صوت أصدره من
أصداء لأصوات الصادرة من الخفافيش الأخرى؟ الإجابة هي أن لكل خفاش إشارة لها تردد خاص وتغيرات في التردُّدات وفي السعة الموجية تميزها عن الباقية. ومع ذلك، تظلُّ قدرة الخفافيش على التقاط إشارة واحدة بين العشرات أو حتى المئات من الإشارات الأخرى أثناء الطيران بسرعة نحو أحد الجدران أمرا مذهلا.
يتلقى الخفاش معلومات أكثر من مجرد صدى الصوت؛ وذلك لأنه حساس للتغير الذي يحدث في تردُّد الصدى الذي ينتج عن حركته نفسها لنفترض أنَّ الخفاش يُصدر صوتا بتردد معين أثناء طيرانه تجاه أحد الجدران يكون لصدى الصوت الذي يعود إلى الخفاش تردُّدًا أعلى ويُقال إنه تعرّض لتأثير إزاحة دوبلر». ومِن ثُمَّ، كلما زادت سرعة طيران الخفاش نحو الجدار، اختلف تردُّد الصدى فالخفاش يستخدم تأثير إزاحة دوبلر ليُحدد سرعته.
تُصدر بعض الخفافيش صوتا بتردد ثابت وتستخدم تأثير دوبلر لا لكي ترصد فقط العوائق، بل والحشرات أيضًا. بينما تُصدر بعض الخفافيش الأخرى صوتا يمتد عبر نطاق ترددي. يمكن للخفاش أن يُحدد ملامح سطح أحد الأهداف من خلال تحليل تأثير دوبلر الذي يحدث عند تردُّدات مختلفة؛ ومن ثم يميز صدى صوت الحشرة من صدى صوت أوراق الأشجار على سبيل المثال. يمكن أن تصبح المهمة أسهل إذا كانت الحشرة تحرك جناحيها في مجال إشارة الموجات فوق الصوتية للخفاش؛ لأن الاختلاف في درجة ميل الجناح يُسبب تباينا في الصدى العائد إلى الخفاش (يكون الصدى أقوى عند درجات ميل معينة، ولا يكون كذلك عند درجات أخرى). يكون هذا التباين إشارةً مؤكدةً على أنَّ الصدى يصدر من حشرة تطير. تُفضّل بعض الخفافيش الصيد عن طريق الطيران المنخفض فوق الماء (الترولة) لأن سطحه المستوي يُحدِث اضطرابًا أقل بكثير في الصدى وهو ما يسهل على الخفاش تصنيفه يكون معظم انعكاس إشارة الخفاش فوق الماء بعيدًا عنه، بينما ستعكس الحشرة الصوت مباشرة إلى الخفاش بشكل واضح.
تتمتَّع أنواع معينة من الحشرات بالحساسية للموجات فوق الصوتية التي تستخدمها الخفافيش، حينما ترصد إحدى هذه الحشرات أحد ترددات هذه الموجات، خاصةً إذا كان الصوت مرتفعًا، تطير الحشرة خوفًا على الفور وفي اتجاه عادةً ما يُقلل من حدة الصوت. وبعض هذه الحشرات لديها طرق دفاع أفضل؛ إذ تُصدر صوت نقرِ يُشوش بفاعلية على رصد الصدى الذي يحتاجه الخفاش ليُحدّد مكان الحشرة وينقض عليها. يصدر صوت النقر نتيجة لحركات التوائية تخضع لها بشرة صلبة أثناء انثنائها. تُنتج كل حركة التواء مفاجئ تغييرًا مفاجئًا في ضغط الهواء، وهذا التغيير المتكرّر في الضغط ينتقل من الحشرة في شكل صوتِ في مجال الموجات فوق الصوتية لإرباك الخفاش، لا بد أن تصل هذه النقرات إما في نفس الوقت الذي يصل فيه صدى الصوت الصادر من الحشرة أو أن تصل قبله مباشرة بحيث لا يصير بإمكان الخفاش تمييز الصدى.
ومِن ثَمَّ يُمكن للخفاش أن يجد وليمة شهية إذا كان يطير بالقرب من المصباح. ومن الغريب أن بعض هذه الحشرات إما تفرُّ عندما تستشعر وجود الموجات فوق الصوتية، أو تُرسل إشارة تشويش، ولكنها لا تفعل هذا أو ذاك وهي بالقرب من المصباح. أحد التخمينات هو أنها لا تخشى وجود الخفّاش أثناء وقت النهار (إذ تنام الخفافيش في ذلك الوقت بدلا من صيد الطعام، يخدعها الضوء الأبيض الساطع فتعتقد أنها في ضوء النهار وأنها بذلك في أمان. يُصدر مصباح بخار الصوديوم ضوءًا أصفر مُميزًا لا تُخطئه العثة على الأرجح بأنه ضوء النهار.
الاكثر قراءة في الفيزياء الحيوية
اخر الاخبار
اخبار العتبة العباسية المقدسة

الآخبار الصحية
