Warum haben menschliche Ohren eine untere Grenze für das wahrnehmbare Signal mit der niedrigsten Energie als Augen?

Präambel. Hier gibt es viel missverstandene Wissenschaft und Sie haben mehr als Recht, wenn Sie die Interpretation dieser Energiewerte durch die Dozenten in Frage stellen; etwas, das die anderen Antworten nicht diskutieren. Das Problem ergibt sich aus einer zwielichtigen Referenz und vielen Vermutungen .

Zusammenfassend.

• Licht und Ton lassen sich im biologischen Kontext energetisch nicht vergleichen.
• Unsere Ohren hören wahrscheinlich keine niedrigeren Energien als unsere Augen sehen, um Beute zu vermeiden.

Lassen Sie uns die Referenz ignorieren ...

Die Referenz stammt von BWB, was, soweit ich das beurteilen kann, ein nicht begutachteter technischer Bundesverlag ist und dass dies ein Lehrbuch über Ergonomie ist. Aber angesichts seiner Unklarheit, da es nie einem Peer-Review unterzogen wurde, da es nicht biologisch wissenschaftlich ist, kann es aus dem Kontext eines wissenschaftlichen biologischen Themas getrost ignoriert werden. Auch die Tatsache, dass es auf Deutsch ist, hilft nicht.

Wenn jemand einen offenen Link zu dieser Referenz bereitstellen oder mich diesbezüglich korrigieren kann, wäre ich dankbar. Google Scholar hat außer einem Zitat keine Treffer gefunden.

Lassen Sie uns Ihrem Dozenten im Zweifelsfall Recht geben. Diese Antwort geht davon aus , dass es abgeleitete Energiewerte für Sehen und Hören gibt, wie Ihr Dozent vorgeschlagen hat, und dass Augen eine höhere Energie wahrnehmen als Ohren.

Ist das Hören omnidirektional, um Raubtiere zu erkennen?

Ich werde den Begriff sensorisches Setup verwenden, um zu beschreiben, dass unsere Sinne feste Ohren verwenden, die omnidirektional hören, und nach vorne gerichtete gerichtete Augen.

... das Gehör ist aus diesem Grund viel wichtiger [omnidirektional], um Raubtiere zu erkennen, auch wenn sie schweigen.

Lassen Sie uns diese Hypothese so konkretisieren, dass sie in praktischer Hinsicht Sinn macht.

Das Raubtier macht eine kleine Bewegung. Dies erzeugt einen Ton und eine Lichtveränderung. Bei vorwärtssichtigen Tieren ist der Ton viel schwieriger zu erkennen als das Licht, da er weniger Energie enthält. Die Ohren müssen dies kompensieren, indem sie niedrigere Energiesignale erkennen, als die Augen benötigen würden, um das Raubtier zu erkennen.

Bevor wir die Physik in Frage stellen, diese biologische Hypothese ist sehr schwer zu schlucken. Ohne Zitat würde ich sagen, es ist eine unvernünftige Vermutung.

Beispiele, die dieser Hypothese widersprechen:

• Gorillas haben keine natürlichen Feinde oder Beute, aber sie haben einen sehr ähnlichen sensorischen Aufbau wie wir, der soziale Bindungen fördert.

• Erdmännchen hingegen verlassen sich auf Wachposten, die eine Reihe von Blöken aussenden, nachdem sie Beute per Sicht gesehen haben. Andere Erdmännchen verstecken sich sofort, wenn sie dieses Signal hören (interessanterweise wird dieser Ruf von Drongos nachgeahmt, die das in Panik zurückgelassene Erdmännchenfutter stehlen), bevor sie prüfen, ob ein Raubtier anwesend ist. Erdmännchen haben einen ähnlichen sensorischen Aufbau wie wir.

• Es gibt andere Megafauna wie Hirsche , die Beute für die großen Raubtiere sind; Raubtiere, die angestammte Menschen auf die Speisekarte gesetzt hätten. Hirschähnliche Beutetiere sind stark auf ein nahezu omnidirektionales Sehvermögen angewiesen und können ihre Ohren anwinkeln, um sich auf einen Bereich zu konzentrieren, um heimliche Raubtiere zu hören. Dies ist der „entgegengesetzte“ sensorische Aufbau, der die gleiche Schlussfolgerung der Räuberflucht hat.

Selbst diese nicht erschöpfenden Beispiele machen die Hypothese bestenfalls fragwürdig .

...es gibt einen Bereich, in dem "interessante" Signale auftreten. Wenn die interessierenden Signale für Schall eine niedrigere Energie haben als für visuelle Signale, passt sich das Ohr diesem Bereich an.

Auch diese Antwort basiert anscheinend auf reinen Vermutungen, entspricht jedoch eher der Funktionsweise der Biologie .

Es ist vernünftig zu sagen, dass die Evolution für Tiere ausgewählt wurde, die Geräusche und Lichter erkennen konnten, die, wenn sie darauf reagierten, das Leben der Organismen retteten, um sich weiter zu vermehren. Diese Hypothese umgeht die Idee, dass Ton und Licht auch vergleichbare energetische Signale sind, was gut ist (siehe unten).

Diese Hypothese ermöglicht auch, dass sich verschiedene Morphologien entwickelt haben, je nachdem, was ein "interessantes Signal" für diese Art ist.

Licht gegen Ton.

Das ist nicht dasselbe.

Der Elefant im Raum dieser Frage ist, dass Licht und Ton nicht vergleichbare Energien sind. Dies ist auf Quelle, Geschwindigkeit, Entfernung, Medium, Mechanismen zum Empfangen der Energie (Augen und Ohren) und vor allem in einem biologischen Kontext auf neuronale Interpretation zurückzuführen . Diese Werte sind so abstrakt , dass selbst wenn ein Energiewert berechnet wird, dieser in biologischen Organismen ohnehin quantitativ nicht vergleichbar ist . Zum Beispiel ist ein wirklich lauter Unterschall-Walruf nicht dasselbe wie eine kleine Grasveränderung, die von einem Wolf geteilt wird, während er sich an Sie heranschleicht. Das eine ist absolut überlebenswichtig, das andere nicht nachweisbar. Beide könnten theoretisch die gleiche "Energie" haben.

Hinweis Frequenzen sind der biologisch wichtige Teil der "Energie", müssen aber als zwei verschiedene Methoden zur Erfassung sensorischer Informationen betrachtet werden. Der Unterschied zwischen einem Schimpansen-Paarungsruf und einer territorialen Bedrohung ist sehr ähnlich, aber für ihre Häufigkeit, und das Essen der köstlichen roten Beeren im Vergleich zu den giftigen blauen Beeren ist auch auf die von ihnen reflektierte Häufigkeit zurückzuführen!

Es gibt wenig bis gar keine biologische Literatur, die Energiewerte als sensorischen Input verwendet. Dies würde die eigentlich wichtigen physikalischen Aspekte der sensorischen Eingangswerte nur verschleiern .

Ich hoffe, das hat dazu beigetragen, die Dinge zu klären und Ihre Unzufriedenheit mit der Hypothese Ihrer Dozenten genau zu besprechen, obwohl Sie Monate zu spät gekommen sind!

Ich kann die Quellen nicht überprüfen, aber ich denke, sie müssen die relative Energie eines Schwellenempfindlichkeitssignals schätzen. Ich glaube nicht, dass der Energie einer Schallwelle ein beliebiger Wert zugewiesen werden kann, wie es einem Photon möglich ist ... sicherlich kann sich nur ein Photon in einem Vakuum ausbreiten ...

Sowohl Licht- als auch Schallwellen streuen weniger, wenn sie sich ausbreiten, wenn sie eine höhere Frequenz/Energie haben. Wenn also alle Dinge gleich sind, streut blaues Licht weniger als rotes Licht und Ultraschall weniger als Infraschall. Hörbarer Ton ist also weniger gerichtet als sichtbares Licht, und jeder Schallrezeptor liefert Informationen, die im Vergleich zu jedem Lichtrezeptor weniger gerichtet sind. Also ist Ton natürlich eine gute Sache, um Alarmsignale zu erkennen, das bedeutet nicht wirklich, dass er durch evolutionäre Prozesse gegenüber dem Sehen priorisiert wurde.

Da der größte Teil der Wirbeltierevolution im Ozean stattfindet, wo die Schall- und Lichtausbreitung ganz anders ist als im terrestrischen Milieu, ist die Vermutung des Dozenten wahrscheinlich irrelevant. Unsere Sinnesorgane werden weit mehr von ihrer Evolutionsgeschichte beeinflusst als Überlegungen zur „bestmöglichen“ (global optimalen) Funktion.

Nach meinem Verständnis kann das dunkelangepasste Auge einzelne Photonen wahrnehmen. Diese haben einen genau definierten Energiebereich im sichtbaren Spektrum. Wie andere bereits betont haben, ist Licht sehr gerichtet und lokalisiert: Wenn Sie nicht auf die Quelle schauen, wird es nicht wahrgenommen. Schall kommt zu jeder Zeit aus allen Richtungen an die Ohren. Die Wellen sind so groß, dass niedrige Frequenzen nicht einmal in einen typischen Raum "passen", sodass die Richtung bedeutungslos ist. Der Versuch, eine bestimmte Energie für sie zu definieren, wenn sie sowohl in Frequenz als auch Intensität variieren können (im Gegensatz zu Photonen, die nur in Frequenz und Anzahl der auftreffenden Teilchen variieren), ist wahrscheinlich nicht genau.

Wenn mir gesagt würde, dass sich zwei völlig unterschiedliche Kräfte um den Faktor 4 unterscheiden, würde ich sagen: "Könnte sein, dass eine tatsächlich mehr oder weniger als die andere ist, zu nahe, um es zu sagen." In der Elektronik können die Komponentenwerte über einen Bereich von halb bis doppelt so stark variieren und in der Spezifikation liegen.

Im Allgemeinen haben sich die Sinne so weit entwickelt, dass jede weitere Sensibilität zur Wahrnehmung von Geräuschen führen würde. Dann hielten sie vernünftigerweise an. Wenn Sie die Luftmoleküle auf Ihr Trommelfell schlagen hören könnten (wenn die Ohren 10 dB empfindlicher wären), würden Sie verrückt werden. Licht hat diese Rauscheigenschaft nicht, daher sehen wir den kleinstmöglichen Wert: ein Photon.