Чувства животных и человека
Шрифт:
В молодом лесу крик отражается в виде эха от многих стволов деревьев. Однако мы редко слышим подобные эхо, потому что наше ухо игнорирует их. При помощи магнитофона мы можем воспроизвести запись этих звуков в обратной последовательности — сначала эхо, а потом уже крик. Эхо становится слышимым, и можно совершенно отчетливо различить, что оно имеет большую частоту колебаний, чем сам крик. Это происходит потому, что высокочастотные звуки хорошо отражаются от тонких деревьев, тогда как низкочастотные реверберируют и рассеиваются по всем направлениям. Эхо «белого шума», отраженное от небольших препятствий, находящихся на пути этого шума, имеет б'oльшую частоту колебаний по той же причине, по какой небо имеет голубой цвет. Белый свет солнца представляет собой смесь низкочастотных (красный цвет) и высокочастотных (голубой цвет) колебаний.
Одним из самых существенных свойств, которое присуще всем видам колебаний (морские, звуковые, радио- или световые волны), является следующее: их частота связана с длиной волны обратно пропорциональной зависимостью. Чем выше звук и больше частота его колебаний, тем короче длина волны. Однако для получения достаточно хорошего эха необходимо, чтобы отражающее препятствие было в два-три раза больше, чем длина ударяющейся о него звуковой волны. Иногда это бывает особенно заметно на морском берегу, где волны спокойно проходят мимо тоненьких столбиков или буйков и отражаются лишь от длинного мола. Если мы хотим, чтобы звуковая волна отразилась от небольших препятствий, а затем намереваемся при помощи эха определить, на каком расстоянии и в каком направлении находятся эти препятствия, нам нужно использовать по возможности самые короткие волны и, следовательно, самый высокий звук. Летучие мыши еще 50 миллионов лет назад открыли для себя эти преимущества высокочастотных колебаний, тогда как человек начал применять подобную технику лишь в конце 30-х годов в военных приборах, получивших название сонар (по начальным буквам английских слов «Sound Navigation and Randing») [11] .
11
«Навигация и определение расстояния с помощью звука». — Прим. перев.
Конечно, звуковые волны намного короче морских. Частота звуковых колебаний среднего додостигает 256 колебаний в секунду; эти колебания имеют длину волны 1,3 метра, и потому отчетливое эхо этого звука можно получить только от такой большой отражающей поверхности, какую имеет, например, рекламный щит. Высокочастотные сигналы, которые издает металлический «щелкунчик», вероятно, имеют ту же высоту, что и звуки, расположенные на пять октав выше среднего до; длина их волны равна четырем сантиметрам, а это значит, что они хорошо отражаются от деревьев со стволами толщиной в 15 сантиметров. Крик летучей мыши, который мы не можем слышать из-за чересчур большой высоты звука, содержит колебания с частотой до 130 000 в секунду и длиной волны до 2,5 миллиметра. Маленький рот летучей мыши может прекрасно сконцентрировать эти короткие волны в виде узкого пучка, а уши — услышать их эхо, отраженное от находящихся впереди препятствий.
Не так легко заметить летучих мышей, потому что они летают только в поздние сумерки и ночью, к тому же высоко над землей. Из великого множества разновидностей млекопитающих, покрытых шерстью, летучие мыши по количеству видов и общей численности превосходят всех, кроме грызунов. В странах с умеренным климатом они питаются исключительно насекомыми, хватая их на лету или с поверхности листвы. Среди летучих мышей, обитающих в тропиках, встречаются насекомоядные виды, а также питающиеся фруктами, нектаром, рыбой, а в Новом Свете водятся даже вампиры, сосущие кровь.
Всем тем крупным летучим мышам (за исключением одного вида), которые питаются фруктами, для ориентации необходимо зрение. Если их ослепить, они становятся беспомощными. Исключение составляют Rousettus, обитающие в районах от Бирмы до Экваториальной Африки; при достаточной освещенности они пользуются зрением, но могут ориентироваться и при помощи слуха, улавливая эхо-сигналы от щелкающих звуков, которые они издают с помощью языка. Эти звуки, исходящие из уголков рта животного, представляют собой высокочастотные эквиваленты звуков «тс-тс», которые производит человек с помощью языка и сосущих движений губ, когда хочет выразить свое неодобрение. Сигналы Rousettis'а, а также его прекрасный слух помогают ему избежать столкновений с вертикально натянутыми проволоками диаметром всего лишь 1 миллиметр.
Все без исключения мелкие летучие мыши ведут себя так, будто они слепы. Они прекрасно ориентируются в полной темноте, если у них не повреждены органы слуха, и поэтому можно сказать, что они «видят ушами». Среди них встречаются и такие, которые издают очень тихие звуки, отчего их и называют «шепчущими летучими мышами». Другие исследуют окружающее пространство с помощью высокочастотных звуков одного тона. Кроме этих видов, существуют и такие, как, например, обычные насекомоядные летучие мыши, обитающие в средней полосе Америки, которые испускают сильные ультразвуковые крики различной высоты: в течение 0,05 секунды высота этих сигналов падает почти на целую октаву, и это обычная для них вариация, благодаря которой их стали называть частотно-модулирующими летучими мышами (ЧМ летучие мыши).
«Шепчущие летучие мыши» питаются главным образом тропическими фруктами и насекомыми, сидящими на растениях. По-видимому, они никогда не охотятся на своих жертв во время их полета, а искусно парят над растениями, высматривая на них насекомых. Их сигналы представляют собой очень короткие пощелкивания, такие слабые, что их можно воспринять только с помощью самых лучших микрофонов и других звукоулавливающих приборов. Очень редко они производят шум, слышимый человеком. Большинство их звуковых сигналов имеет частоту до 150 000 колебаний в секунду.
Знаменитый вампир, летучая мышь средней величины, относится к шепчущим мышам. Он обычно парит над спящей лошадью или человеком, а затем прорезает у них кожу острыми, как бритва, зубами, и кровь начинает сильно течь из ранки. Вампир так же искусно пьет теплую кровь, как кошка лакает молоко. Однако собак вампиры кусают редко; очевидно, это происходит потому, что чувствительный к высоким звукам слух собаки хорошо воспринимает сигналы, которые вампир использует для эхо-локации при нападении на крупных животных. Поэтому собака просыпается и отпугивает вампира. Д-р Дональд Р. Гриффин, профессор зоологии Гарвардского университета, непревзойденный знаток сигналов летучих мышей, считает возможным натренировать собак со «слышащими ушами» до такой степени, что они смогут предупреждать людей о приближении вампира, как бы компенсируя невосприимчивость человека к ультразвуку, подобно тому как компенсируют собаки-поводыри отсутствие зрения у слепых. К тому же вампиры часто заражают свою жертву бешенством, так что в этом предложении имеется и другая практическая сторона.
Летучие мыши, которых художники изображают в виде символов ужаса, являются, за малым исключением, безвредными. Это так называемые подковоносые летучие мыши, обитающие в Европе, Азии, Африке и Австралии. У этих охотников за насекомыми вокруг носа и рта имеется двойная кожистая складка — та самая «подкова», которая служит своеобразным рупором, концентрирующим высокочастотные сигналы в узкий звуковой пучок, который можно направлять вперед и назад, как луч фонарика. Эти животные постоянно ощупывают окружающее пространство, даже если они отдыхают в висячем положении вниз головой. Их локационный аппарат прекрасно приспособлен для этого. Тазобедренные суставы таких летучих мышей чрезвычайно подвижны; поэтому они могут в висячем положении так поворачивать свое тело, что оно может описать почти полный круг, пока животные в поисках добычи сканируют окружающую среду. Когда звук отражается от комара или жука, подковонос бросается к своей жертве и ловит ее. Как отмечал британский зоолог Дж. Д. Пай, этот вид летучих мышей представляет собой «в высшей степени совершенную самонаводящуюся ракету, для которой топливом служат ее мишени».
Своеобразный писк подковоноса длится 0,05–0,1 секунды, то есть его длительность слишком велика для эхолокации возможной добычи. По-видимому, уши этих животных могут воспринимать эхо уже тогда, когда их рот и голосовые связки еще производят звук. Можно предположить также, что подковонос различает, летит ли насекомое по направлению к нему или от него, и в соответствии с этим меняет тактику преследования. Приняв во внимание эту удивительную способность, мы легче поймем, как летучие мыши используют звук, поскольку это соответствует приобретенному нами опыту.