Необъятный мир: Как животные ощущают скрытую от нас реальность
Шрифт:
У человека все с точностью до наоборот. Для нас каждая следующая трель зебровой амадины звучит абсолютно так же, как предыдущая, поэтому нам простительно считать, будто все они несут одну и ту же информацию. Но, как выяснила коллега Дулинга Нора Прайор, благодаря микроструктуре якобы идентичные исполнения покажутся амадине совершенно разными{564}. Если заменить слог B в одной записи тем же слогом из другой, от птиц это не укроется. Судя по всему, их песни полны мелких нюансов, которые нам попросту недоступны. Там, где мы слышим бесконечные повторы одной и той же неизменной рулады, они, вероятно, получают сведения о поле исполнителя, его здоровье, индивидуальных особенностях, намерениях и прочем. Зебровые амадины поют, чтобы создать пару на всю жизнь, отыскать друг друга после расставания, не теряться во время дальних перелетов и координировать родительские обязанности. Не исключено, что все это они проделывают с помощью
Слушать животных увлекательно в том числе и потому, что нам интересно, о чем они говорят друг другу. Писатели напридумывали персонажей вроде доктора Дулиттла, умеющего понимать чириканье, блеяние и шипение других видов. Мы наивно полагаем, что все дело в «незнании языка», и будь у нас какой-нибудь человеческо-птичий словарь, мы бы вдруг заговорили на птичьем. Но такого словаря не существует, и работы Дулинга напоминают нам почему: в межвидовом коммуникационном барьере имеется и сенсорная составляющая. Смысл птичьих песен закодирован в тех их особенностях, которые наше ухо не улавливает, а наш мозг оставляет без внимания. «Теперь, слыша птичьи трели, я поражаюсь их вычурности, но понимаю, что большая часть заложенного в них все равно проходит мимо меня, – делится со мной Дулинг. – Многое, что воспримет там другая птица, мне просто недоступно».
В начале 2000-х гг., когда Роберт Дулинг проводил свои первые эксперименты с темпоральной микроструктурой, Джеффри Лукас случайно обнаружил еще одну неожиданную грань птичьего слуха. Вместе со своими коллегами он прикреплял электроды к головам представителей шести видов североамериканских птиц, проверяя, как их слуховые нейроны реагируют на разные звуки{565}. Эта простая методика известна как тест на слуховой вызванный потенциал (СВП). Врачи с ее помощью проверяют остроту слуха у пациентов, биологи же выясняют, что слышат животные. Лукас пытался разобраться, различается ли слух у исполнителей более и менее сложных песен. По стечению обстоятельств эксперимент проводился в два этапа – один зимой, а второй весной, – и, сравнив затем зимние результаты с весенними, Лукас увидел, что они совсем разные. То есть птицы слышат по-разному в зависимости от сезона.
Эти сезонные изменения обусловлены важным компромиссом, на который приходится идти любому уху. Допустим, я сыграл вам две музыкальные ноты – одну с частотой 1000 Гц, а другую – 1050 Гц. Они примерно соответствуют двум соседним клавишам самой высокой октавы фортепиано, и различить их должно быть не трудно. Но если я сыграю 10-миллисекундные отрывки тех же нот, мы их уже не различим. Почему? Потому что за такой короткий временной промежуток обе ноты выдадут всего по десять колебаний и прозвучат одинаково. Если же увеличить длину отрывка до 100 миллисекунд, одна выдаст 100 колебаний, а вторая – 105, и различие проявится. Таким образом, чем больший период времени нейроны животного суммируют информацию о звуке, тем лучше его ухо различает схожие частоты. Но при этом у него притупляется чувствительность к быстрым изменениям, которые происходят в рамках этого периода. Мы уже наблюдали аналогичный компромисс в главе о зрении: глаз может обладать либо исключительным разрешением, либо исключительной чувствительностью – иметь и то и другое одновременно невозможно. Точно так же и ухо может обладать либо исключительным темпоральным разрешением, либо исключительной чувствительностью к высоте тона, но не тем и другим сразу{566}. «Слуховая система, ориентированная на скорость, принципиально отличается от слуховой системы, ориентированной на частоты», – объясняет Лукас. И как ему удалось выяснить, птицы не обязаны раз и навсегда выбирать одно из двух. Они могут переключаться между этими вариантами в зависимости от своих потребностей.
Рассмотрим для примера каролинскую гаичку – небольшую любознательную певчую птицу, украшающую своим присутствием значительную часть востока США. Ее фирменной трели «чик-а-ди-ди»[176] свойственны быстрые перепады высоты и громкости, примерно как в песне зебровой амадины. Эти позывные раздаются круглый год, но особенное значение они приобретают осенью, когда гаички, как типичные общественные птицы, сбиваются в большие стаи. В это время им необходимо считывать всю информацию, закодированную в микроструктуре звуковых сигналов друг друга, поэтому их слух должен быть ориентирован на скорость – и он именно так и работает. Как выяснил Лукас, осенью темпоральное разрешение у гаичек повышается, но при этом падает чувствительность к тону{567}. Весна, вступая в свои права, меняет все. Стаи начинают распадаться, гаички образуют брачные пары и столбят свою гнездовую территорию. Чтобы привлечь партнершу, самцы исполняют брачную серенаду – гораздо более простую, чем круглогодичная трель. В ней
У каролинского поползня все происходит с точностью до наоборот{568}. В его брачной песне – торопливом носовом «уа-уа-уа» – имеется микроструктура с быстрыми вариациями громкости. Поэтому у него, в отличие от гаички, слух в брачный сезон ускоряется и теряет чувствительность к тону. Оба вида птиц полностью перестраивают свой слух от сезона к сезону, чтобы обрабатывать ту информацию, которая в данный момент для них важнее. Их голоса и потребности меняются по календарю, а с ними меняется и слух.
Этими изменениями управляют половые гормоны (например, эстроген), способные непосредственно влиять на волосковые клетки в ухе певчей птицы. Возможно, именно этим объясняется разница в характере изменения слуха у самцов и самок некоторых видов{569}. Как установил Лукас со своей коллегой Меган Голл, у самки домового воробья слух меняется по сезонам по такому же принципу, как и у гаички: весной воробьихи лучше различают тон, но скорость восприятия снижается{570}. Самцы при этом слышат круглый год одинаково. Таким образом, если Роберт Дулинг доказал, что человек воспринимает птичьи трели иначе, чем птицы, Лукас выяснил, что и птицы могут воспринимать собственные песни по-разному, в зависимости от пола и сезона. Осенью все домовые воробьи слышат одинаково. Весной самцы и самки слышат одни и те же мелодии по-разному. На протяжении года их умвельты то сходятся, то расходятся.
Эти циклы влияют не только на эстетическое восприятие. Как мы уже наблюдали у сов и тахин Ormia, животные вычисляют, откуда доносится звук, замечая, в какое ухо он попадает чуть позже, чем в другое. Если ухо будет хуже улавливать эту ничтожную разницу во времени, его владелец будет хуже определять местоположение источника звука. Поэтому, когда по весне у воробьихи слегка замедляется слуховой хронометр, размывается и ее слуховое пространство.
Лукас был потрясен, случайно обнаружив эти сезонные циклы в 2002 г. Другие ученые тоже отнеслись к этим первым результатам скептически. Тогда слух считался по большей части статичным. Предполагалось, что у некоторых видов (в том числе, увы, и у человека) он слабеет с возрастом, однако изменения в более короткие сроки ему не свойственны. Но, как мы уже не раз убеждались, чувства у животных тонко настроены на окружающую среду и эволюционно сформировались так, чтобы извлекать из нее именно ту информацию, которая важна их хозяевам. Среда меняется от сезона к сезону, а с ней меняется и значимая информация[177]{571}. Для североамериканских птиц весна означает секс. Воздух звенит от брачных песен, которые в другое время года не слышны и которые теперь нужно тщательно оценивать. Осенью мир становится прозрачным – на голых ветках хищнику проще разглядеть мелкую птицу, – поэтому на первый план выходит способность локализовать звук приближающейся опасности, тесно связанная со скоростью слуха. Умвельт животного не может быть статичным, потому что не статичен окружающий животное мир.
Птичьи песни не выходят за пределы доступного человеческим органам чувств – в отличие от круговой поляризации в окраске рака-богомола или вибрационных сигналов горбаток. Птичьи трели мы вполне себе слышим. Эти «фи-би-фи-бей» у гаички или «уа-уа-уа» у поползня настолько отчетливы, что мы можем записать их буквами. И тем не менее мы все равно воспринимаем эти сигналы не так, как их целевая аудитория. Для нас трели гаички и в октябре, и в марте звучат одинаково. А для гаички – нет. И если столько неведомого таится в звуках, которые мы прекрасно слышим, сколько же скрывают в себе звуки, которые нам не слышны?
В 1960-е гг., завершив свою новаторскую работу с сипухами, Роджер Пейн переключился на китов{572}. В 1971 г. у него вышли две важнейшие статьи. В первой Пейн, опираясь на аудиозаписи, которые он проанализировал вместе со своей женой Кейти, поведал миру о том, что киты поют завораживающие песни{573}. Эта статья положила начало десятилетиям дальнейших исследований, превратила песни китов в культурное явление, стала причиной выхода рекордного по популярности аудиоальбома и способствовала возникновению движения «Спасите китов». Во второй статье утверждалось, что финвалы – вторые по размеру животные нашей планеты после синего кита – издают чрезвычайно низкие звуки, воспринимаемые на другом краю океана{574}. Эта статья едва не стоила Пейну научной карьеры.