Необъятный мир: Как животные ощущают скрытую от нас реальность

Йонг Эд

Не страдает зрение и от следующей проблемы – восьмой в нашем перечне, – которую приходится решать эхолокации. Глазу не составляет труда отличить фигуру от фона, если, конечно, она не закамуфлирована. Для эхолокатора же мелкий объект на обширном фоне закамуфлирован по определению. Если мотылек пролетает перед листом или сидит на нем, слабое эхо от мотылька растворится в более сильном эхе от листа. Из нескольких решений этой проблемы, которые удалось выработать летучим мышам, больше всего впечатляет найденное малым большеухим листоносом. Пользуясь одной только эхолокацией, и ничем, кроме нее, он подцепляет стрекоз и других насекомых прямо с листа, даже если те сидят совершенно неподвижно, – потрясающий трюк, который ученые долго считали невозможным. Как выяснила Инга Гайпель, чтобы его выполнить, листонос заходит на цель под острым углом, и тогда эхо от насекомого он ловит, а эхо от листа отражается в сторону^{639}. Для усиления

этого эффекта листонос шныряет перед насекомым вверх-вниз, постоянно держа голову обращенной к цели. Поначалу он, видимо, слышит что-то нечеткое и расплывчатое – просто слабый намек на возможную добычу. Но в процессе этого шныряния он собирает информацию под разным углом, так что добыча обретает форму, обозначаясь все четче, и, к несчастью для насекомого, невыполнимая миссия становится выполнимой.

Девятая проблема возникает, когда летучие мыши летают, как у них водится, стаями. В этом случае им нужно как-то отличить эхо собственных сигналов от эха сигналов других особей. Для этого большие бурые кожаны направляют сигналы в сторону от остальных, сдвигают частоту сигнала, избегая наложения, или по очереди берут паузу^[194]{640}. Но бразильским складчатогубам, чьи стаи насчитывают миллионы особей, все это не особенно подходит. Как вычленить свое эхо в общем гвалте, когда из пещеры выплескивается поток в 20 млн летучих мышей? Исследователи назвали этот галдеж «кошмаром на коктейльной вечеринке», и как летучим мышам удается избавиться от этого кошмара, пока неясно^{641}. Возможно, они обрабатывают только эхо, поступающее в определенный промежуток времени или с определенной стороны. Может быть, в такие моменты они в принципе игнорируют эхолокационные сигналы, полагаясь на другие чувства или на память. Скорее всего, бразильские складчатогубы знают дорогу в пещеру и из пещеры назубок, поэтому проложить нужную траекторию могут и не сверяясь с данными эхолокации. Этим, возможно, объясняются многочисленные задокументированные случаи, когда люди перерывали вход в пещеру из соображений безопасности, а потом обнаруживали перед ним трупики летучих мышей, на полной скорости разбившихся о преграду^{642}.

Эти трагические происшествия указывают на десятую проблему эхолокации: чтобы решить предшествующие девять, приходится немало попотеть. Эхолокация – очень трудоемкий для психики процесс, особенно учитывая, что летучие мыши проделывают все это на высокой скорости. Зачастую они просто не успевают воспользоваться эхолокатором в полную силу, поэтому допускают нелепые ошибки, которые таким виртуозам эхолокации совершать просто стыдно^[195]. Существо, способное различить два образца наждачной бумаги с полумиллиметровой разницей в размере зерен, врезается в недавно установленную преграду на знакомом пути^{643}. Оно опознает летящее насекомое по очертаниям, но кидается на запущенный из рогатки камешек. Летучие мыши вполне способны не допускать подобных оплошностей – просто в эти моменты они недостаточно бдительны. Они полагаются на память и инстинкты. То же самое случается и с нами: большинство ДТП происходит рядом с домом отчасти потому, что водители расслабляются на знакомой дороге. В обоих случаях восприятие зависит не только от информации, поставляемой органами чувств, но и от того, как мозг решает поступить с этой информацией. А мозг летучих мышей и его работа для нас все еще загадка. Хотя науке теперь столько известно об эхолокации, Нагель по-прежнему прав: возможно, мы так никогда и не узнаем в полной мере, каково быть летучей мышью. Но если осмелиться выдвинуть обоснованное предположение, ощущаться это может примерно так.

Вокруг темно, а вам, большому бурому кожану, хочется есть. Без труда угадывая в темноте деревья и другие крупные препятствия, вы легко лавируете между ними в поисках насекомых, посылая в окружающее пространство сильные, размеренные сигналы в узком диапазоне. Большинство из них пропадает вдали, но некоторые возвращаются, выявляя какой-то летящий объект чуть правее по курсу. Мотылек? Вы поворачиваете голову, затем корпус, удерживая цель в луче своего эхолокатора. Теперь вы точно знаете расстояние до цели, но сама цель пока еще довольно невнятна. Ничего, сейчас подлетим поближе. По мере приближения ваши сигналы укорачиваются, ускоряются, их диапазон расширяется, и цель обозначается четче – да, это мотылек, причем крупный, и он летит прямо от вас. Вы идете в атаку. Ваши невероятные горловые мышцы выдают максимально частую пулеметную очередь эхолокационных сигналов, и мотылек как будто попадает в фокус. Голова, тело, крылья проступают в мельчайших подробностях, и вот вы уже подцепили его хвостом и закинули в рот. И все это было проделано за время, которое уйдет на чтение текста от этого слова… до вот этого.

Неудивительно, что летучие мыши настолько

эволюционно успешны. Они водятся на всех континентах, кроме Антарктиды, и составляют пятую часть всех видов млекопитающих. Кто-то из них хватает насекомых в воздухе, а кто-то поедает плоды на деревьях. Какие-то ловят лягушек, какие-то пьют кровь, а какие-то – нектар, лакая его языком, который у них в два раза длиннее тела. Есть среди них каннибалы, поедающие других летучих мышей. Есть рыболовы, находящие рыбу благодаря эхолокации ряби на воде. Есть опылители, использующие эхолокацию для поиска вогнутых, как блюдце, листьев, нарочно приспособленных отражать эхолокационные импульсы. А есть летучие мыши, которые нашли принципиально отличное от всех встреченных нами до сих пор решение проблем эхолокации и обрели самый узкоспециализированный эхолокатор на свете.

Большинство видов летучих мышей пользуются эхолокацией так же, как большой бурый кожан: отправляют короткие импульсы длиной от 1 до 20 миллисекунд, выдерживая между ними сравнительно более длинные паузы. Эти импульсы охватывают широкий диапазон частот – поэтому таких летучих мышей называют частотно-модулированными (ЧМ). Но примерно 160 видов – подковоносы, листоносы и подбородколист Парнелла – поступают совершенно иначе^{644}. Сигналы у них гораздо продолжительнее (у некоторых видов они длятся десятки миллисекунд), а паузы гораздо короче. И вместо диапазона частот они выдают одну-единственную ноту. За это их называют постоянно-частотными (ПЧ). И отражения они отслеживают тоже очень специфические.

Когда импульс эхолокатора попадает на движущееся крыло насекомого, сила отраженного сигнала оказывается непостоянной, поскольку крыло ходит вверх-вниз. Но в определенный момент, когда крыло строго перпендикулярно звуковой волне, эхо будет особенно громким и резким. Такое эхо называется акустическим отблеском, и это вернейший признак того, что рядом пролетает насекомое. Теоретически, такие отблески могут улавливать и ЧМ-мыши, но на практике это маловероятно. С их короткими импульсами и длительными паузами им должно сильно повезти, чтобы сигнал коснулся крыла насекомого именно в тот момент, когда он отразится в виде отблеска. А вот импульсам ПЧ-мышей хватает продолжительности на весь взмах крыла, и поэтому отблески они улавливают сплошь и рядом. А поскольку листья и другие фоновые объекты движутся не так ритмично, как машущее крыло, ПЧ-мышь может по отблескам отличить летящее насекомое от мешанины листвы. Эти отблески можно считать слуховым эквивалентом вспышек света.

На этих спектрограммах показаны эхолокационные сигналы двух летучих мышей, приближающихся к насекомому. Обратите внимание, что сигналы ЧМ-мыши охватывают широкий диапазон частот, тогда как ПЧ-мышь в основном держит одну и ту же ноту. Однако по мере приближения к цели сигналы обеих летучих мышей становятся короче и чаще

Ганс-Ульрих Шницлер, изучающий ПЧ-мышей с 1960-х гг., установил, что они опознают разные виды насекомых по ритму взмахов крыльями^{645}. Они определяют, куда летит насекомое – к ним или от них. И они совершенно точно отличают живую цель от неживой: не в пример большим бурым кожанам ПЧ-мыши не кидаются на запущенные из рогатки камешки^[196].

Слух у ПЧ-мышей такой же специализированный, как и сигналы. Большой подковонос, например, издает сигналы на постоянной частоте около 83 кГц, и именно на эту частоту настроено непропорционально большое число его слуховых нейронов^[197]{646}. Он слышит эхо собственных сигналов лучше, чем все остальные звуки. У других видов имеются собственные фирменные частоты, словно каждая из ПЧ-мышей закрепила за собой тонюсенький ломтик огромного слухового мира^{647}. Но эта стратегия порождает серьезную проблему – одиннадцатую, которой у ЧМ-мышей не возникает.

При сближении с источником звука этот звук кажется нам выше – вспомните, как меняется тон сирены проезжающей мимо скорой помощи. Это явление называется эффектом Доплера, и оно означает, что при подлете к насекомому частота эха, которое слышит ПЧ-мышь, будет расти и в конце концов выйдет за пределы зоны наиболее острого слуха. Но, как выяснил в 1967 г. Шницлер, ПЧ-мыши умеют компенсировать этот доплеровский сдвиг^{648}. Приближаясь к цели, они издают сигналы ниже обычной средней частоты, поэтому более высокое эхо достигает их ушей именно таким, каким нужно. И проделывают они все это в самом буквальном смысле на лету, постоянно подстраивая сигналы так, чтобы отраженное от цели эхо оставалось в узкой полосе вокруг идеальной чувствительности их слуха с погрешностью всего 0,2%^{649}. Это невероятная точность моторной регуляции, почти не знающая равных в царстве животных.