Живые локаторы океана
Шрифт:
Но в первую очередь для эхолокации необходимо уметь генерировать локационные посылки. Природа не обделила ластоногих вокальными способностями. Стадные животные существа шумные. На лежбищах голоса отдельных животных сливаются в общий гвалт, слышный издалека. Близ пляжа, где расположились котики, разговаривать нельзя – хозяев побережья не перекричишь. Внушительными голосами обладают сивучи и морские слоны. Их рев производит сильное впечатление. Хор серых тюленей на острове Фарн напоминает завывание, рев или мычание стада коров. Впрочем, голоса матерей, которыми они в ноябре окликают детей, достаточно приятны, с отчетливыми человеческими интонациями. Когда животные стремительно выпрыгивают из воды, спасаясь от косаток, их сигналы опасности звучат по-настоящему тревожно. Мелодичные звуки издают тюлени Росса. Крик обыкновенного тюленя состоит из
Все эти звуки животные издают, выбравшись из воды. Для эхолокации они не годятся.
До последнего времени никто специально не занимался изучением эхолокации у ластоногих, так как никто не замечал, чтобы они производили под водой какие-нибудь звуки. Локационные посылки не удавалось обнаружить и в эксперименте.
Всего лишь пятнадцать лет назад удача улыбнулась американскому биоакустику Т. Полтеру. Он установил, что во время поисков рыбы морские львы генерировали группы коротких импульсов – до 30 групп в секунду, длительность каждого из импульсов составляла 3–5 мс. Частота издаваемых звуков колебалась в пределах от 3 до 13 кГц. Южные морские котики с островов Хуан-Фернандес издают серии длинных посылок продолжительностью по 0,1 с частотой до трех раз в секунду. Это низкочастотные звуки порядка 150 Гц. Тюлень Уэдделла направляет звуковые посылки вперед и вверх, их частота составляет 30 кГц. Кольчатая нерпа, животное с точки зрения эхолокации весьма перспективное, оказалась способной щебетать, рычать, лаять и тявкать под водой. Однако зоологи думают, что все эти звуки используются исключительно для общения.
Голоса тюленей особенно усиленно изучались в Нью-Йоркском зоологическом саду, где содержится много видов ластоногих. Все обследованные животные генерировали под водой щелчки.
Звуковые посылки гренландского тюленя представляют собой импульсы низкочастотных звуков порядка 2 кГц, кольчатой нерпы и морских львов – 4 кГц, хохлача – от 100 Гц до 16 кГц, обыкновенного тюленя – 12 кГц, серого тюленя – от 6 до 30 кГц. У многих животных они генерировались парами.
В сравнении с дельфинами скорость производства щелчков у ластоногих невелика. В числе чемпионов хохлач – он генерирует 20 импульсов в секунду. Локационные посылки очень слабы. Исследователи выразили сомнение в том, что эти звуки используются для эхолокации. Им кажется, что столь слабые сигналы должны порождать ничтожное по силе эхо, а поэтому могут быть полезными лишь на самых коротких расстояниях.
Тем не менее, животные ими пользуются. В дневное время щелчки издавались только при поисках пищи. Все остальное время тюлени плавали под водой молча.
С точки зрения эхолокации лучше всего исследованы давнишние любимцы цирков и зоопарков – морские львы. Среди ластоногих они пользуются таким же благосклонным вниманием исследователей, как афалины среди дельфинов. Еще Т. Полтер сумел убедиться, что они активно пользуются эхолокацией. Исследователи бросали ночью в бассейн к морским львам одинаковые по величине куски рыбы, или конины. Большинство ластоногих от мяса отказывается. Рыбу, если она находилась не дальше 3 м, львы находили быстро, а конину никогда не трогали. Они даже не подплывали к ней ближе, чем на полметра. Пользоваться обонянием животные, скорее всего, не могли. Ноздри у находящихся под водой тюленей все время остаются закрытыми. Экспериментаторы убедились, что морских львов можно научить распознавать в темноте виды рыб. За вкусными, с их точки зрения, рыбами они устраивали погоню и без особого труда ловили, менее вкусных оставляли без внимания. Впрочем, наблюдения за выбором рыб не могут явиться веским аргументом в пользу эхолокации. Живые рыбы, несомненно, издавали какие-то звуки или отличались «по походке», создавая при движении специфический вибрационно-акустический узор, позволяющий животным безошибочно их различать.
При поисках рыбы морские львы, как и многие настоящие тюлени, издавали двойные щелчки. Животные производят их, когда подходят близко к интересующему их объекту. Первой в паре всегда идет более высокочастотная и короткая посылка.
Она в 8 раз короче второй. Интервалы между щелчками пары очень короткие, они в 40–400 раз меньше, чем интервалы между отдельными парами. Какие преимущества получают животные от двойных щелчков, пока неизвестно. Ученым почему-то кажется, что это помогает ластоногим более точно определять расстояние до преследуемого объекта.
У ученых нет пока единого мнения относительно того, пользуются ли животные эхолокатором в естественных условиях.
Непосредственное изучение реакции мозга морских львов на звук показало, что их слуховые центры не так хорошо, как у дельфинов, приспособлены для анализа очень коротких звуков, которые обычно используются для локации. Пропускная способность слуховых центров также относительно невелика и значительно меньше, чем у дельфинов.
Отмечая, что эхолокатор ластоногих значительно примитивнее, чем у китов, ученые высказывают мнение, что причина в отсутствии тренировки. Животные, постоянно обитающие в чистой прозрачной воде, никогда не пользуются эхолокацией, но их можно к этому принудить. Данное предположение до некоторой степени подтверждают опыты, проведенные на сивучах. Двух самцов содержали в полной темноте в специальном резервуаре со звукоизоляцией. Животных кормили только живой рыбой, которую сивучи должны были сами поймать.
Один из них скоро научился генерировать локационные посылки и использовал их при погоне за добычей. Второй за два месяца экспериментов методикой эхолокации не овладел. При ловле рыбы он пользовался лишь пассивной локацией, ориентируясь на звуки, издаваемые самой рыбой.
Эхолокатор ластоногих, по-видимому, хорошо защищен от помех. В металлических и бетонированных бассейнах любой звук должен многократно отражаться от стенок, дна, поверхности воды. Однако реверберация собственных звуковых посылок и шум, создаваемый соседями но бассейну, кажется, серьезно не отражаются на качестве его работы. Когда возникали более сильные помехи, работа эхолокатора перестраивалась и его функция не страдала. Однажды опытам с морскими львами помешали громкие звуки работающего в соседнем помещении насоса. В первый момент это обескуражило животное. Морской лев стал менять длительность и частотные характеристики локационных посылок, но, когда убедился, что это не помогает, приспособился к ритму насоса, приурочивая генерацию локационных импульсов к крохотным интервалам между звуками, производящимися насосом. Акустическая задача была решена, и опыт продолжался как ни в чем не бывало.
Развитие биоакустических исследований требует наличия чувствительной аппаратуры. Локационные посылки ластоногих долго не удавалось обнаружить, и не потому, что их частота не воспринимается человеческим ухом, – они у тюленей слишком тихие. Использование подобных локационных посылок весьма ограничено. Они могут применяться только для локации близко расположенных предметов. Невольно возникает вопрос, почему природа создала такой маломощный локатор. Не исключено, что животные способны издавать звуки более громкие, но избегают это делать в условиях неволи. Звуки значительной силы вызовут такую громкую реверберацию, которая не позволит пользоваться эхолокатором. Не является ли использование слабых локационных посылок способом борьбы с акустическими помехами, возникающими в искусственных бассейнах с плоскими каменными стенками? Возможно, на воле, в море, их звукогенератор работает значительно энергичнее.
Ученые пока очень немного знают об использовании ластоногими эхолокатора в природной обстановке.
Новобранцы
Эволюция живых организмов протекает гораздо быстрее, чем принято считать. Просто мы этого не замечаем. Если киты и дельфины, морские коровы и даже тюлени превратились в типично морских животных в столь отдаленные времена, что палеонтологи не в состоянии проследить их путь в океан, то калан сделался морским зверем прямо на наших глазах.
Морские бобры, или каланы, как их издавна называли моряки, – жители прибрежных районов диких скалистых островов, скал и рифов. Никакого отношения к бобрам и вообще к грызунам этот зверь не имеет. Ученым пришлось немало повозиться, прежде чем они убедились, что каланы не родственники ни нерпам, ни тюленям, а являются троюродными братьями куниц и соболей и двоюродными братьями выдр. Живут они на Курильских, Командорских, Алеутских островах, на юге Камчатки, на Аляске, на острове Медном, в калифорнийских водах, заплывают на Сахалин.