Пользовательского поиска







предыдущая главасодержаниеследующая глава

Эхо, открывающее мир

 Мы слышим только шелест крыльев, на самом же 
 деле в подземной обители звучит чудовищный хор... 

Ян Линдблад. В краю гоацинов

Можете ли вы себе представить, какой ужасный шум обрушился бы на вас, если бы вы вдруг оказались среди тысяч самолетов, моторы которых работают на полную мощность? Вероятно, такую ситуацию вообразить очень трудно. Но давайте немного пофантазируем. Для начала предположим, что вы попали в пещеру, где полным-полно летучих мышей (впрочем, это еще не фантазия). Теперь допустим, что, попав в пещеру, вы неожиданно приобрели способность слышать сигналы ультразвукового диапазона, то есть те, частота которых выше 20 килогерц. Если бы все это случилось, вам, вероятно, пришлось бы перенести довольно неприятные ощущения. Вы были бы просто оглушены страшным ревом, источником которого явились маленькие крылатые жители пещеры. Дело в том, что громкость ультразвуковых криков многих видов летучих мышей на расстоянии 10 сантиметров от головы животного достигает 110-120 децибел. Примерно такой же шум, но в слышимом диапазоне частот производит авиационный двигатель на расстоянии 1 метра. Для сравнения надо отметить, что уровень громкости 130 децибел и выше вызывает у человека болевые ощущения.

Прежде чем объяснить поразительные способности летучих мышей к такому оглушительному крику, вспомним о некоторых свойствах ультразвука.

Одна из особенностей ультразвука состоит в том, что его можно излучать в виде почти параллельного узкого пучка, в то время как звуки слышимого диапазона, как правило, излучаются во всех направлениях. Это свойство ультразвука объяснимо с точки зрения общей дифракции волн.

Возможность образования ультразвуковых пучков позволяет фокусировать энергию сигнала в определенное место. Интенсивность ультразвука увеличивается пропор­ционально квадрату частоты колебаний, и поэтому, повышая частоту, можно относительно легко получить ультразвуки огромной силы. Однако большое количество энергии ультразвука теряется при прохождении в среде, в связи с чем сигнал быстро затухает.

Из всего сказанного понятно, почему летучим мышам так легко удается излучать интенсивные сигналы высокой направленности. Ясно также и то, что сигналы меньшей интенсивности терялись бы в воздухе, не давая зверькам возможности воспользоваться одним из удивительных способов ориентации в пространстве - эхолокацией.

Летучие мыши давно уже стали классическим объектом изучения эхолокации животных, а их «сонары» сделались едва ли не самой популярной темой всевозможных статей и публикаций о «патентах природы». История открытия, вернее, исследования эхолокации насчитывает без малого 200 лет и ведет свое начало с 90-х годов XVIII столетия.

Профессор университета итальянского города Павии Лазаро Спалланцани был уже немолод, когда он впервые заинтересовался способностью ночных животных находить путь в темноте. Среди своих коллег ученый к тому времени был достаточно известен трудами в различных областях естествознания.

Первые опыты Спалланцани провел в 1793 году. Сначала он установил, что летучие мыши свободно передвигаются в темном помещении, в котором даже такие, казалось бы, зоркие ночные животные, как совы, беспомощны. Спалланцани решил, что весь секрет кроется в чрезвычайной остроте зрения летучих мышей, позволяющей им ориентироваться в полной темноте. Чтобы проверить свое предположение, он, ослепив нескольких летучих мышей, выпустил их на волю. Лишенные зрения зверьки прекрасно летали и даже ловили насекомых.

Спалланцани, уверенный в том, что летучие мыши обладают неизвестным доселе чувством, тут же разослал ученым-коллегам письма с просьбой повторить эксперименты и сообщить ему о результатах. Многие из них подтвердили правильность исследований Спалланцани. Но швейцарский натуралист Шарль Жюрин, повторив описанные Спалланцани опыты, на этом не остановился и предпринял еще один шаг на пути раскрытия тайны летучих мышей. Оказалось, что если залепить уши животных воском, то они начинают натыкаться на препятствия. Жюрин сделал вы­вод: летучие мыши «видят ушами».

Спалланцани проверил опыты Жюрина и, убедившись в их достоверности, пришел к заключению, что летучая мышь может прекрасно обходиться без зрения, но потеря слуха неминуемо ведет ее к гибели. Однако дать убедительного объяснения способности зверьков ориентироваться при помощи слуха Спалланцани не смог. Выводы его вскоре были отвергнуты, а впоследствии и вовсе забыты. Противники его идей, издеваясь над «слуховой» теорией, насмешливо вопрошали: «если летучие мыши видят своими ушами, то не слышат ли они своими глазами?»

Крупнейший французский ученый того времени Жорж Кювье, разгромив выводы Жюрина и Спалланцани, выдвинул свою умозрительную теорию. По его мнению, крылья летучих мышей обладают высокой чувствительностью и могут улавливать даже самое незначительное сгущение воздуха, которое образуется между крылом и препятствием. Эта гипотеза Кювье, получив название «тактильной теории», была признана многими учеными и просуществовала в науке более 100 лет. За весь этот период к вопросам, касающимся ориентации летучих мышей, не было прибавлено ни одного свежего факта. Несмотря на то, что некоторые исследователи изредка вспоминали о забытой «слуховой теории», их эксперименты не заходили дальше тех, которые уже были проведены Спалланцани и Жюрином.

В начале нашего столетия, после трагического случая с трансатлантическим лайнером «Титаник», многие ученые принялись ломать головы над созданием устройства, обеспечивающего кораблю сигнализацию при приближении к айсбергу. Не остался в стороне от этой проблемы известный американский изобретатель Хайрем Максим, тот самый, чье имя носит скорострельный станковый пулемет. Максим был первым, кто высказал мысль о том, что летучие мыши используют в полете звуковую локацию, и предложил применить принцип эхолокации в приборе для обнаружения невидимых объектов. Ошибка Максима была в том, что он предполагал наличие у летучих мышей ориентационных сигналов низких инфразвуковых частот, не слышимых человеческим ухом. Источником таких звуков, по мнению изобретателя, могли служить машущие крылья зверьков.

Во время первой мировой войны французский физик Ланжевен получил патент на изготовление прибора для обнаружения подводных объектов при помощи генератора ультразвука. В 1920 году английский нейрофизиолог Хартридж, зная о работах Ланжевена, высказал гипотезу о том, что механизм эхолокации летучих мышей, вероятно, основан на использовании ультразвуков. Однако гипотеза оставалась гипотезой, так как экспериментальных подтверждений сделано не было.

Окончательно дело прояснилось только в 1938 году. Решающую роль в открытии сыграло сотрудничество представителей разных наук - физики и биологии. Незадолго до этого в лаборатории физического факультета Гарвардского университета профессор Пирс сконструировал прибор для преобразования высокочастотных звуков в колебания более низкой частоты, слышимой человеческим ухом. Узнав о существовании звукового детектора - так назывался этот прибор, - студент-биолог того же университета Дональд Гриффин принес однажды в лабораторию Пирса клетку с летучими мышами. Это были широко распространенные в США малая бурая ночница и большой бурый кожан. Когда микрофон детектора направили на клетку, из громкоговорителя на ученых обрушился оглушительный поток трескучих звуков. Стало совершенно ясно, что летучие мыши издают сигналы в диапазоне частот, лежащих выше порога слышимости человека. Аппарат Пирса был устроен таким образом, что при необходимости можно было установить распределение интенсивности звуков по частотам. Проводя исследования, Гриффин и Пирс обнаружили, что частоты звуков, испус­каемых летучими мышами в полете, лежат в пределах 30- 70 килогерц, а наивысшей интенсивности сигналы достигают в диапазоне 45-50 килогерц. Кроме того, ученые выяснили, что зверьки излучают звуки не непрерывно, а в виде коротких импульсов длительностью 1-2 миллисекунды.

Вскоре после этого Гриффин и Галамбос провели ряд экспериментов, в которых доказали, что лишить летучую мышь возможности хорошо ориентироваться среди препятствий, можно не только затыкая ей уши, но и плотно закрывая рот. Эти опыты подтвердили высказанную некогда Хартриджем гипотезу о наличии у летучих мышей сигналов ультразвукового диапазона и их использовании при ориентации в пространстве.

Продолжая свои изыскания, Гриффин и Галамбос установили, что частота следования импульсов не постоянная, а значительно изменяется в зависимости от расстояния между зверьком и препятствием. Надумав взлететь, животное начинает издавать импульсы с частотой 5-10 в секунду. В полете частота следования импульсов возрастает до 30 в секунду. Приближаясь к препятствию или совершая посадку, зверек испускает импульсы с еще большей частотой - до 60 в секунду. Результаты этих опытов, несомненно, свидетельствовали в пользу того, что летучие мыши определяют расстояние до препятствия по отраженному ультразвуку. Однако ученым нужны были непосредственные доказательства способности летучих мышей слышать ультразвуки тех частот, которые они сами излучают.

С помощью миниатюрных электродов, вводимых во внутреннее ухо животного, исследователям удалось показать, что летучие мыши могут слышать ультразвуки с частотами от 30 до 100 килогерц. Так была окончательно доказана роль ультразвука в механизме ориентации летучих мышей.

Со времени первых опытов Гриффина прошло уже немало лет, и за этот период сделаны сотни новых открытий, так или иначе касающихся вопросов эхолокационной системы рукокрылых. Несомненно, огромную роль во всех этих открытиях имело бурное развитие некоторых отраслей физики, в частности электроники. Ученые смогли послушать и проанализировать ультразвуковые сигналы летучих мышей из разных семейств. Не беда, что пока некоторые группы рукокрылых изучены хуже, чем другие. Все еще впереди. Ведь интерес ученых к живым сонарам не ослабевает, а, напротив, все более и более усиливается.

Как же сейчас обстоит дело с изучением эхолокации рукокрылых? Что нового принесли последние десятилетия, чего достигли ученые и к каким выводам они пришли? Теперь мы коротко познакомимся с историей развития лоцирующих систем летучих мышей в процессе их эволюции.

Наиболее простой тип локационных сигналов обнаружен у самого древнего из семейств кожановых - мышехвостов. Для сигналов этих животных характерна значительная изменчивость длительности импульсов, а также довольно низкая и постоянная частота их заполнения Параметры сигналов сильно варьируют в зависимости от ситуации, в которую попадает зверек. Сигналы, сходные с описанными, имеют и представители семейств щелемордов, мешкокрылов, ложных вампиров.

Далее эволюция шла по двум основным направлениям, которые привели к образованию двух различных типов локационных систем рукокрылых.

Первый тип характерен для так называемых подковоносых летучих мышей. К ним относятся семейства подковоносов и ложных подковоносов. Мордочка этих животных украшена своеобразными мясистыми выростами вокруг ноздрей, по форме часто напоминающими подкову. Такие «уродливые» образования вовсе не причуды природы, они играют важную роль в распространении ультразвука. Летучие мыши этой группы излучают сигналы через ноздри. А носовые выросты фокусируют эти сигналы в виде узконаправленного пучка. Подковоносы испускают длительные (до 100 миллисекунд) импульсы, частота заполнения которых остается постоянной на протяжении почти всего им­пульса, незначительно изменяясь лишь в самом его конце.

Вторая крупная ветвь эволюции привела к формированию эхолокационной системы гладконосых летучих мышей (семейства складчатогубых и обыкновенных летучих мышей). В отличие от подковоносов гладконосые издают ультразвуки ртом. Их сигналы не имеют узкой фокусировки и распространяются во всех направлениях. Однако максимальная интенсивность импульсов наблюдается все же впереди зверька. Импульсы гладконосых короткие, а частота заполнения в каждом импульсе меняется в широких пределах от высокой к низкой.

Помимо этих двух основных типов лоцирующего механизма, существует еще и третий, как бы промежуточный, тип. Его используют, например, рыбоядные летучие мыши.

Поскольку эхолоцирующие системы гладконосых и подковоносых различны, неодинаковым оказывается и сам принцип обнаружения объектов этими животными. Ориентация гладконосов основана на так называемом принципе истинной эхолокации. Расстояние до препятствия или до добычи они оценивают по времени задержки между подачей сигнала и возвращением эха. Направление, в котором находится интересующий зверька предмет, определяется по разнице времени возвращения отраженного сигнала в ба уха. Кроме того, если объект, от которого отражается сигнал, расположен не перпендикулярно к прямой, соединяющей уши, то интенсивность звука, воспринимаемая каждым ухом, будет различна. Это, вероятно, также используется животным, для того чтобы узнать, с какой стороны находится препятствие.

Если вы помните, уже первые опыты Гриффина показали, что при сближении летучей мыши с каким-либо препятствием темп излучения импульсов увеличивается. Чем ближе расположен предмет, отражающий эхо, тем меньше времени потребуется отраженному сигналу, чтобы вернуться к источнику излучения - летучей мыши. Услышав эхо, зверек без промедления посылает следующий импульс, ведь расстояние между ним и препятствием продолжает сокращаться, и ему необходимо постоянно знать это расстояние, иначе может произойти столкновение. Но с учащением импульсов при подлете к лоцируемому предмету неизбежно наступает такой момент, когда эхо возвращается к животному еще до того, как закончилось изучение вызвавшего его сигнала. При постоянной длительности импульсов в 2 миллисекунды такая «мертвая зона» возникает уже на расстоянии 34 сантиметров от препятствия. Чтобы избежать наложения излучаемого сигнала и эха, зверьку приходится сокращать длительность импульсов. В результате этого даже на близких расстояниях эхо воспринимается в чистом виде без перекрытия его зондирующим сигналом.

Предельная частота следования сигналов, которую способны воспринимать нервные центры слуховой системы летучих мышей,- 150-200 импульсов в секунду. Именно с таким темпом «попискивает» зверек, когда в погоне за летящей добычей он оказывается всего лишь в нескольких сантиметрах от нее. Предполагается, что высокая частота следования импульсов необходима еще и для увеличения чувствительности сонара и позволяет животному с такой точностью судить о расположении жертвы, что оно без труда способно ухватить раскрытым ртом маленькую мошку.

Следует особо рассказать об охоте гладконосых. Э. Ш. Айрапетьянц и А. И. Константинов провели серию экспериментов, с тем, чтобы исследовать работу эхолокационной системы летучих мышей на разных этапах ловли насекомых.

В одном из опытов объектом изучения служила остроухая ночница. Зверька выпускали в специальный экспериментальный павильон. В спокойном курсирующем полете

летучая мышь излучала 8-12 импульсов в секунду пои их длительности 3 миллисекунды. Такой режим работы локатора можно назвать обзорным. Зверька ничто не волновало, признаков близкой добычи не ощущалось - павильон был пуст. Но стоило только исследователям запустить в помещение одно-единственное насекомое, как работа локационной системы ночницы быстро менялась. На расстоянии примерно 2 метров от насекомого частота импульсов возрастала в 2 раза, но их длительность и частота заполнения оставались пока без изменений. Можно было предположить, что животное обнаружило добычу. Первая фаза эхолокационной деятельности - фаза поиска - кончилась. С момента учащения импульсов наступила фаза сближения с добычей. Длительность этой фазы бывает настолько мала, что мышь успевает испустить лишь 3-5 импульсов. Затем наступает третья, заключительная фаза, которая характеризуется тем, что учащение сигналов продолжается, импульсы «сыплются» теперь с частотой до 100 в секунду и более. Их длительность сокращается, интервалы между ними становятся все меньше и меньше. Интересно, что нередко началу третьей фазы предшествует один импульс, интенсивность которого в несколько раз превышает интенсивность всех остальных импульсов. Ни дать ни взять - крик «радости». Что-то наподобие «Ну, теперь не уйдешь!». Затем остроухая ночница, приблизившись к насекомому на 8-10 сантиметров, сбивала его крылом в межбедренную перепонку, откуда ловко выхватывала ртом и, не прекращая полета, поедала.

Расстояние, на котором летучая мышь обнаруживает добычу, зависит от величины насекомого, а также от того, находится ли оно в полете или сидит неподвижно. Малый бурый кожан пеленгует плодовых мушек на расстоянии 1 метра. Крупных насекомых, бабочек например, летучая мышь может обнаруживать на расстоянии нескольких метров.

Многочисленными исследованиями установлено, что летучая мышь при ловле добычи не только руководствуется собственными отраженными сигналами, но и прислушивается к звукам, исходящим от насекомого. Уловив жужжание, зверек начинает более старательно прощупывать пространство своим локатором, пока в конце концов не услышит эхо, отраженное от тела насекомого. И вообще ученые пришли к выводу, что в фазе поиска эхолокационная активность летучих мышей не так уж высока. Поэтому в естественной обстановке вероятность обнаружения добычи только с помощью эха незначительна. Некоторые ночные бабочки способны воспринимать ультразвуковые сигналы. Причем наиболее чувствительны они к частотам 15-60 килогерц, то есть именно к тем, которые чаще всего используются летучими мышами. Это еще больше усложняет охоту. А недавно обнаружили, что многие виды бабочек-медведиц в ответ на громкие локационные крики летучих мышей издают свои ультразвуковые сигналы. Когда такие сигналы воспроизводили при кормлении рукокрылых в лаборатории, зверьки не решались хватать предложенную им пищу - хрущаков. Можно предполагать, что сигналы бабочек служат для защиты от летучих мышей, играют роль своеобразного звукового пугала.

Как правило, насекомое, услышав «голос» летучей мыши, пытается избежать встречи с ней. Если интенсивность ультразвука, принятого бабочкой, невелика, она просто улетает подальше. Но если летучая мышь находится близко и громкость звука значительна, то насекомое начинает проделывать в воздухе головокружительные маневры, а иногда пикирует вниз к земле, где, вероятно, надеется найти себе убежище в траве. Надо еще отметить, что некоторые виды бабочек улавливают ультразвуковые сигналы на довольно больших расстояниях - до 30 метров, тогда как эффективная поисковая дальность действия локатора летучих мышей обычно в несколько раз меньше. Таким образом, «хлеб насущный» достается зверькам нелегко. А если учесть, что многие из них охотятся за неподвижной добычей, обнаружить которую можно только с помощью эхолокатора, то поневоле проникаешься уважением к усердию этих маленьких существ. Какую огромную работу им приходится совершать каждую ночь, чтобы прокормить себя, дать жизнь потомству, вырастить его! Тактические приемы при охоте за летающими насекомыми у разных видов летучих мышей различны. У мелких рукокрылых, которые используют в пищу мелких насекомых, обнаружение добычи сводится к «нащупыванию» не одного насекомого, а их скопления - роя. Оказавшись, как «лиса в курятнике», в таком скоплении, зверек работает ртом, что называется, направо и налево. Крупным летучим мышам подавай крупную добычу. Поэтому подход к каждому насекомому должен быть индивидуальным. Все, о чем мы сейчас говорили, касается большей частью гладконосых летучих мышей. Давайте вспомним теперь о локационных сигналах подковоносов об особенностях действия их сонаров и сравним принципы эхолокации гладконосых и подковоносых.

Итак, для подковоносов характерны длительные импульсы с почти постоянной частотой заполнения. Большая длительность локационных сигналов непременно приводит к наложению отраженного сигнала на излучаемый. И несмотря на то что по мере приближения к препятствию импульсы укорачиваются, относительная величина перекрытого участка импульса практически не меняется. Использование принципа истинной эхолокации, как у гладконосых, здесь затруднено.

Существует несколько гипотез, объясняющих механизм локации подковоносов. В соответствии с одной из них обнаружение предметов происходит в результате восприятия животными различий в интенсивности отраженного сигнала. Звуки, испускаемые подковоносами, имеют узкую направленность, распространяются как бы в виде пучка. Зона наибольшей громкости находится в центре этого пучка, прямо перед головой животного. Объект, попадающий в эту зону, дает максимальное отражение сигнала. Даже незначительное изменение направления полета приводит к снижению громкости эха. Настраивая свои удивительно подвижные уши на максимум интенсивности отраженного сигнала, зверек определяет угол между направлениями излучения и приема. Величина этого угла и служит косвенной оценкой расстояния до объекта. Однако у этой гипотезы есть слабые стороны. Принимая ее, трудно, например, объяснить процесс ловли летящей добычи. Ведь интенсивность отраженного сигнала будет постоянно меняться в зависимости от положения крыльев насекомого.

Согласно другой, самой распространенной гипотезе подковоносы используют явление изменения частоты отраженного сигнала по сравнению с излучаемым. При движении источника сигнала оно возникает в результате эффекта Доплера. В полете частота эха за счет этого эффекта повышается. Учитывая изменение частоты отраженного сигнала, зверек может судить о скорости сближения с лоцируемым предметом - чем выше частота, тем больше скорость.

Несомненным преимуществом локатора, основанного на эффекте Доплера, является его лучшая избирательность по скорости. Например, на фоне неподвижных объектов животному не составляет труда выделить движущуюся добычу. Кроме того, локаторам этого типа не страшна «мертвая зона», которая, несмотря на все ухищрения гладконосых, все же появляется в непосредственной близости от препятствия.

К основным недостаткам доплеровского локатора следует отнести то, что он не позволяет определить расстояние до объекта.

Недавно советские ученые выдвинули новую гипотезу: подковоносы, подобно гладконосым летучим мышам, могут использовать принцип истинной эхолокации. Полагают, что для этой цели служат конечные частотномодулированные участки импульсов подковоносов. С этой точки зрения становятся объяснимыми увеличение частоты следования импульсов и сокращение их длительности при подлете животного к препятствию.

Особенности действия эхолокационной системы подковоносов при ловле добычи окончательно еще не выяснены. Охота большого подковоноса напоминает охоту гладконосых летучих мышей. Малый подковонос для обнаружения насекомого предпочитает ориентироваться на звук его крыльев. То же самое доказано и для многих других видов подковоносов. Когда в экспериментальной обстановке павильона, где охотились зверьки, включали генератор низкочастотного шума, летучие мыши начинали испытывать большие затруднения и, как правило, охота была неудачной. Шум заглушал жужжание насекомых. Пищей подковоносам служат в основном ночные бабочки. А они-то, как известно, прекрасно слышат локационные сигналы летучих мышей. Поэтому некоторые подковоносы, обнаружив насекомое, не пытаются усилить работу своего локатора, а, напротив, прекращают испускать импульсы. Такая осторожность позволяет зверьку незаметно приблизиться и поймать добычу, руководствуясь лишь звуком ее крыльев.

Даже гладконосым летучим мышам не так-то просто запелегновать неподвижное насекомое. А о подковоносах и говорить нечего. Опыты показали, что они никогда не нападают на спокойно сидящую добычу. Более того, подковонос, которому оставалось лишь схватить бабочку, немедленно прекращал преследование, стоило только ей сложить крылья и замереть на месте.

Чтобы оценить чувствительность локационного аппарата летучих мышей, ученые пользуются специальными заграждениями из натянутой проволоки разной толщины. Если в большинстве пролетов сквозь заграждение животное не врезалось в проволку, считается, что оно успешно прошло испытание. Далее задачу усложняют. Зверьку предлагают пролететь через заграждение из более тонкой проволоки. И так до тех пор, пока число столкновений на десять попыток не достигнет 6-7. Полагают, что при дальнейшем уменьшении диаметра проволоки летучие мыши уже не способны обнаруживать препятствие, и их лавирование носит чисто случайный характер.

Пределом локационного обнаружения для многих видов ночниц и ушанов является проволока диаметром 0,1 миллиметра. Южноамериканские листоносы «чувствуют» преграду толщиной 0,2 миллиметра. А вот подковоносы надежно избегают столкновения с проволокой сечением 0,08 миллиметра. Чувствительность их локаторов значительно выше.

Коль речь зашла о чувствительности эхолокаторов, встает вопрос: способны ли летучие мыши по различию отраженных сигналов судить о качестве предметов?

Вот как описывает свои наблюдения известный популяризатор Роберт Бертон: «Подброшенные в воздух камешки привлекали внимание летучей мыши, заставляя ее изменять направление полета; при этом летучая мышь делала крутой вираж, снижаясь вслед за камешком, но затем сворачивала в сторону и продолжала свой полет. Несомненно, она обнаруживала камешек с помощью своего сонара, но не делала ошибки - не ловила и не глотала его. Каким же образом летучая мышь узнавала, что камешек несъедобен? Может быть, сонар летучей мыши настолько чувствителен, что позволяет ей на близком расстоянии улавливать различия между насекомым и камешком; однако в таком случае летучая мышь вообще не стала бы следовать за ним. Более вероятно, что летучая мышь в конце концов оценивает съедобность данного объекта по запаху или по звуку, который он издает» (Бертой Р. Чувства животных. М., Мир, 1972).

Американские исследователи при помощи миниатюрной катапульты «выстреливали» в зоне полета летучих мышей мучных червей и металлические диски сходных размеров. После некоторой тренировки летучие мыши в большинстве случаев хватали мучных червей и не обращали внимания на металлические подделки. Анализ сигналов, отраженных от обоих видов «снарядов», показал, что существенных различий в параметрах этих сигналов, которыми могли бы руководствоваться зверьки при выборе, не наблюдалось.

В опытах советских ученых с подковоносами и ночницами обнаружилось, что летучие мыши хорошо отличают пластины, изготовленные из дюралюминия, от фанерных, текстолитовых и плексигласовых пластин. Но материалы, близкие по свойствам, в основном металлы, они различают плохо.

Способность летучих мышей дифференцировать объекты по размерам, качеству и форме еще не изучена до конца. Многие стороны этого вопроса остаются неизвестными. Ученые пока не пришли к определенным заключениям. Строятся лишь предположения, выдвигаются гипотезы, которых из-за их сложности мы касаться не будем. В одном из популярных польских журналов был напечатан тест-шутка на самостоятельность мышления. Среди других вопросов в нем был такой: «Летучие мыши вцепляются в волосы?» Отрицательный ответ на этот вопрос оценивался большим количеством баллов, то есть характеризовал испытуемого как человека, лишенного груза укоренившихся взглядов и представлений. Шутка шуткой, а между прочим, мнение о том, что летучие мыши могут вцепляться в волосы, широко распространено среди людей. Что ж, возможно, оно не лишено оснований. Только в этом нет никакого злого умысла со стороны рукокрылых. «Жертвами» такого нападения могут стать люди с пышной высокой прической. Копна волос плохо отражает ультразвуковые сигналы и воспринимается летучей мышью как пустое место, по которому не грех пролететь разок другой. Тем более что человека в теплый летний вечер неотступно сопровождает толпа жаждущих крови комаров и мошек. Эхо, улавливаемое животным от отражающих объектов, слабее первоначального сигнала в сотни и тысячи раз. Но это не беда - чувствительность органов слуха достаточно высока, чтобы принять отраженный сигнал. Здесь другая проблема: как бы не оглохнуть от собственного крика. Вы знаете, что трудно услышать слабый звук после сильного. Как же летучие мыши умудряются прислушиваться к едва заметному эху в оглушительном «реве» своего локатора?

Выяснить этот вопрос удалось профессору Йельского университета доктору О. Хенсону. Оказалось, в среднем ухе летучей мыши есть мышца, которая, сокращаясь, оттягивает стремечко от окна слуховой улитки. Сокращение мышцы происходит перед посылкой каждого импульса. Таким образом, канал, по которому звук передается во внутреннее ухо, обрывается. Как только излучение импульса закончено, стремечко возвращается на свое место, зверек прислушивается - ловит эхо.

Ослабление чувствительности уха в момент подачи импульса велико, но вовсе не лишает животное возможности слышать. При излучении импульсов с частотой более 140 в секунду сокращение мышцы становится непрерывным, а это затрудняет не только прием локационных сигналов, но и самого эха. Впрочем, это не столь уж существенно. Ведь на близких расстояниях от объекта (то есть когда происходит учащение импульсов) эхо значительно громче. По крайней мере, громкость его, видимо, достаточна для прослушивания слабочувствительным ухом.

Наиболее удивительной и, пожалуй, наименее изученной является способность летучих мышей настраиваться только на интересующие их сигналы. Какой хаос разнообразных акустических помех окружает зверька ежеминутно, ежесекундно! Тут и собственные лоцирующие сигналы, и сигналы летающих неподалеку сородичей, сотни и тысячи отраженных от окружающих предметов сигналов, звуки насекомых, ультразвуковой «шелест» растительности и многие, многие другие.

В специально проведенных опытах было показано, что с увеличением интенсивности помех наблюдается повышение интенсивности ориентационных сигналов летучих мышей. Заглушить полезный для зверька сигнал удается не всегда. Успех работы помехозащитного механизма в значительной степени зависит от частоты помех, от их громкости, а также от направления прихода полезного сигнала и шума.

В настоящее время принципы выделения летучими мышами полезного сигнала при наличии помех привлекают самое глубокое внимание не только биологов, но и специалистов в области бионики, инженеров, физиков. Раскрыв тайны этих механизмов, вероятно, можно будет их использовать в системах радиосвязи, которые не достигли пока желаемого совершенства.

Маленькая, только что родившаяся летучая мышь не обладает даром «видеть ушами». Развитие локационных способностей идет постепенно, изо дня в день. Сначала малыши издают протяжные низкочастотные крики, хорошо слышимые человеческим ухом. Назначение этих криков - контакт с матерью. Несмотря на кажущееся сходство, призывные крики разных мышат отличаются друг от друга некоторыми не доступными нашему уху нюансами. Каждая мамаша прекрасно знает голос своего детеныша и безошибочно отыскивает его после возвращения с ночных прогулок.

Если недельного малыша остроухой ночницы посадить на ладонь или другую горизонтальную поверхность, то зверек начинает пищать, запрокидывая голову вверх. В этом положении он чем-то напоминает маленькую собачку, которой вздумалось потосковать в полный голос. В возрасте двух недель мышонок уже не «воет», а потихоньку «лает», держа голову прямо. Длительность криков сокращается, они становятся едва слышимыми. На самом деле их громкость вовсе не ослабевает, просто увеличивается частота, и мы улавливаем лишь низкочастотные составляющие сигналы. С этого времени крики детенышей, помимо первоначального значения - связи с родительницей, - начинают играть роль локационных сигналов. Даже в раннем возрасте характер сигналов связан с состоянием, в котором находится зверек. Быстрые взмахи крыльев или частое переступание лапками сочетаются обычно с высокой скоростью следования импульсов. Медленно движущиеся или спокойно сидящие детеныши редко издают крики. В возрасте 25 дней, когда молодая остроухая ночница делает первые попытки расправить крылья и даже пытается подпрыгивать, многие параметры ее сигналов уже близки к параметрам сигналов взрослых животных. Но лишь к полуторамесячному возрасту сонар достигает полного совершенства, и зверек начинает охотиться за насекомыми.

Интересно, что новорожденные подковоносы издают звуки, так же как и все гладконосые, через рот. Немного подросший детеныш может использовать для этой цели ноздри. Постепенно «носовые» призывные сигналы приобретают значение локационных. Способность издавать крики через рот сохраняется у молодых подковоносов до одного года. Однако такие звуки зверек испускает лишь в подвешенном состоянии. В полете работают только ноздри.

Не всех рукокрылых природа наделила одинаково эффективными локационными устройствами. Да и ни к чему было такое равноправие. Зачем, скажем, ложному вампиру, питающемуся крупными малоподвижными насекомыми и мелкими позвоночными, иметь высокочувствительный и дальнодействующий сонар. В поисках жертвы ложный вампир летает обычно вблизи стен зданий, столбов, деревьев и собирает добычу с поверхности этих предметов. На малых расстояниях нецелесообразно использовать длительные импульсы высокой интенсивности. Поэтому ложные вампиры излучают тихие сигналы с большой частотой следования импульсов. Громкость этих сигналов настолько мала, что даже при современной аппаратуре записывать их довольно трудно.

Такие же слабо интенсивные сигналы наблюдаются у американских листоносов, у настоящих вампиров. С легкой руки Дональда Гриффина, вся эта группа летучих мышей из-за их тихоголосия названа «шепчущими» летучими мышами. Среди семейства обыкновенных летучих мышей тоже есть «шепчущие». Это ушаны, которые, как вы помните, предпочитают охотиться за неподвижными насекомыми, собирая их с веток деревьев.

Говоря о локации летучих мышей, мы еще ни разу не упомянули о представителях второго подотряда рукокрылых - крыланах. Неужели сонары - привилегия настоящих летучих мышей? Вовсе нет. Оказывается, и крыланы обладают способностью к звуковой ориентации. Правда, не все.

Еще в 195 году ученые Мерее и Кульцер заметили, что египетская летучая собака в полете, а также при посадке и на старте издает хорошо слышимые звуки, напоминающие «тикание» часов. Приближаясь к препятствию, животное увеличивает громкость и частоту этих звуков. Причем в темноте звуки становились еще громче. Зверьков выпускали в освещенное помещение, и они летали почти беззвучно. Но стоило выключить свет, начинало раздаваться «тикание». При плотно заткнутых ушах в полной темноте крыланы делались совершенно беспомощными.

Летучие собаки используют эхолокацию только в полете. Висящий на ветке или находящийся в руках экспериментатора зверек звуков не издает. С помощью киносъемки удалось установить, что рот животного во время испускания сигналов закрыт. Однако губы вытянуты и чуть приоткрыты по бокам. Предполагают, что эти щели служат выходом для локационных звуков. Самым важным органом при подаче сигналов является язык. Проще говоря, крылан щелкает языком. Щелчки возбуждают колебание воздуха в ротовой полости, которая служит своего рода резонатором. Каждый зверек имеет «резонатор» с сугубо индивидуальными резонансными свойствами. Поэтому характер звуков, издаваемых разными зверьками, может быть различным. Тем не менее, все сигналы летучих собак лежат в пределах слышимого человеком диапазона частот.

До недавнего времени считалось, что ориентироваться при помощи звуков могут лишь представители одного рода крыланов - летучие собаки. Но исследования последних лет обнаружили способность издавать звуки рукокрылыми рода эполетовых крыланов. Наблюдения эти были проведены в Кении. Крыланы, лишенные возможности видеть, легко ориентировались и маневрировали среди густых ветвей. В тихую и безветренную ночь можно было ясно слышать едва уловимые потрескивающие звуки. Ни днем, ни в сумерках, ни при искусственном освещении наличие этих звуков установить не удалось. Сделав анализ звуковой спектрограммы, ученые пришли к заключению, что сигналы эполетовых крыланов имеют большое сходство с ориентационными звуками летучих собак.

Трубконосые крыланы в полете издают высокие свистящие крики. Когда крылан кричит, его ноздри выгибаются наружу и приходят в движение. Служат ли эти звуки для ориентации животного или используются только в целях общения с себе подобными, пока еще не установлено.

Возможно, в недалеком будущем список крыланов, обладающих способностью к локации, расширится. Но что бы там ни было, а сейчас уже вполне определенно доказана первостепенная роль в жизни этих животных других органов чувств - обоняния и зрения. Впрочем, настоящие летучие мыши, как мы скоро убедимся, тоже нередко прибегают к использованию этих «обычных» средств контакта с окружающей средой.

предыдущая главасодержаниеследующая глава



© Алексей Злыгостев, подборка материалов, разработка ПО 2001–2011
Разрешается копировать материалы проекта (но не более 20 страниц) с указанием источника:
http://animal.geoman.ru "Мир животных"

Rambler's Top100 Рейтинг@Mail.ru