Чувства животных и человека

Это и были зондирующие сигналы с частотой около 7000 колебаний в секунду.

Steatornis днем спят, а ночью в поисках пищи перелетают с дерева на дерево. Они заглатывают сливообразные плоды различных видов пальм, в том числе идущие для промышленного изготовления масел, но их твердые косточки выходят вместе с пометом. Вскоре эти семена прорастают в темноте пещеры, но погибают из-за отсутствия света. Мы находили семена пальмы даже высоко на стенах пещеры, в пустых глиняных гнездах; по их размерам и другим отличительным признакам можно было сказать, что они принадлежат многим видам местных пальм. Пища этих птиц настолько богата маслами, что и сами птицы и их птенцы очень жирны. Местные жители, которым керосин обходится слишком дорого, приходят с факелами в пещеры и вылавливают взрослых птиц и их птенцов; они вытапливают из них жир и используют его потом как горючее. Какая ирония: птицы, столь старательно избегающие света, должны давать масло, которое разгоняет тьму в доме человека.

Похожие на ласточек саланганы Callocalia, обитающие в районе между Южной Индией и Австралией, тоже живут в пещерах и обладают способностью ориентироваться с помощью эхо-локации. Они строят гнезда глубоко в пещерах из собственной вязкой слюны; их гнезда известны как необходимый ингредиент для знаменитого супа. Днем эти птицы питаются летающими насекомыми, а ночью спят в тех уединенных местах, где летучие мыши проводят дневные часы. На рассвете и при заходе солнца Callocalia и летучие мыши меняются местами: одни ложатся спать, «отработавши ночную смену», а другие уступают им постель и улетают «на дневное дежурство». Однако эти птицы используют эхо-локационные крики в таком звуковом диапазоне, который воспринимается человеческим ухом; они издают в темноте щелкающие звуки с частотой 5–10 сигналов в секунду, которые весьма напоминают «звуки, издаваемые детской трещоткой при ее быстром вращении».

Эхо играет важную роль и в жизни водных животных. Зубатые киты и дельфины, которые настолько хорошо приспособлены к жизни в океане, что могут догнать и съесть любую рыбу или кальмара, общаются между собой с помощью ультразвукового свиста и слышимых нами звуков, подобных хрюканью. Кроме того, они весьма искусно определяют местонахождение и вид пищи путем эхо-локации, используя при этом те же приемы, до которых недавно додумался человек, изобретя так называемый софар (SOFAR — от Sound Fixing and Randing), то есть сонар и эхолот, который измеряет глубину воды с помощью эха.

Вода хорошо проводит звук. Она поглощает гораздо меньше энергии, чем воздух, если звуковые волны проходят одинаковое расстояние в этих средах. Однако вряд ли ее можно считать идеальной средой для применения методов эхо-локации, хотя звуковые колебания распространяются в воде почти впятеро быстрее, чем в воздухе. Тон среднего до в воде имеет длину волны 60 метров, в воздухе — 13. Однако правило отражения относится и к звукам, распространяющимся в воде: отражательная поверхность препятствий для получения хорошего отражения должна в несколько раз превышать длину звуковой волны. Звук среднего до едва ли сможет вызвать эхо в воде, отразившись от какого-либо препятствия, меньшего по размеру, чем огромный лайнер «Куин Элизабет» или дно. Поэтому водные животные могут использовать эхо либо при определении очень больших предметов, либо применяя очень высокие звуки. Киты и дельфины используют сигналы ультразвукового диапазона, которые человек смог услышать совсем недавно, после изобретения соответствующей приемной аппаратуры.

У этих животных есть еще одна особенность — унаследованная. Киты и дельфины — млекопитающие. Их уши в одном похожи на человеческие — в них находятся маленькие косточки — система рычажков, превращающих колебания барабанных перепонок, вызванные воздушными волнами, в колебания жидкости внутреннего уха. Всего лишь 50 миллионов лет назад у предков этих животных были ноги, и на морских побережьях киты вели земноводный образ жизни, спасаясь в воде только тогда, когда им грозила опасность на берегу. Конечно, когда кит навсегда переселился в море и научился прекрасно нырять, уши, которые были необходимы ему на суше, оказались ненужными в воде.

На протяжении тысячелетий хвост кита горизонтально уплощался и наконец превратился в большой плавник, который помогает животному двигаться быстрее. Процесс эволюции затронул и уши кита. Вероятно, для защиты от подводного шума слуховые отверстия сузились до диаметра обыкновенного карандаша. Слуховые проходы закрылись восковыми пробками, в которых можно обнаружить годичные кольца, указывающие на возраст животного. Этот воск проводит звуковые колебания от воды к трем маленьким косточкам-рычагам в среднем ухе не хуже, чем наши открытые ушные проходы и барабанные перепонки.

В то же время у кита настолько увеличилась воздушная полость со слуховыми косточками, что окружила чувствительное внутреннее ухо, тем самым в акустическом отношении изолировав его от тела. Почти все это пространство заполнила твердая пена, выполняющая двоякую роль. Эта пена защищает ухо кита от возрастающего давления воды, когда кит ныряет на глубину до 1 километра, где вода давит на ушные пробки с силой в 115 килограммов на квадратный сантиметр. В то же время пена является удивительно хорошим звукоизолятором между ухом и громадным телом кита, помогая ему воспринимать только звуковые колебания, поступающие через восковые пробки.

Все эти открытия последних лет, касающиеся важности эха для некоторых живых существ, показывают, как многому мог бы научиться человек от своих соседей — животных, если бы он проявлял больший интерес к их жизни. Еще в 1793 году итальянский ученый Лаззаро Спалланцани опубликовал результаты своих наблюдений, свидетельствующие о том, что летучие мыши должны слышать и издавать своеобразные ритмичные звуки, чтобы в темноте избежать столкновений с препятствиями. А в 1920 году англичанин X. Хартридж выдвинул гипотезу о том, что для ориентации в темноте летучие мыши используют эхо. В период с 1920 по 1945 год только Соединенные Штаты израсходовали почти три миллиарда долларов на изучение проблемы эхо-локации; другие военные державы тоже потратили на исследование этой проблемы огромные суммы. Однако за все эти годы только три человека посвятили свое время, да и то не все, вопросу о том, как используют эхо летучие мыши; а ведь эти животные с успехом применяют эхо- сигналы в течение почти 50 миллионов лет. Двое из исследователей были аспирантами, а третий — голландский зоолог, которому очень мешала оккупация его страны немцами.

Теперь же, когда натуралист, биофизик и военный специалист объединили свои усилия, изучая возможности ультразвуковой эхо-локации, расширилась область применения ультразвука и в медицине. Если на поверхность кожи поместить вибрирующий кристалл, посылающий высокочастотные звуки, то он может служить источником для информационных эхо-сигналов от нормальных или патологически измененных внутренних органов, сообщая нам об их размерах и очертаниях. Новые диагностические приборы имеют определенные преимущества перед рентгеновской аппаратурой, так как не влияют на наследственность и не подвергают опасности детей, которые еще только будут зачаты.

Для прогресса в науке весьма характерно то, что новые вопросы возникают гораздо быстрее, чем находятся ответы на старые. Управляют ли эхо-сигналы миграциями летучих мышей между Канадой и Центральной Америкой и странствиями кита, которые описал Герман Мелвилл в книге о знаменитом белом ките Моби Дике? Не удерживаются ли рыбы на определенной глубине в беспросветной ночи океанских пучин с помощью звуковых сигналов, отражающихся в виде эха от дна или поверхности воды?

Правильно оценивая перспективы каждого из этих новых открытий, мы тем самым закладываем основы для их дальнейшего практического применения, будь то помощь слепому в виде удобного приспособления или инженеру, который работает над проблемой уменьшения шума, что даст человеку возможность в нашу эпоху, когда народонаселение все увеличивается, оставаться наедине с самим собой.

Глава 8 Горячо или холодно?