описаны выше. Однако при исследовании большинства насекомых ставятся более практические цели. Насекомые приносят гораздо больше вреда здоровью и имуществу человека, чем какие-либо другие животные. В сельском хозяйстве у каждой новой культуры быстро появляются свои насекомые-вредители; благодаря современному скоростному транспорту насекомые- вредители неизбежно расселяются по всему свету, и поэтому многие лаборатории и полевые станции целиком заняты поисками мер борьбы с этими насекомыми. Целью некоторых проектов была разработка метода привлечения насекомых к ядовитым веществам (это более надежно, чем распыление ядохимикатов), в расчете на то, что насекомые в конце концов отравятся. Определенных успехов удалось добиться, привлекая насекомых пахучими веществами (см. гл. 8), однако попытки использовать специфичные звуки, наподобие тех, которыми привлекали сверчков или комаров, до сих пор остаются безуспешным. Как уже было показано, самцов комаров-переносчиков желтой лихорадки привлекает жужжание самки только в том случае, если она находится на расстоянии не более 25 см. К сожалению, очевидное решение — записать на магнитофоне издаваемые самкой звуки, а затем воспроизвести их через усилитель — в данном случае не подходит, так как по какой-то непонятой до сих пор причине жужжание самки комара, усиленное с помощью соответствующей аппаратуры, отгоняет самцов прочь. Следует заметить, однако, что исследования звуков, издаваемых насекомыми, все еще находятся на самой ранней стадии. В следующей главе будет описан другой, более перспективный способ борьбы с насекомыми.
ГЛАВА 4
Сонары у животных
Летучие мыши имеют отталкивающий вид: уродливые морды, кожистые и морщинистые крылья. Многие люди очень боятся мышей; этот страх, внушен многочисленными рассказами о том, что летучая мышь может вцепиться в волосы. Если четко сказать, что это маловероятно и что неизвестно ни одного достоверного случая, когда бы летучая мышь действительно запуталась в волосах человека, то это вызовет целый поток писем, в которых будут описаны собственные переживания их авторов. А, собственно, почему бы летучим мышам попадать в чьи-то волосы? Теперь уже всем известно, что они обладают системой эхолокации — сонаром; благодаря этому они могут в полной темноте избегать препятствий и ловить насекомых, которые служат им пищей. Издавая высокочастотные ультразвуковые сигналы-писки и слушая невероятно слабое эхо, летучие мыши способны с почти сверхъестественной точностью управлять своим полетом: они избегают столкновения с натянутой на их пути проволокой, которая лишь чуть толще человеческого волоса.
Достаточно немного понаблюдать за охотящимися летучими мышами, чтобы убедиться, с каким удивительным искусством они обнаруживают свою жертву. Летучие мыши встречаются гораздо чаще, чем обычно думают. В сумерках их силуэты часто можно видеть на фоне неба: как будто бы без всякой цели они бесшумно кружат в воздухе, порой вдруг бросаясь в сторону, а затем вновь продолжая свой плавный полет. Каждый такой стремительный зигзаг означает преследование, а может быть, и поимку насекомого. Если летучая мышь охотится над открытым местом, то можно проверить ее ловкость, подбрасывая вверх небольшие камешки. Отдыхая в Суссексе, я обнаружил там идеальное место для наблюдения за летучими мышами. На окраине деревни находилась мусорная свалка. В сумерках она становилась местом охоты для более чем пятидесяти летучих мышей. Необычное было ощущение — без сомнения, ужаснувшее бы многих, — когда летучие мыши кружили над головой, иногда всего лишь в 25…30 сантиметрах от нее. 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.
Однажды мне посчастливилось наблюдать настоящую охоту летучей мыши. Эти животные иногда появляются и в дневное время, обычно во второй половине дня. Однако эта мышь в течение нескольких дней летала при ярком полуденном солнце. Я впервые имел возможность наблюдать за «настоящей» летучей мышью, а не за ее силуэтом. Тельце ее было покрыто коричневой шерстью, а крылья в лучах солнца выглядели почти прозрачными. Пока я наблюдал за ней, над лужайкой на высоте примерно 15 м появилась бабочка. Летучая мышь начала преследовать ее, время от времени устремляясь к ней сверху, но при каждом таком нападении бабочке удавалось увернуться, и летучая мышь проносилась мимо. В конце концов бабочка скрылась в листве деревьев. Вероятно, эта летучая мышь была еще молодой и неискушенной в охоте. Подтверждением этому послужило ее поведение, когда я бросал в воздух камешки, пытаясь подманить ее к себе, чтобы лучше рассмотреть. Подобно своим сородичам, которые охотились над мусорной свалкой, эта летучая мышь устремилась вниз вслед за камешком, который тут же исчез. Летучая мышь поймала его и выпустила только через несколько секунд. Она поймала камешек при помощи межбедренной перепонки, натянутой между задними конечностями и как бы дополняющей ее крылья. А может быть, мне просто показалось, что все происходило именно так, поскольку летучая мышь действовала с молниеносной быстротой и проследить за ней невооруженным глазом было чрезвычайно трудно.
Цепь событий, разыгрывающихся в процессе ловли насекомых, изучали при помощи киносъемки и фотографирования с использованием мультивспышки. В последнем случае закрепленный неподвижно фотоаппарат соединяют с лампой-вспышкой, способной давать очень частые разряды. Затвор фотоаппарата открывают и дают серию вспышек. Каждая вспышка создает изображение, в результате чего на одном кадре получается ряд последовательных изображений, снятых через очень короткие промежутки времени.
Летучих мышей выпускали в комнате, где они ловили плодовых мушек, бабочек или даже мучных хрущаков, которыми «выстреливали» из пружинного пистолета. На фотографиях было видно, что небольших насекомых, вроде плодовых мушек, летучие мыши иногда ловили ртом, но, как правило, захватывали межбедренной перепонкой. Когда летучая мышь готовится поймать насекомое, она выбрасывает вперед задние лапы, в результате чего межбедренная перепонка выгибается наподобие ковша. Насекомое попадает в этот ковш, а летучая мышь мгновенно опускает туда голову и схватывает насекомое ртом. Если летучая мышь не совсем точно выбрала направление полета, она подталкивает насекомое в ковш одним из своих крыльев. Эффективность такого метода подтверждается способностью летучей мыши ловить до четырнадцати плодовых мушек в минуту; вместе с тем анализ фотографий показал, что иногда она может поймать двух плодовых мушек за полсекунды.
«Радар» летучей мыши — излюбленная тема статей под рубрикой «Впервые это придумала природа», периодически появляющихся в журналах. Радар, или радиолокационная установка, был создан около тридцати лет назад. Радиолокация основана на регистрации и анализе эхо-сигналов, возникающих при отражении радиоволн от удаленных объектов; с помощью радиолокации устанавливают местонахождение, а также направление и скорость движения этих объектов. Летучие мыши создали подобную систему примерно на сорок миллионов лет раньше, только вместо радиоволн они испускают звуковые волны. С помощью своих «радаров», или сонаров, как их чаще называют, летучие мыши способны в полной темноте обнаруживать насекомых, преследовать их и ловить на лету. По мере развития радиолокационной техники становится более понятным и сонар летучих мышей, но механизм его действия кажется нам все более удивительным. Те примитивные схемы, которыми сопровождаются статьи в разделе «Впервые это придумала природа» (звуковые волны, распространяющиеся от рта летучей мыши до насекомого и обратно к ее ушам), отнюдь не дают нам точного представления об этом механизме, который настолько сложен, что вызывает чувство благоговейного трепета перед красотой и великим искусством природы. Секрет работы сонара летучей мыши еще не раскрыт; однако мы постоянно убеждаемся в том, что эти животные используют средства обнаружения, которые применяются в новейших радарных установках, хотя управляет живой «радиолокацией» лишь небольшой участок крошечного мозга.
Первый шаг на пути к открытию сонара летучей мыши был сделан в 1793 году итальянским ученым Ладзаро Спалланцани. Спалланцани поймал на колокольне нескольких летучих мышей, ослепил их и выпустил на некотором расстоянии от места поимки. Ослепленные летучие мыши вернулись на колокольню и даже ловили по дороге насекомых. Примерно к тому же времени относятся опыты одного швейцарского натуралиста, который, закупорив уши нескольким летучим мышам, обнаружил, что животные потеряли способность ориентироваться, стали совершенно беспомощны и натыкались на все вокруг. Стало ясно, что летучим мышам нужны уши, а не глаза, чтобы ориентироваться и ловить насекомых. Спалланцани мог только предполагать, что эти животные способны как-то «видеть» с помощью ушей; однако вплоть до 1920 года никому и в голову не приходило, что летучие мыши используют ультразвуки, т. е. звуки очень высокой частоты, которые человек не слышит. Лишь в 1938 году Дональд Гриффин провел в Гарвардском университете большую серию экспериментов, показавших, каким образом летучие мыши с помощью ультразвуковой эхолокации избегают столкновения с препятствиями. Еще позднее ученые выяснили, как мыши преследуют и ловят насекомых.
Ультразвуковые «крики» летучих мышей впервые удалось услышать в лаборатории профессора Пирса, изобретателя прибора для преобразования высокочастотных звуков в колебания более низкой частоты, доступные человеческому уху. Гриффин принес в лабораторию клетку с мышами, и когда на нее направили этот «детектор летучих мышей», из громкоговорителя послышалась какофония трескучих оглушительных звуков. Вскоре после этого Гриффин совместно с Галамбосом поставил фундаментальные эксперименты, которые показали, насколько чувствителен сонар летучей мыши. В комнате, куда выпускали летучих мышей, была устроена преграда из туго натянутых проволок; расстояние между проволоками не превышало тридцати сантиметров; исследователи подсчитывали, сколько раз каждая летучая мышь задевала за проволоку, пролетая сквозь такую перегородку. Способность избегать столкновения с проволокой у различных летучих мышей оказалась неодинаковой. Ни одна из летучих мышей не достигла совершенства, но некоторые были чрезвычайно искусны. При толщине проволочек 1 мм летучие мыши касались их только два раза из десяти. Когда натягивали более тонкие проволочки, число удачных пролетов уменьшалось, но даже при использовании проволочек толщиной 0,3 мм летучие мыши все еще гораздо чаще огибали их, чем сталкивались с ними. Только тогда, когда взяли проволочки толщиной 0,07 мм (примерная толщина человеческого волоса), летучие мыши оказались совершенно не в состоянии их обнаруживать. Чтобы услышать эхо-сигналы от тонких проволочек, применявшихся в описанных выше опытах, требуется изумительная острота слуха. В другом опыте летучая мышь обнаруживала проволочки даже тогда, когда из двух репродукторов на нее с обеих сторон обрушивался ультразвуковой шум. Только при уменьшении диаметра проволочек до 0,5 мм летучие мыши теряли способность их обнаруживать. Хотя репродукторы наполняли комнату столь же громкими звуками, как и крики летучих мышей, животные все же слышали возвращавшиеся от проволочек эхо-сигналы, в 2000 раз более слабые. Это почти то же самое, что расслышать чей-то шепот сквозь рев толпы футбольных болельщиков.
В течение тридцати лет, последовавших за этими первыми экспериментами, Гриффин сумел объяснить многие физиологические механизмы, с помощью которых летучие мыши избегают столкновения с тонкой проволокой и ловят насекомых. В этой области исследования он не был одинок, и теперь мы располагаем огромным количеством данных о механизме эхолокации, полученных в стенах лабораторий. Вооруженные такой информацией и разработанной в последнее время сложной портативной аппаратурой, биологи могут теперь изучать летучих мышей в естественных условиях, чтобы выяснить, как эти животные используют механизмы эхолокации в своей повседневной жизни. Прежде всего необходимо исследовать, как летучие мыши издают и слышат звуки, т. е. как протекают наиболее важные физиологические процессы, используемые при эхолокации.
Самые распространенные летучие мыши Европы и большинство североамериканских видов принадлежат к семейству гладконосых. К этому семейству относятся, в частности, нетопыри (в Англии их называют pipistrelle, а в Германии — die Fledermaus), которых многим случалось видеть в сумерках. Два вида летучих мышей — большой и малый бурые кожаны, которых Гриффин использовал в своих экспериментах, — также принадлежат к семейству гладконосых. На фотографиях гладконосых летучих мышей видно, что они летают с открытым ртом; отсюда естественно вытекает вывод, что они издают ультразвуковые импульсы с помощью рта. Это подтверждается грубым, но наглядным экспериментом. Если рот летучей мыши погрузить в воду, то нельзя обнаружить никаких ультразвуковых сигналов, но если в воду погрузить летучую мышь целиком, оставив над водой только ее рот, то можно зарегистрировать много ультразвуковых сигналов, а также писк, которым она выражает свой протест. Ультразвук производится с помощью очень широкой гортани, или голосовой камеры; однако остается неизвестным, каким образом создается непрерывная серия чрезвычайно коротких сигналов-писков.
Гладконосых летучих мышей принято считать «типичными» летучими мышами, своего рода эталоном, однако отнюдь не все летучие мыши используют сонар; не пользуются им, например, тропические плодоядные летучие мыши. Не все летучие мыши издают ультразвуки ртом; так, подковоносые летают с закрытым ртом, посылая ультразвуковые сигналы при помощи ноздрей. В Суссексе над мусорной свалкой я наблюдал главным образом больших подковоносов, среди которых было несколько малых. Для этих двух видов, наиболее распространенных в Европе, характерен своеобразный мясистый вырост вокруг ноздрей, по форме очень напоминающий подкову. Морды летучих мышей, относящихся к другим семействам, «украшены» еще более причудливыми и неописуемо уродливыми образованиями.
