Текст книги "Живые локаторы океана"

Автор книги: Борис Сергеев

сообщить о нарушении

Текущая страница: 1 (всего у книги 15 страниц) [доступный отрывок для чтения: 6 страниц]

Борис Сергеев
Живые локаторы океана

Проказница фея

Даже в пригородной роще эхо человеческих голосов звучит чуть-чуть таинственно. Тем более в глубоком ущелье или в пещере.

Можно себе представить, какое сильное впечатление производило эхо, когда причина его происхождения еще не была известна.

В Греции немало различных гротов и храмов под сводами которых каждый звук многократно повторяется. Жители древней Эллады не могли оставить без внимания это непонятное для них явление. Пытаясь объяснить, кто и зачем передразнивает людские голоса, греки создали немало легенд. Одна из них утверждает, что во всем виновата царица богов Гера. Она лишила дара речи очаровательную нимфу Эхо за то, что та отвлекала ее разговорами, пока ее супруг Зевс любезничал с другими нимфами. Поняв, в конце концов, что ей, попросту говоря, заговаривают зубы, Гера пришла в ярость и жестоко наказала фею. С тех пор Эхо может лишь повторять окончания услышанных слов. Несчастная фея бродит одиноко по мрачным подземельям, по сырым и глубоким ущельям, по берегам озер и ручьев, скрываясь от людских взоров в тени береговых скал или под пологом леса.

Завидев путника, нимфа пытается его окликнуть, но оказывается в состоянии лишь передразнить. Слезы невольно наворачиваются на ее глаза, и Эхо, стараясь унять рыдания, скрывается в зеленом сумраке леса.

О том, что феномен эха имеет в своей основе вполне реальное физическое явление, ученые поняли сравнительно недавно. Потребовались века на то, чтобы изучить самые элементарные свойства звуков. Природа оказалась куда более способным акустиком.

Она научила животных умело пользоваться помощью эха. Издавая различные звуки, они не могли не замечать постоянно возникающего эха. Было бы противоестественно, если бы этот бесплатный дар природы пропадал впустую. Животным оставалось научиться понимать информацию, вложенную в эхо да совершенствовать слух и голосовой аппарат. Люди догадались о возможности использования эха и создали приборы, чтобы поставить его себе на службу, лишь в последние десятилетия. Аппаратура, сделанная руками человека, пока только приближается по качеству к конструкциям природы. Многого мы еще не понимаем. Эта книга о биоакустических патентах феи Эхо, об изучении их человеком.

Путь к мастерству

По методу эскулапов

Наука и промышленное производство развиваются все ускоряющимися, невиданно быстрыми темпами. Методы исследований, технологические процессы за десять лет почти полностью обновляются. Предложите вернуться к методам, использовавшимся столетие назад, – вас поднимут на смех.

Только одна отрасль человеческих знаний прошла через фильтры веков, сохранив многие приемы и правила. Это медицина. Некоторые способы исследования и даже лечения были известны задолго до строительства египетских пирамид!

Два из них – аускультация и перкуссия, появившиеся в медицине еще до того, как она сформировалась в самостоятельную дисциплину, сохранились до наших дней. С ними непременно сталкиваешься при каждом посещении терапевта.

Слово «аускультация» означает «выслушивание». По характеру звуков, возникающих в легких при дыхании, в сердце при его работе, можно судить о состоянии этих органов. Латинское слово «перкуссия» означает «выстукивание». Врач постукивает пальцем по телу пли по собственному пальцу, прижатому к грудной клетке пациента. Иногда используют молоточек и плессиметр – специальную пластинку, по которой, собственно, и стучат. Удар вызывает маятникообразные колебания грудной стенки и находящихся за ней органов тела, то есть приводит к возникновению звука. Если исследуемый орган однороден, его колебания периодические, их число в единицу времени постоянно. Они воспринимаются как тоны.

При неоднородности внутренних органов колебания их отдельных частей будут иметь различную частоту и амплитуду.

Сумму этих колебаний мы воспринимаем как шум. Не надо иметь изощренного слуха, чтобы составить представление об исследуемом предмете. Не правда ли, надеясь обнаружить клад в каком-нибудь старинном здании, мы в первую очередь будем выстукивать его стены и без труда обнаружим скрытую пустоту. Нередко так же поступают животные.

Слух для животных пашей планеты – приобретение более позднее, чем зрительные рецепторы или орган равновесия.

Только после того как животные научились активно передвигаться, начали странствовать по белу свету и пожирать друг друга, на Земле появились звуки биологического происхождения, создаваемые самими животными. Они-то и вызвали появление у животных звукового анализатора, или, попросту говоря, ушей. Одновременно животным пришлось научиться вести себя тихо. Это оказалось одинаково выгодно и для подкрадывающегося хищника, и для его жертвы. В результате уши время от времени оказывались без работы. Природа не терпит ничего бесполезного. Поиски пути борьбы с потерями рабочего времени позволили расширить сферу использования звукового анализатора. Если объект не хочет сам по доброй воле производить звуки, его к этому можно принудить. Именно так поступали жрецы древнего Египта, осматривая больного. Нечто похожее проделывают животные. Наибольшего совершенства в этом отношении достигли летучие мыши и дельфины. Они «выстукивают» пространство ультразвуковыми локационными посылками. У них есть немало последователей.

Некоторые животные ведут себя как опытные кладоискатели. Но при этом они находятся в лучшем положении, чем люди, так как разыскивают живые клады, которые всегда могут выдать себя случайным шорохом, нечаянно вырвавшимся звуком.

Джунгли Мадагаскара, как и другие тропические леса, царство сырости, царство тления и буйной жизни. Только здесь нет ни опасных хищников, ни шумных обезьян. Зато под пологом сумрачного леса живет обезьянья родня – лемуры самые удивительные существа на Земле. Их на острове больше 20 видов. Самый интересный – руконожка, более известный под названием ай-ай.

Руконожка – небольшой зверек, величиной с кошку. Своими повадками он напоминает маленькую обезьянку с беличьим пушистым хвостом. У ай-ай смышленая мордочка, с большими, как и полагается у ночных животных, глазами. Огромные уши обращены вперед, как будто руконожка все время к чему-то прислушивается. И действительно, слух в жизни этого лемура играет огромную роль. Ведь под пологом тропического леса царит непроглядная тьма. Только обоняние и слух выручают руконожку.

Самое удивительное у ай-ай – пальцы рук – неестественно длинные и очень тонкие. Особенно средний, словно высушенный ужасной болезнью. Кажется, что на нем нет ни унции мышц. Он играет в жизни руконожки важную роль. Когда спадает дневной зной и мадагаскарские джунгли, окутывает ночной мрак, ай-ай просыпается в своем большом и уютном доме. Завершив утренний туалет, зверек начинает подумывать о завтраке. В поисках съестного он отправляется к ближайшему старому дереву и начинает тщательно исследовать ствол, выстукивая его своими длинными пальцами и чутко прислушиваясь к возникающим звукам. Ну, точь-в-точь врач перкуссируюший грудную клетку пациента.

В тропических лесах много жуков-короедов. Их личинки проделывают в старых деревьях длинные извилистые ходы. Они-то и интересуют руконожку. Обнаружив по звуку пустоту, ай-ай начинает прослеживать все извилины норки, пока не дойдет до конца, где притаилась хозяйка древесного лабиринта. Это место ай-ай простукивает особенно тщательно, пока не убедится, что личинка на месте. Тогда острые зубки впиваются в ствол; миг – и в крепостной стене затворницы появляется брешь. Ай-ай запускает в нее свой тонкий палец и ловко извлекает наружу упирающуюся хозяйку. Завтрак готов. Съев личинку и тщательно «умыв» руки, руконожка продолжает исследовать зараженное короедами дерево.

Руконожка – не единственный кладоискатель в мире животных. Тонким слухом обладают дятлы. Он помогает им находить корм. Эти птицы имеют прямой, крепкий и острый, как хорошее долото, клюв, твёрдый хвост и цепкие коготки. Разгуливая по стволам деревьев, птица заглядывает в каждую щель, в каждую трещинку коры. В желудок дятла попадают личинки жуков-короедов, делающие под корой извилистые ходы. Разыскивать их помогает слух. Пернатый плотник, не торопясь, простукивает дерево, склоняя голову то вправо, то влево. Видимо, так лучше слышно. Закончив перкуссию пациента и составив представление о расположении прогрызенных насекомым ходов, лесной санитар приступает к работе. Две-три минуты, и на землю летят большие куски коры, в стволе, появляются глубокие отверстия. Можно перекусить упитанной личинкой.

Трудные дети

Бывает, что дети вырастают значительно выше своих родителей. Для нас большой беды в этом нет, гораздо хуже животным. Ярким примером являются американские тропические козодои – гуахаро. Это крупные птицы с размахом крыльев около 1 м. Их двухмесячные, еще неоперившиеся птенцы по весу в два раза превосходят родителей. Нет, не мускулы наращивают малыши. Юный гуахаро похож на мешок с жиром.

Недаром эти птицы имеют и другое название – жирные козодои, или, попросту, жиряки. Индейцы с незапамятных времен вели заготовку птенцов гуахаро. Немного подсушив на солнце убитых птиц и продернув сквозь тушку шнурок, они превращали птенцов в свечки, освещая ими свои жилища.

Не смогу объяснить, зачем потребовался гуахаро такой акселеративный тип развития. Одно несомненно: жиряки-дети поставили жиряков-родителей перед трудноразрешимыми проблемами. Первая из них – добыча корма. Чтобы быстро расти, птенцы должны много есть. В этом не было бы большой беды, будь гуахаро обычными зерноядными птицами.

Но все козодои, а на Земле их обитает 96 видов, и сами питаются и выкармливают птенцов насекомыми, да к тому же ловят их на лету. Несомненно, на таких обжор мошек не напасешься. Пришлось гуахаро переключиться на несвойственный для козодоев растительный корм, подыскав по возможности наиболее деликатную нишу. Их выбор пал на плоды масличной пальмы и наиболее сочные и нежные фрукты.

Этим проблема питания не исчерпывается. Плантации масличных пальм – не такое уж обыденное явление. Птицам приходится ежедневно улетать на кормежку за 70–80 км от дома. К тому же гуахаро не научились лазать по ветвям. Корм они срывают прямо на лету, зависая в воздухе перед гроздьями плодов, точно армада вертолетов. Если учесть, что кормятся птицы в темноте (гуахаро, как и все уважающие себя козодои, типично ночные птицы), станет очевидно, что проблема питания далась жирякам нелегко.

Вторая, не менее важная проблема – охрана птенцов.

Толстые, жирные, совершенно беспомощные существа проводят в гнезде до четырех месяцев. Эдакий бурдюк с жиром – желанная, да к тому же и легкая добыча для любого хищника. Тем более что родители вынуждены на всю ночь покидать детей, улетая на поиски корма. Единственным надежным убежищем оказалась кромешная тьма больших пещер. Глубоко под землей на крохотных уступчиках, под самыми сводами, иногда на высоте 30–40 м строят гуахаро из разного мусора – чаще всего из косточек масличной пальмы – небольшую площадку и откладывают на ней два яйца. Ни один хищник не в состоянии до них добраться.

Поселившись в глубине пещер, гуахаро оказались вынужденными обходиться без дневного света. День они проводят во мраке родного подземелья, а на поиски корма вылетают только с наступлением темноты. Это породило третью и, пожалуй, самую сложную проблему – научиться ориентироваться во тьме, не натыкаясь на стволы деревьев и стены пещер, находить своих птенцов и корм. Гуахаро справились и с этим.

Они, как люди, потерявшие зрение, ощупывают дорогу, только не тростью, а с помощью звука.

Далекие предки жирных козодоев «догадались», что все, без исключения, предметы можно заставить звучать, выстукивая их... звуком. Звуковая посылка, наткнувшись на препятствие, отскочит от нее, как мячик, и вернется обратно эхом.

В Европе о гуахаро узнали из уст путешественника – биолога Александра Гумбольдта. Вернувшись из тропической Америки, он рассказал об удивительных птицах, обнаруженных им в 1799 году в Венесуэле близ города Карипе, которые с пронзительными криками носятся во тьме пещеры. Следующие 150 лет жирными козодоями никто из ученых всерьез не занимался. Никого не вдохновляла перспектива в кромешном мраке вести наблюдения за птицами, мучиться от неприятных, зловещих криков и тяжелого запаха, по колено утопать в зловонной жиже помета, скапливающегося там столетиями.

Только по-настоящему заинтересовавшись эхолокацией, вспомнили и о жирных козодоях. В Венесуэлу приехала специальная экспедиция из США.

Некоторые животные имеют острое зрение. Они свободно различают окружающие предметы и прекрасно себя чувствуют в темноте, которая кажется нам непроницаемой. Первым делом ученым необходимо было проверить, ни пользуются ли гуахаро жалкими крохами света, проникающими в глубь пещеры. Подземные галереи жилища жировиков уходят вглубь на 650 м. Добравшись до самого конца, ученые выключили карманные фонарики. Глаза, как известно, не сразу привыкают к темноте. Но и через полчаса исследователи нигде не смогли увидеть даже проблесков света.

Человеческий глаз – ненадежный показатель. Мало ли чего мы не ощущаем. Фотографическая пластинка подтвердила, что в пещере действительно царит абсолютная темнота. Между тем птицы, встревоженные вторжением людей, с громкими криками, многократно повторяемыми эхом, носились по пещере, не натыкаясь на стены и не сталкиваясь между собой.

Использовали ли гуахаро пронзительные крики для эхолокации? Это предстояло доказать… Птицы издавали и другие звуки, похожие на щелчки. Они производили их короткими сериями, точно всплески барабанной дроби. Когда с наступлением сумерек жиряки один за другим потянулись к выходу, пещера наполнилась дробью бесчисленных барабанов. Вне пещеры они летели молча. Щелчки больше, чем пронзительные крики, походили на локационные посылки.

В лаборатории удалось выяснить, что птицы спокойно летают в полной темноте, не натыкаясь на натянутую проволоку. При этом они все время издавали серии щелчков. Если вспыхивал свет, звуки тотчас же прекращались: при достаточном освещении они были ни к чему. Когда же птицам залепили уши, они тотчас же потеряли способность ориентироваться в темноте, и серии щелчков больше не помогали. Приборы показали, что щелчки, издаваемые птицами, очень короткие, продолжительностью в тысячную долю секунды.

В каждой серии содержалось по 3–6 щелчков, изредка больше. Интервалы между щелчками были тоже короткими – всего в 2,5 раза длиннее самих щелчков.

Звук распространяется в воздухе со скоростью 340 м в секунду, то есть в 15–20 раз быстрее, чем летит птица. Поэтому звуковая посылка всегда значительно раньше наткнется на встречный предмет и, возвратившись обратно, предупредит об имеющихся препятствиях. Птицы получают своевременную и исчерпывающую информацию о ближайших отрезках пути.

Эхолокатор гуахаро не слишком совершенный прибор. Так как частота звуковых волн локационных щелчков всего 7000 Гц, длина их достаточно велика – около 5 см. С помощью подобных сигналов нельзя обнаружить очень мелкие предметы, например летящего в темноте жука. Но гуахаро за ними и не гоняются. Выступы каменных сводов достаточно велики, и жиряки на них не натыкаются, а фрукты находят с помощью отличного обоняния, обычно у птиц не развитого.

В наших лесах обитают родственники гуахаро – обыкновенные козодои. Они прилетают к нам весной с далекого юга – из Африки и Индии, и тогда на лесных полянах, на гарях и вересковых пустотах слышится по ночам таинственное уэрррррррррррр... Голос козодоя похож на урчание кота или на отдаленное тарахтение мотоцикла. Сама птица появляется совершенно бесшумно. Она небольшая, с голубя, с длинными тонкими крыльями. Козодои совсем не боятся людей. Они подлетают почти вплотную, кружатся над одиноко идущим путником. Иногда зависают в воздухе, как вертолет, быстро-быстро трепеща крыльями.

Козодои – ночные птицы. Днем они лежат где-нибудь на лесной полянке, плотно прижавшись к земле, а с наступлением сумерек поднимаются на крыло и отправляются на поиски насекомых, которых ловят прямо на лету. Ночью в пасмурную погоду лес погружается в непроглядную темноту.

Нелегко в эту пору летающим животным. В потемках нетрудно и разбиться. А как ловить в темноте жуков и ночных бабочек? Ученые подозревают, что наши козодои тоже пользуются эхолокацией. Правда, трудно ожидать, что они так же талантливы в этом отношении, как и их собратья из Венесуэлы.

Слюнтяи

Традиционный китайский обед состоит из 150 блюд. Не удивительно, что некогда национальный ресторан в Пекине ежедневно готовил обед всего для двух персон. После свержения гоминдановского режима он стал демократичнее и расширил производство. Теперь здесь могли пообедать до 10 человек.

Гомо сапиенс – существо всеядное. Правда, степень всеядности у разных народов далеко не одинакова. Пожалуй, пальму первенства в этой области держат китайцы. Чего только они не едят! Вероятно, ни одно съедобное растение, ни одно животное не отвергаются китайской кухней. Это и дает им возможность готовить множество разнообразных блюд. Мы, жители Европы, куда более консервативны. Скажите, положа руку на сердце, решились бы вы отведать бифштекс из кошки? А сколько друзей придет к вам на званый обед, если вы объявите, что гвоздем программы будет кошка под майонезом?

Большинство всемирно известных деликатесов – живые устрицы, трепанги, зеленая черепаха, филе удава – кушанья, явно рассчитанные на любителя. Но, пожалуй, наиболее экзотическое блюдо – суп из ласточкиных гнезд. Птицы отливают их из собственной, быстро твердеющей на воздухе слюны.

Удивительные гнезда из «съедобной» пластмассы создали всемирную славу их создателям – стрижам-саланганам. Из какого бы материала ни строилось гнездо стрижа – из глины, пуха, кусочков коры и былинок, строительный материал склеивается собственной слюной. У стрижей-саланганов перышки и пух являются лишь «наполнителями». Гнездо создается главным образом из слюны, а два вида саланганов и вовсе ничего в нее не добавляют.

Гнезда саланганы прикрепляют к скалам. Птицы чаще всего устраивают их в ущельях, гротах и пещерах. Строительство «пластмассового» жилища требует около 40 дней. Работа начинается с чертежа. Выбрав подходящую отвесную стенку и прицепившись к ней острыми коготками, птица-архитектор слюной рисует на скале силуэт будущего дома – люльки длиной 5–6 см. Каждый день по намеченному контуру размазывается слюна. Стенки постепенно растут, и через шесть недель в домике уже можно откладывать яйца.

Живут строители деликатесных гнезд в Индокитае, Индонезии, на островах Индийского и Тихого океанов. С незапамятных времен местное население занимается сбором «ласточкиных» гнезд (так кулинары называют гнезда саланганов). Вооружившись длинными легкими бамбуковыми лестницами и шестами, чтобы сбивать гнезда, отправляются сборщики в горы на опасный промысел. Саланганы живут огромными колониями, по несколько сотен тысяч и даже миллионов пар. В удачный день сборщики возвращаются с богатой добычей. Ценятся лишь свежие, только что законченные гнезда.

Если забрать у стрижа дом, он строит второй и даже третий, но эти дополнительные гнезда содержат много грязи и ценятся низко. Вместе с прошлогодними их отправляют на очистку, а затем изготавливают «зубы дракона» – протеин, нашинкованный крупными стружками.

Ласточкиными гнездами, видимо, лакомились еще первобытные люди. На острове Калимантан археологи, нашли наскальные рисунки, на которых изображены люди с длинными лестницами, вроде тех, что и сейчас еще используются сборщиками. Может быть, спасаясь от людей, колонии птиц все дальше отступали в глубь пещер и у саланганов развилась способность к эхолокации. Возвращаясь под своды подземелий, цейлонские стрижи начинают издавать серии щелчков, 1–10 в секунду. Щелчки короткие, длительностью 2–6 мкс, и хорошо воспринимаются человеком, так как лежат в диапазоне 4000–5000 Гц. Яванские саланганы генерируют локационные щелчки с такой же частотой, но меньшей интенсивности и используют для этого низкочастотные звуки – до 1.5 кГц.

В лаборатории убедились, что щелчки являются локационными посылками. На свету они стрижам не нужны. У саланганов достаточно острое зрение, и они ведут дневной образ жизни. Лишенные одновременно и зрения, и слуха, птицы становились совершенно беспомощными. Саланганы генерируют локационные щелчки только во время полета при взмахе крыльев. Сидящие птицы этих звуков не производят. Эхолокатор стрижей не очень высокого качества. Летая в помещении, перегороженном пластмассовыми трубками толщиной 8 мм или металлическими прутьями чуть меньшего диаметра, птицы нередко натыкались на препятствия. Деревянные палки толщиной 10 мм или двухмиллиметровую проволоку, хуже отражавшие звук, они уже почти не замечали.

Там, где гнездятся саланганы, довольно шумно. По мере того как становится темнее, щелчки сливаются в сплошной треск. В этом хаосе звуков быстро летящая птица должна уловить эхо собственных щелчков. Как они это делают, ученые пока не знают. Детальный анализ спектрального состава щелчков позволяет предположить, что каждая птица имеет свой голос, не похожий на сотни тысяч голосов своих собратьев.

Возможно, поэтому они легко узнают эхо от собственных щелчков, как мы узнаем по голосу друга.

Эхолокация – врожденная способность, но проявляется она лишь у взрослых. Пока птенцы малы, они не в состоянии производить щелчки. Лишь незадолго до вылета из гнезда они пробуют крылья, а заодно и свои голосовые возможности.

Получив с помощью звукового зондирования представление об окружающей обстановке, птенец в счастливый для родителей день срывается с гнезда и больше в него не возвращается.

С вылетом птенцов семья распадается. Молодые птицы с первых дней живут самостоятельно. Им не приходится учиться летать, ловить насекомых, пользоваться локационным аппаратом – эти способности саланганы получают в наследство от своих родителей.

Способностью к эхолокации, вероятно, обладают и другие птицы. Под подозрением находятся кулики. Когда кроншнепам приходится лететь в тумане, они издают особые звуки, которые в других ситуациях никогда не производят. Предполагают, что птицы ориентируются с помощью возникающего при этом эха.

Весьма вероятно наличие эхолокации у кайр. Многие из них на зиму не улетают на юг, а откочевывают к северу и зимуют на незамерзающих полыньях, причем отлично переносят зимовку. Ученые пока не знают, как в темноте арктической ночи они находят и ловят корм – живую рыбу и ракообразных. Возможно, в воде много ночесветок – одноклеточных светящихся организмов. Потревоженные движением воды, они вспыхивают на миг яркой искоркой, обозначая путь плывущего существа. Если не светящиеся организмы, что еще, кроме эхолокации, помогает кайрам добывать в темноте корм?

В локации заподозрены и чайки. Самыми прелестными из них, утонченно неповторимыми являются розовые чайки. Всю зиму они проводят где-то в океане. О том, как они там живут, как находят пропитание во мраке полярной ночи, зоологи почти ничего не знают. Никто не слышал, чтобы чайки издавали звуки, напоминающие локационные посылки, но это совершенно ни о чем не говорит. Ведь многие животные пользуются в этом случае не слышимыми для человека ультразвуками. Почему не допустить, что розовые чайки следуют их примеру?

Не менее розовой привязана к арктическим льдам белая чайка. Дословный перевод на русский язык ее латинского названия – «льдолюбивая, цвета слоновой кости». Локационных сигналов у белой чайки пока не обнаружили, но ведь никто и не пытался их обнаружить.

Сухопутные животные в процессе эволюции постепенно совершенствовались в эхолокации. Как известно, наибольших успехов добились летучие мыши. Эхолокатор позволяет им прекрасно ориентироваться в ночном мраке, быстро летать, не боясь наткнуться на препятствие, обнаруживать крохотных насекомых и ловить их на лету. Но не будем останавливаться на летучих мышах. Об эхолокации этих животных уже написано немало. Эта книга – об обитателях океана. Давайте посмотрим, какие заявки на изобретения в области эхолокации представили животные, обитающие в воде.