6 років тому
Немає коментарів

Sorry, this entry is only available in
Російська
На жаль, цей запис доступний тільки на
Російська.
К сожалению, эта запись доступна только на
Російська.

For the sake of viewer convenience, the content is shown below in the alternative language. You may click the link to switch the active language.

Только в самой прозрачной воде свет проходит по прямой такое расстояние, что можно различать объекты, удаленные более чем на несколько футов. Дневной свет на много не доходит до дна океана, хотя в океанских глубинах, во­преки распространенному мнению, нет полного мрака. Недавно океанографы установили, что в воде имеется мно­жество светящихся животных; достаточно чувствительный люксметр, погруженный на глубины, куда солнечный свет уже не проникает, может зарегистрировать вспышки света, испускаемые этими животными. Однако во многих реках и озерах муть, взвешенная в воде, ограничивает ясную ви­димость несколькими сантиметрами даже в дневное время. И все же великое множество рыб и других водяных существ живет активной жизнью в водах, в которых почти совсем нет видимости. Поэтому неудивительно, что некоторые из них стали применять звук в качестве средства связи и ориентировки, так как звук распространяется в воде на более далекие расстояния, чем свет.

‘Обычно мы представляем себе воды морей, глубоких рек и озер совершенно безмолвными (по крайней мере там, куда не проникли еще моторные лодки!), и многие даже не пред­полагают, что рыбы и китообразные обладают слухом. Дело в том, что наш собственный слуховой механизм рассчитан главным образом на пользование им в воздухе, а в воде ра­ботает плохо. В воздухе наши уши способны воспринимать столь слабые звуки, что они уже приближаются к уровню шумов, создаваемых беспорядочным движением молекул воздуха. Барабанная перепонка и цепь слуховых кос­точек и упругой ткани, передающие звуковые волны нашему внутреннему уху, великолепно приспособлены для приема звуковых волн, приходящих из воздуха, но для приема их из воды они мало пригодны. Когда мы все же слышим звуки под водой, то значительная часть акустической энергии не­посредственно переходит из воды через ткани тела (в зна­чительной мере также состоящего из воды) к чувствительным участкам внутреннего уха, где малые колебания возбуж­дают слуховой нерв.

Звуковые волны с трудом переходят из воздуха в воду и из воды в воздух. Граница раздела между газом и жидкостью ставит почти непроницаемый барьер для звука, и свыше 99% звуковой энергии отражается от этой границы. Иначе говоря, звуковые волны, идущие из воздуха, почти полно­стью отражаются от поверхности воды вверх, а подводный звук так же хорошо отражается от этой поверхности вниз. Даже нырнув в воду, мы не слышим так хорошо, как рыбы. Вот почему мы так редко замечаем звуки, издаваемые не­которыми рыбами и китообразными, хотя рыбаки и китоловы в течение веков знали об этих звуках. Даже биологи не сразу осознали, что рыбы обладают способностью слышать под­водные звуки. А между тем внутреннее ухо рыбы в основном похоже на наше. Хотя звуковые волны достигают органов слуха у рыб другими путями (не через заполненные возду­хом каналы,  как у нас,  а через самое тело рыбы), они возбуждают слуховые нервы примерно так же, как и у чело­века. При частотах ниже 1000 гц звуковая энергия, которую еще может услышать полосатая зубатка, даже мень­ше, чем минимальная энергия, обнаруживаемая челове­ческим ухом. Эта область частот включает диапазоны мно­гих музыкальных инструментов и основную высоту чело­веческого голоса. Правда, к звукам более высоких частот рыбы менее чувствительны, чем мы, но их слух ни в каком существенном отношении не хуже, чем у наземных животных.

Однако возможность воспринимать подводный звук мало связана с вопросом, как обучить слепых людей пользоваться эхо для получения сведений об окружающих предметах. Имеются лишь косвенные указания на то, что некоторые виды рыб, возможно, пользуются эхо. Более близкие нам морские млекопитающие — киты и дельфины — имеют мозг почти так же высоко развитый, как и наш. Их мозговые полу­шария соперничают с нашими и по размерам и по сложности структуры. У дельфинов, по размерам не превосходящих человека, чрезвычайно хорошо развито внутреннее ухо, а также слуховые области в мозгу. Их нельзя также назвать безгласными существами. Как только появилась аппара­тура, преобразующая подводные звуки в звуки, слышимые в воздухе, обнаружилось, что дельфины положительно болт­ливы! «Словарь» этого животного велик и состоит из визга, свиста, хрюканья, скрежета и щелканья. Рыбакам и китоло­вам время от времени случалось слышать некоторые из этих звуков, однако только во время последней войны усовершен­ствование и широкое применение аппаратуры для подвод­ного подслушивания позволило выявить все огромное раз­нообразие звуков, издаваемых морскими млекопитающими. Возможно, что многие из этих звуков служат дельфинам для сигнализации друг другу, но некоторые звуки явно используются ими для эхолокации.

В последнее время проводились опыты над дельфинами, помещенными в одиночку в небольших прудах или опытных бассейнах, например в больших морских аквариумах Фло­риды и Калифорнии. Оказалось, что дельфины способны об­ходить на большой скорости установленные в бассейне пре­пятствия, даже если их устанавливали в самые темные ночи.   Обходя   препятствия,    дельфины   издают  разного рода звуки, главным образом в виде слабых щелчков. Вначале эти звуки оставались незамеченными, так как они маскировались случайными шумами в пруду. Обычно дель­фины обитают в открытом океане, но некоторые более мел­кие виды их встречаются в мутных реках, например в Ама­зонке (Южная Америка) и в Ганге (Индия). Этим дельфинам зачастую приходится пробираться между подводными пре­пятствиями, например между упавшими в воду бревнами и деревьями. Даже виды, живущие в открытых водах, не пре­рывают свою деятельность ночью. Все виды дельфинов пи­таются рыбой, которую они добывают, гоняясь за ней боль­шей частью при плохом освещении, при видимости, не пре­вышающей нескольких сантиметров. Поэтому неудивитель­но, что наиболее поразительные достижения в подводной эхолокации были проявлены голодными дельфинами при поимке рыбы.

В неволе дельфинов обычно кормят мертвой рыбой, ко­торую им бросают в бассейн. Они скоро научаются плыть прямо по направлению к всплеску, в каком бы месте они в этот момент ни находились. Можно было бы подумать, что голодный дельфин просто локализует громкий всплеск воды, который он научился связывать с пищей. Однако двое внимательных экспериментаторов, ВильямШевилл и его жена Барбара Лоренс-Шевилл, работавшие в 1955 г. в Вудсхольском Океанографическом институте, заметили, что дельфины находили эхолокационным способом небольшие куски пищи, помещаемые в бассейн без всякого шума. Животное проводило много времени в поисках пищи по всему пруду и при этом издавало слабые звуки, похожие на поскрипывание, которые удалось уловить лишь при помощи чувствительной аппаратуры для подводного подслушивания. Этих звуков не мог услышать ни человек, стоявший на берегу пруда, ни пловец, голова которого находилась под водой. Звук со­стоял из последовательности щелчков, повторяемых с раз­личной частотой, иногда так быстро, что бы слышен только режущий ухо скрежет или жужжание. Шевилл и Лоренс предположили, что дельфин прислушивается к эхо, отражающемуся от рыбы. Они попытались выяснить, может ли дельфин при помощи эхолокации обнаружить и распознать небольшую мертвую рыбу, и если может, топриблизительно на каком расстоянии. Для того что­бы исключить видимость, они часто работали темными ночами.

Но и без того вода в маленьком пруду, диаметром всего около 20 мвзбаламученная непрерывным плаванием дель­фина, превращалась в совершенно мутную жижу. Погру­женная в воду на глубину около 60 см ярко окрашенная металлическая пластинка становилась невидимой даже при солнечном свете.

Когда кто-нибудь, сидя в лодке, привязанной к берегу, держал неподвижно мертвую рыбку на глубине в несколько сантиметров под водой, дельфин научался приплывать к ней, издавая все время свое «поскрипывание», и схватывать добычу. Чтобы точнее определить расстояние, на котором дельфин еще обнаруживал рыбу, от лодки перпендикулярно к берегу была протянута рыбачья сеть, как это изображено на рис. 1. Сеть выдавалась в воду на 2,4 ми уже на несколь­ко большем расстоянии дельфин должен был решить, по какую сторону сети ему плыть к лодке, чтобы найти ожида­емую пищу. Приманку опускали в воду то с одного конца лодки, то с другого, попеременно, но без правильного по­рядка чередования; однако если приманки под водой не было, то даже в темную ночь дельфин почти никогда не под­плывал к берегу ближе, чем до конца сети. Если дельфин, проплывая мимо лодки, не издавал своего «поскрипывания», то он не приближался, даже когда рыба была погружена в воду.

Расположение сети и лодки в опытах Шевилла и Лоренс при изучении эхолокации у дельфинов

Расположение сети и лодки в опытах Шевилла и Лоренс при изучении эхолокации у дельфинов

В своих наиболее показательных опытах Шевилл и Ло­ренс сидели на противоположных концах лодки, стоявшей на якоре, и каждый из них держал в вытянутой руке рыбу, в то время какнекормленный дельфин плавал мимо них в темной мутной воде. Время от времени то один, то другой экспериментатор осторожно и бесшумно опускал в воду 15-сантиметровую рыбку, едва погружая ее. Если голодный дельфин, проплывая мимо, издавал свое «поскрипывание», то обычно он приплывал, чтобы схватить добычу. В трех случаях из четырех дельфин правильно выбирал сторону сети, хотя он привык примерно одинаково часто получать пищу с обоих концов лодки.

Этот эксперимент и другие опыты показали, что дельфин умеет не только обнаруживать отдельные эхо своих звуков от таких малых объектов, как 15-сантиметровая рыбка, но, что еще удивительнее,— отличать эти эхо от всех других, отраженных от дна пруда, поверхности воды, от берега, сети, дна лодки, — не говоря уже о камнях и водной рас­тительности.

Если дельфин при помощи эхолокации может обнару­жить 15-сантиметровую рыбу, то разве не сможет слепой человек воспринять эхо от лежащих на полу или на столе предметов таких же размеров? Целый ряд факторов даже ставит дельфинов в менее благоприятное положение. В воде скорость звука в четыре с половиной раза больше, чем в воз­духе, так что в воде разности времен прихода эхо от объек­тов, расположенных на различных расстояниях, гораздо меньше, чем в воздухе, и поэтому эти объекты должно быть соответственно труднее отличать друг от друга. Далее, для звуковых волн тело рыбы представляет собой среду, очень похожую на воду, и большая часть энергии подводного зву­ка, падая на водоподобное тело рыбы, проходит сквозь него так, как если бы рыбы вовсе не было. С той же физической задачей мы сталкиваемся и в случае тела и слухового аппа­рата дельфина, который также почти «прозрачен» для под­водного звука; взаимодействие звуковых волн с различными частями тела дельфина мало. В опытах Шевилла и Лоренс дельфин, вероятно, воспринимал эхо не от тела 15-сантимет­ровой рыбки, а от ее маленького плавательного пузыря, на­полненного воздухом и отражающего звук примерно так же, как и пузырек воздуха. Однако подробное рассмотрение всех физических свойств подводного звука, имеющих важное значение для эхолокации, столь искусно применяемой дель­финами, завело бы нас слишком далеко.

Можно было бы попытаться объяснить точность, с кото­рой дельфин обнаруживает эхо от рыб, следующими двумя факторами: широким диапазоном частот издаваемых им звуков и диапазоном частот его слухового восприятия. Дей­ствительно, опыты показали, что дельфин слышит звуки, частоты которых простираются от 150 гц до 150 000 гцВозможно, что в действительности пределы слышимости еще шире, но аппаратура не позволяла производить измере­ния за этими границами. Длина волны звука с частотой 150 000 гц в воде, где скорость звука в 4,5 раза больше, чем в воздухе, короче длины волны самого высокого тона, нормально воспринимаемого человеком. Вряд ли кто-либо, кроме маленьких детей, может настолько хорошо слышать частоты, превышающие 15 000 гцчтобы по их эхо судить о присутствии тех или иных предметов. Однако преимуще­ство этого десятикратного повышения порога воспринимае­мых частот в значительной степени обесценивается увели­чением длины волны звука в воде. В итоге следует ожидать, что, даже учитывая меньшие длины звуковых волн в эхолокационном наборе дельфина, его преимущество перед сле­пым человеком не превышает примерно двукратного. Отсюда следует, что своим превосходящим мастерством в искусстве эхолокации, которую (как увидим в главе 6) пытаются при­менять и слепые, дельфин обязан не длине волны, а каким-то другим факторам. Возможно, что дельфины научились обра­щать больше внимания на эхо, а возможно также, что за свою длительную эволюционную историю они развили слу­ховой аппарат и мозг в сторону лучшего приспособления (хотя мы и не знаем, в каком именно отношении) для выде­ления нужных им эхо из сложной смеси звуков, которые бомбардируют их уши.