4 года назад
Нету коментариев

До сих пор мы рассматривали эхо как более или менее изолированные звуки, которые можно рассматривать каж­дый в отдельности. Конечно, мы учитывали, что слабое эхо может   оказаться  замаскированным   более   сильным исходным звуком. Опыты, описанные в гл. 3, показали, что если эхо следует через малую долю секунды после гром­кого резкого щелчка, то наш слух его не воспринимает. Ле­тучие мыши, безусловно, умеют лучше нас отделять эти эхо от исходных звуков. Опыты Шевилла и Лоренс показали, что дельфин также может обнаружить эхо от маленькой рыбешки, несмотря на наличие мешающих громких эхо от дна пруда, поверхности воды и берегов, лежащих всего на несколько футов позади этой малой цели. Но мастерство летучих мышей превосходит все, о чем говорилось до сих пор. Гоняясь за насекомыми, они воспринимают более слож­ную смесь звуков, чем исходный сигнал и одиночное эхо от данного насекомого, имеющее ту же форму волны при умень­шенной энергии. В эту смесь входит целый ряд эхо от всех объектов, расположенных в радиусе нескольких футов,— от грунта, от других насекомых, от каждого куста, ветки, ствола дерева, от листка или травинки. Многие из этих объ­ектов дают лишь слабые эхо, но ведь эхо от насекомого также имеет малую интенсивность, и если летучая мышь его слышит, то она должна воспринимать и все остальные эхо. Каким же образом летучая мышь отличает один вид слабых эхо от всех других? Как улавливает она разницу между эхо, обозначающим пищу, за которой нужно по­гнаться, и эхо, обозначающим препятствие, которого нуж­но избежать?

Если бы мы знали, каким образом летучие мыши так ис­кусно отличают слабые эхо, приходящие от насекомых, от мешающих эхо, приходящих с разницей по времени в малую долю секунды, то мы могли бы быстрее двигаться к решению задачи об ориентировке слепых людей, не говоря уже о конструировании приборов, которые могли бы ближе подой­ти к достижениям летучих мышей. К сожалению, это пока еще невозможно, но интересно оценить способность лету­чих мышей к такому различению звуков. Даже для летучей мыши это — трудная задача, и слабое эхо от проволочных препятствий менее искусно используется ими, если в пре­делах малой доли секунды приходит другое, более силь­ное эхо.

Например, в одном из наших опытов мы протягивали поперек летного помещения два ряда проволок: один ряд посреди помещения, а второй — на расстоянии 45 см от стены (рис. 12, стр. 66). В обоих рядах проволоки тянулись от пола до потолка, а расстояние между соседними проволоками составляло 30 смПри диаметре проволок 0,46 мм они представляли трудно обнаруживаемый отражатель эхо, но при большом числе полетов через средний ряд проволок ле­тучим мышам удавалось избежать столкновений в среднем в 91% случаев. Если еще принять во внимание, что почти все столкновения были лишь легкими соприкосновениями кончиков крыльев с проволокой, вызванными не вполне своевременным взмахом крыла, следует признать это зна­чительным   успехом.

Когда те же животные не только пролетали сквозь сред­нее заграждение, но и продолжали свой полет дальше через крайний ряд, то успешность обхода препятствий ухудшалась и для ряда, расположенного на расстоянии 45 см от стены, составляла уже только 58%. Такой результат обусловлен, вероятно, гораздо более сильным эхо от стены. Для того что­бы разобраться в том, что здесь происходит, обратимся к рис. 14, где изображены графики звуков, достигающих ушей летучей мыши за малую долю секунды, считая от ис­пускания исходного звука до прихода нескольких эхо. Верхний график А соответствует полету вблизи среднего ряда проволок, когда летучая мышь обнаруживает препят­ствие и избегает его. График В относится к проволокам того же диаметра, но расположенным на расстоянии 45 см от стены. График С относится к другому опыту, в котором диаметр проволок вблизи стены был увеличен до 1,07 ммДля., случая С летучая мышь избегала препятствия почти так же успешно, как и в случае проволок диаметром 0,46 ммнатянутых посреди помещения (А): доля удачных полетов составляла 88%. В естественных условиях летучая мышь будет следить за отражениями звука от насекомых, а не проволочек, а помехами будут эхо от грунта, стволов и веток деревьев. Они вызовут более сложные и более длительные эхо, чем стена летного помещения, но ни одна составляющая этого сложного эхо не достигнет силы одиночного отражения от большой стены. График D рис. 14 относится к подобному случаю, причем при его построении принималось, что неко­торые измешающих эхо приходили от объектов, располо­женных ближе, чем преследуемое насекомое. Так будет, когда, как это часто случается, летучая мышь охотится среди густо растущих деревьев, где такиемешающие эхо маскируют важное для животного эхо от насекомого.

Схематическое изображение сигнала летучей мыши и его эхо в летном помещении

Схематическое изображение сигнала летучей мыши и его эхо в летном помещении

Уменье летучих мышей ловить по насекомому через каж­дые несколько секунд свидетельствует об их способности не только воспринимать эхо от насекомых, но и выделять их из мешанины других эхо, являющихся помехами. Этот процесс был изучен в лаборатории путем измерения эффек­тивности эхолокации летучих мышей при стандартизированных условиях опыта. Вместо того, чтобы наблюдать лету­чих мышей в лесу во время охоты за насекомыми, мы созда­ли в лабораторном летном помещении искусственные шумы, которые добавлялись  к эхо от проволок,   пола  и стен. Иначе говоря, мы пытались сбить с толку летучих мышей, «глуша» их сигналы. К нашему удивлению, из этого ничего не вышло, и эта неудача многое нам объяснила. Летучие мы­ши продолжали обходить препятствия из 1—2-миллиметро­вой, проволоки даже при самом сильном шуме, какой мы только смогли создать: громком свисте, перекрывавшем весь частотный диапазон сигналов ориентировки. Искусные зверьки избегали этих проволочных препятствий при шуме значительно более громком, чем эхо, так же хорошо, как и в тишине. В принципе этот случай можно было бы изобразить в виде пятого графика на рис. 14, но правильное изображение шумов совершенно затемнило бы изображение эхо от про­волок.

Есть, однако, пределы способности распознавания даже у самой искусной летучей мыши. При постепенном умень­шении диаметра проволок приходим к такому их размеру, когда летучая мышь уже перестает обнаруживать эхо от них. Минимальный обнаруживаемый размер при шуме боль­ше, чем при тишине. Для одного из видов летучих мышей минимальный диаметр в тишине составлял около 0,25мма при шуме возрастал до 0,5—0,7 мм, в зависимости от ин­дивидуальных свойств данной особи и ее состояния во вре­мя опыта.

Из приведенных примеров ориентировки при помощи эхо ясно, что летучие мыши и дельфины весьма умело лоцируют малые удаленные объекты. Более того, они делают это с такой точностью и быстротой, которая может быть объяс­нена только тем, что для них это — единственный способ добывать себе пропитание. Если летучая мышь будет пу­таться в своих эхо, то она останется голодной. Голод — мощ­ный побудитель к совершенствованию любого механизма или процесса, подверженного действию отбора. Биологи говорят здесь о естественном отборе — процессе, ответ­ственном за эволюцию растений и животных, в результате которой образовались их разнообразные и сложные виды. Это медленный, но исключительно действенный процесс, и летучие мыши и дельфины дают нам примеры результатов, достигнутых благодаря естественному отбору, который на протяжении миллионов лет усовершенствовал способность этих животных использовать эхо. Наконец, необходимо также уяснить себе, что возможность использования эхо летучими мышами и дельфинами требовала не только средств для создания звуков, вызывающих эхо. Для этих животных жизненно важно и умение отличать эхо, несущие необходи­мые сведения о пище, от смеси других, зачастую гораздо более громких звуков.

Не только летучим мышам и дельфинам удается отличать одну определенную часть сложного звука от других более громких компонент. Все животные, обладающие слухом, обладают и этой способностью различения, и во многих от­ношениях слух и мозг человека занимают здесь первое место. Когда мы слушаем речь или музыку, то мы отбираем для себя из сложной смеси непрерывно сменяющихся звуко­вых волн лишь малую существенную для нас часть. Слушая разговор, ведущийся на неизвестном языке, мы восприни­маем аналогичную толчею звуковых волн, но к ней у нас не оказывается ключа. Звуки шагов или писки мышей и их эхо — это тоже своеобразный язык. Он гораздо проще не­мецкого, китайского или английского, но человек, в ча­стности слепой человек, находит, что ему трудно на­учиться. А в то же время летучие мыши, по размерам не превышающие новорожденного мышонка, достаточно хо­рошо его понимают, чтобы ловить в темноте по десять комаров за одну минуту. Что же особенное кроется в крошечном мозгу летучей мыши, позволяющее ей понимать этот язык и открывающее ей эту библиотеку полезных све­дений? Пока еще никто не знает ответа. Мы не уверены да­же, что правильно ставим вопросы.

comments powered by HyperComments