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.
Пионеры гидроакустики
Изучение подводного мира долгое время отставало от изучения суши. Буквально до последних лет о жизни животных из подводного царства существовали весьма смутные представления. И как всегда, когда не хватало знаний, их подменяли догадками. Это в полной мере касалось и рыб. Как известно, академик И. П. Павлов, создатель учения о высших функциях мозга, в качестве подопытных животных использовал почти исключительно собак. Ю. Фролов первым из славной плеяды соратников великого физиолога занялся изучением рыб. Из его статьи, появившейся почти 40 лет назад, следует, что рыбы ужасно примитивные, глупые существа, не обладающие даже достаточно развитой памятью, так как условные рефлексы, выработанные у них сегодня, назавтра почти полностью угасают. Война не позволяла продолжить изучение рыб. Постепенно физиологи свыклись с ошибочным мнением Фролова. Не удивительно, что новые представления о поведении рыб, появившиеся 15 лет спустя в статьях молодой исследовательницы Н. Праздниковой, с трудом прокладывали дорогу к умам ученых. А она открывала все новые и новые секреты мозга рыб и так увлеклась, что время от времени с трибуны ученых собраний пыталась посеять в аудитории слушателей мысль, которая и ее слегка смущала, что порядочный карась башковитее иного пса. Правда, перейдя к исследованию собак, Праздникова больше к подобным мыслям не возвращалась.
Ее работы оставили заметный след в науке, и сейчас уже не возникает сомнений относительно наличия у рыб приличной памяти и известной сообразительности.
Аналогичная история произошла со слухом рыб. Долгое время считалось, что бессловесным созданиям "мира безмолвия" нечем слышать и нечего слушать. Как известно, рыбы не имеют такого обыденного для млекопитающих украшения, как уши. У рыб есть лишь внутреннее ухо, а ушные раковины и среднее ухо, в том числе барабанная перепонка, отсутствуют.
Нехватка важнейших блоков звуковоспринимающей системы и привела к представлению, что слух у рыб не развит и звуки не имеют для них биологического значения.
Наблюдения рыбаков и результаты несложных опытов, проведенных учеными 200–250 лет назад, свидетельствовавшие о том, что рыбы слышат, почему-то во внимание не принимались. Более поздние эксперименты были поставлены весьма неквалифицированно и дали отрицательный результат.
Видимо, осуществлявшие их ученые не учли значительного ослабления звуковых волн на границе двух сред при переходе их из воздуха в воду, и поэтому рыбы не могли слышать использовавшихся в эксперименте звуков. Лишь специальные эксперименты, выполненные три-четыре десятилетия назад, реабилитировали слух рыб. Они прекрасно слышат низкие звуки от 50 до 2000–5000 Гц, а по чувствительности к звукам, лежащим в диапазоне 500–1000 Гц, слух рыб не уступает слуху млекопитающих.
Кроме внутреннего уха, для восприятия колебаний давления и движения воды у рыб имеются органы боковой линии.
Этими механорецепторами владеют и другие истинно водные животные – миноги и наиболее примитивные амфибии. У древних обитателей подводного мира чувствительные клетки боковой линии, имеющие волосок, видимо, располагались продольными рядами прямо на поверхности тела. И до сих пор подобную боковую линию сохранили миноги и колюшки.
В процессе эволюции органы боковой линии совершенствовались. У химер и низших акул чувствительные волосковые клетки залегают в желобке, а у подавляющего большинства современных рыб собраны в почкообразные группы и спрятаны в каналы, которые соединяются с окружающей средой короткими мини-колодцами. Каналы заполнены слизью. Тела чувствительных клеток вмонтированы в стенки канала, в его просвет выступает лишь волосок. Два основных канала проходят вдоль боковых поверхностен тела (отсюда и название), а на голове распадаются на надглазничные и подглазничные, каналы нижней челюсти и жаберных крышек.
Биологи лишь в начале нашего столетия поняли функциональное значение органов боковой линии. Оказалось, что волосковые клетки реагируют на движение воды. Ее токи, сдвигая в каналах слизь или воздействуя непосредственно на волоски, сгибают их, и те, действуя как рычаги, возбуждают клетку.
Органы боковой линии являются рецепторами дистанционного осязания. Они помогают рыбам ориентироваться в характере течений и обнаруживать движущиеся объекты. Любое существо, передвигающееся вблизи рыбы, вызывает хотя бы небольшое движение воды и тем самым обнаруживает себя.
Рыбаки неоднократно вылавливали хищных рыб, полностью лишенных зрения. К всеобщему удивлению, они оказывались хорошо упитанными. Наблюдения в аквариуме за слепыми щуками показали, что хищницы великолепно чувствуют приближение мелких рыб и хватают их почти без промаха, а на мертвую неподвижную рыбу не обращают никакого внимания.
Они обнаруживают любой движущийся объект и с одинаковым проворством кидаются на карандаш, чайную ложку или руку экспериментатора. Когда с помощью трубочки в щуку под водой направляли струйку воды, рыба вхолостую щелкала челюстями. Нетрудно убедиться, что информацию о подводных происшествиях доставляют хищнице органы боковой линии. Стоит тщательно их выжечь – и щука не только карандаш, не заметит и упитанного нахального карася. Чувствительность боковой линии феноменальна, рыбы замечают движение стеклянного волоска толщиной 0,25 мм.
Тритоны и другие саламандры – хищники. Органы боковой линии, наиболее развитые у них на голове, помогают им обнаруживать в воде мелких животных. Очень чувствительны они у африканской водяной лягушки хенопсуса. Замечая малейшие движения воды, хенопсусы обнаруживают мелких насекомых и червей на расстоянии 10 см.
Вероятно, животные широко пользуются движением воды для общения между собой. Тритоны, обольщая самок, энергично работают своими роскошными хвостами. Для их подруг бешеная пляска водяных струй – такая же любовная серенада, как песня соловья для его серенькой скромной супруги.
Самцы живущей в Северной Америке крупной саламандры – аллегамского скрытожаберинка осенью строят под камнями и скалами гнезда и танцами завлекают готовых к икрометанию самок. Аналогичным образом ведут себя семирсченские лягушкозубы из горных ручьев Джунгарского Алатау и дальневосточный когтистый тритон. Они прикрепляют где-нибудь на видном месте сперматофор (слизистый мешочек, наполненный сперматозоидами) и поджидают самок, привлекая их своими неистовыми плясками, иными словами – широковещательными вихрями-призывами. Руководствуясь полученной информацией, самка находит сперматофор и прикрепляет к нему парный икряной мешочек.
Нелегко обзавестись потомством и рыбам. Оболочки выметанных икринок под воздействием воды почти мгновенно, за 20–40 с, становятся непроницаемыми для сперматозоида. Чтобы за отпущенные природой мгновения произошла встреча икринки со сперматозоидом, чтобы течение не успело унести облачко молок, действия самцов и самок должны быть строго согласованы. Обмен информацией происходит на языке водяных струй. Самцы, ухаживая за самками, усиленно бьют хвостом, подавая сигнал к началу икрометания. Команды самца нетрудно имитировать. Двигая стеклянной палочкой около хвоста колюшки, можно заставить созревшую самку откладывать икру. Весной самке лосося, не нашедшей партнера, случается ошибаться, приняв за самца вибрирующее весло каноэ, и, откликнувшись на призыв, приступить к икрометанию.
Рыбы широко пользуются дистанционным осязанием. Оно для них более необходимо, чем зрение. Заядлые рыбаки знают, что при ловле щук не имеет значения, как выглядит блесна, – достаточно, чтобы она просто поблескивала в воде. Гораздо важнее, как она движется и вибрирует. Дистанционное осязание одинаково необходимо и для хищных рыб, и для вегетарианцев. Первым оно сообщает о приближении добычи, вторых предупреждает об опасности.
Обнаружение подвижных предметов – это пассивная локация. Рыбы оказались первыми животными, попытавшимися овладеть активной локацией. Им это удалось. Ученые уже давно заметили, что слепые рыбы способны обнаруживать неподвижные предметы, правда, только достаточно крупные.
Они не натыкаются на подводные камни, коряги, отлично чувствуют и дно, и поверхность воды. В аквариуме они ведут себя более осмотрительно, чем зрячие рыбы, и не натыкаются на его прозрачные стенки. Видимо, зрячих зрение иногда подводит. Активная локация основывается на том, что при движении в воде любой предмет вызывает ее волнообразные колебания.
Волны давления, распространяясь впереди плывущей рыбы, движутся гораздо быстрее нее. Они первыми докатываются до встречных предметов, отражаются от них, возвращаются назад и улавливаются волосковыми клетками органа боковой линии. Для морских глубоководных рыб, живущих в вечном мраке океанской бездны, активная локация имеет огромное значение и полностью заменяет зрение. В толще воды, где нет никаких предметов, кроме живых существ, легко анализировать окружающую обстановку, а достоверность полученной информации может быть очень высокой. Не случайно у глубоководных рыб боковая линия развита лучше, чем у живущих на мелководье.
Ориентация с помощью отраженных волн была особенно важна для древних водных животных. В те далекие времена водоемов с прозрачной водой на нашей планете, видимо, было немного. Так миноги и рыбы стали пионерами гидроэхолокации, первыми прибегнув к помощи проказницы феи, так жестоко наказанной разгневанной Герой.
Киты-акустики
Мелодии океана
Гидроакустика – относительно молодая наука. Ее развитие нередко подстегивали войны. Мысль о перспективности гидроакустической разведки возникла у Леонардо да Винчи почти пять веков назад. Он произвел первые в мире эксперименты по обнаружению вражеских кораблей путем прослушивания возникающих при их движении подводных шумов и создал первые приспособления для гидроакустических исследований.
До начала второй мировой войны гидроакустика была слабо развита, а биологическая акустика еще только зарождалась. Ученые не успели даже бегло изучить звуки океанских глубин. Однако уже было известно, что многие обитатели "мира безмолвия" – весьма шумные существа, но издаваемые ими звуки не привлекали особого внимания. Военные гидроакустики знали о них до обидного мало, а знание биологических шумов оказалось важнее, чем думали в мирное время.
Это уже отчетливо ощутило командование англо-американского флота, ведшего тяжелые бои с японскими агрессорами.
Происхождение многих шумов, возникающих в наушниках гидрофонов, было трудно определить. Нередко звуки, производимые стаей рыб, принимали за шум судовых двигателей.
Сколько раз расшумевшиеся косяки рыб давали повод для объявления боевой тревоги! Ложные тревоги чаще всего случались в сумерках. В это время некоторые рыбы поднимаются из глубины и крупными стаями подходят к берегам. Большая и дружная стая производит такую какофонию звуков, что заглушает даже шум судов. Никто и не подозревал, что молчаливые рыбы могут создать такой грохот и скрежет. Акустики были уверены, что перед ними враг. Наибольшую известность получил переполох в Чесапикском заливе весной 1942 года.
Гидроакустики службы береговой охраны обнаружили сильный подводный шум. Только работа двигателей множества подводных лодок могла вызвать подобную акустическую бурю. Немедленно была дана команда всем подразделениям приготовиться к бою с немецким десантом. Бой не состоялся. Военная разведка, как ни старалась, не смогла обнаружить ни одного вражеского корабля, ни одной подводной лодки. Тревога оказалась ложной.
Для повышенной подозрительности у союзников было достаточно оснований. Весной 1942 года немецкие и японские подводные лодки рыскали повсюду. Они выходили в море целыми отрядами. Немцы называли подобные соединения "волчьими стаями". Субмарины гроссадмирала Деница были снабжены шноркелями – длинными трубами с головкой на конце, предназначенными для забора воздуха и выброса выхлопных газов. Выставив ее из воды, лодка могла идти на небольшой глубине, невидимая даже днем. Командование частей береговой обороны постоянно находилось в нервном напряжении, уверенное, что с наступлением темноты на них в любой момент могут напасть вражеские миноносцы и подводные лодки. А враг действительно совершал дерзкие налеты.
Трагически погиб крупнейший корабль британского флота линкор "Ройял Ок". Он был потоплен немецкой субмариной в собственном доме, в святая святых британского флота – главной военно-морской базе Скапафлоу. Осуществить дерзкую операцию помогли вражеские акустики. Осторожно подобравшись ко входу в гавань, лодка дождалась английского транспортного судна, возвращавшегося на базу. Внимательно вслушиваясь в шум его машин и повторяя все маневры транспорта, подводная лодка пробралась в гавань и, выпустив торпеды, ушла в море, воспользовавшись растерянностью англичан.