Очень хороший слух у акул. Шум, издаваемый косяком рыб, эти хищницы слышат за три километра!
В Амазонке и ее притоках водятся хищные и кровожадные рыбы — пираньи, снискавшие себе дурную славу. Эти чуткие хищницы мгновенно собираются не только на запах крови, но и на шумы и всплески воды, вызванные людьми или животными.
Воспроизводя определенные рыбьи сигналы, люди могут использовать их не только для лова, но и для помощи рыбам, оберегать их от опасностей. Во время хода рыбы по рекам много ее гибнет в турбинах гидроэлектростанций. Чтобы она не шла туда, можно воспроизводить сигналы тревоги, направляя ее тем самым в специальный рыбоход.
Иногда людям приходится производить взрывные работы под водой, например для сейсмической разведки. При этом также много рыбы гибнет. Чтобы рыбу уберечь, нужно вывести ее из опасной зоны. Для этого к месту взрыва обычно подходит катер с магнитофоном, на ленте которого записаны голоса хищных рыб. Опустив динамик в воду, включают магнитофон. Услышав голоса своих врагов, мирные обитатели водоема мгновенно покидают опасную зону.
Способность рыб улавливать различные звуки используют и работники прудового хозяйства. В прудах, где разводят и подкармливают карпов, эти рыбы при скрипе уключин и всплесках воды, поднятых веслами, сплываются к лодке, везущей корм. Наблюдения показывают, что рыбы могут слышать шаги человека, идущего по берегу, звон колокольчика, выстрелы и многие другие шумы. Выходит, что правы настоящие рыбаки-знатоки, которые у воды разговаривают только вполголоса.
Сотрудники Уральского отделения Сибирского научно-исследовательского института рыбного хозяйства считают, что шумы стали одной из причин уменьшения количества рыбы в ряде водоемов Урала. В озере Таватуе язь совсем исчез. Не из-за усиления ли шумов? И только ли в одном этом озере?
Не случайно ихтиологи и работники рыбоохраны настоятельно рекомендуют соблюдать на реках и озерах тишину во время нереста рыбы в целях создания покоя для нерестящейся рыбы в период икрометания и запретить катание на моторных лодках на водохранилищах, озерах и нерестовых участках рек. Рекомендуется также соблюдать тишину и не пугать рыбу в старицах, заливных озерах и других водоемах. Такие практические меры рыбоохраны можно только приветствовать.
Много лет назад, будучи еще практикантами-зоологами, мы с товарищами нашли в лесу дерево с дуплом. Внутри него слышались возня и писк.
«Летучие мыши», — определили мы, и, дождавшись вечерних сумерек, снова пришли к дуплу: уж очень хотелось поймать летучую мышь. Подставив к отверстию дупла большой марлевый сачок, мы начали стучать по дереву. Летучие мыши, испуганные шумом, как по команде устремились вон из дупла. Многие из них прорвались на свободу, но десятка два оказалось у нас в сачке. Какую же радость испытали мы, обнаружив среди них несколько самок с детенышами! Маленькие, голенькие, темно-розового цвета, еще слепые, прочно присосавшись к соскам и прицепившись коготками задних лапок к покрывающему живот меху, мышата висели на матери, прижавшись к ее телу. У большинства самок было по одному детенышу, а у одной — два. Нам стало жаль этих замечательных зверьков, и мы выпустили их. Мыши одна за другой вылетели из ящика и тотчас же скрылись среди деревьев.
На территории СССР обитает 39 видов летучих мышей (всего их на земле около 800 видов). Все они — насекомоядные. В средней полосе европейской части нашей страны встречаются рыжая вечерница, нетопырь Натузиуса, нетопырь-карлик, усатая ночница, малая вечерница, кожан, прудовая ночница, ушан. Эти летучие мыши и птицы очень удачно дополняют друг друга, истребляя массу вредных насекомых. Только птицы вылавливают их днем, а летучие мыши — вечером и ночью.
По вечерам летучие мыши вылетают на охоту. С быстротой молнии проносятся они на лесных полянах и возле домов в селениях, окруженных зеленью садов. На лету ловят комаров, мошек, ночных бабочек, жуков. Истребляют они и майских жуков, усачей, медведок, точильщиков, листоверток, бражников, совок и других вредителей леса и сельскохозяйственных культур. Люди, издавна наблюдая за тем, как ловко летают летучие мыши ночью, не наталкиваясь на ветви деревьев, провода, столбы, строения, пытались выяснить секрет такой точности полетов. Думали, что у них хорошее зрение. Оказалось, нет. Зрение у них плохое, да мыши им и не пользуются. Ученые проводили опыты, которые показали, что летучие мыши с закрытыми глазами и даже ослепленные летают, как и зрячие, и вполне успешно ловят насекомых.
Что же заменяет летучим мышам зрение и помогает так хорошо ориентироваться в пространстве темной ночью?
Разгадать тайны уверенного полета летучих мышей помогло изучение принципа радиолокации. Оказалось, что во время полета летучие мыши издают гортанью особые ультразвуки, позволяющие им, подобно радарным установкам, обнаруживать предметы. Различие лишь в том, что радарные установки посылают в пространство электромагнитные волны (радиоволны), а летучие мыши — ультразвуки. Но и приборам, и летучим мышам находить объекты помогает эхо.
Эхо, по мифологии древних греков, — это нимфа, полюбившая прекрасного Нарцисса. От мук неразделенной любви она зачахла и высохла так, что от нее остался только голос, которым она могла лишь повторять окончание услышанных ею слов. Это — легенда. В физике же под эхом понимают отражение звуковых волн от какого-либо препятствия, направленное в сторону источника звука. Ультразвуки, испускаемые летучими мышами, возвращаются к ним обратно и позволяют как бы ощупывать пучками звуков окружающее пространство.
Летучие мыши издают ультразвуки с короткими паузами — от 5—20 до 60 сигналов в секунду. Многие летучие мыши издают ультразвуковые сигналы-импульсы не через рот, а через ноздри. Во время паузы мышь воспринимает отраженные от предмета звуки и таким образом ориентируется при полете. Чем быстрее летает мышь, тем больше вскриков она производит в секунду. По скорости отражения звуков от предметов, находящихся впереди, зверек мгновенно определяет расстояние до этого предмета или насекомого. Звуковые импульсы позволяют ему также определять, что перед ним находится: преграда или добыча. Преграду мыши мгновенно обходят, добычу — молниеносно хватают. Таким образом, летучие мыши пользуются своим эхолокатором для определения безопасности полета, обнаружения препятствий и добычи. Иначе говоря, локационный аппарат летучей мыши позволяет ей довольно точно различать отраженные сигналы от неподвижных препятствий и эхо от движущихся объектов. А ведь те и другие все время перемещаются по отношению к летучей мыши, находящейся в постоянном движении.
Импульсы-сигналы летучая мышь улавливает при помощи органов слуха. Если ей заклеить уши, она не сможет нормально летать и будет натыкаться на различные предметы. Теряет зверек ориентировку и в том случае, если заклеить только одно ухо: летучая мышь с заклеенными ушами не может улавливать отраженные звуки. Если зрячей летучей мыши закрыть уши и рот, она даже не попытается пуститься в полет: ведь перед вылетом она должна «прощупать» окружающее ее пространство, узнать, что там делается, свободен ли путь. Следовательно, голосовой аппарат и органы слуха объединены у летучих мышей в единую локационную систему. Более того, летучие мыши способны отличать свои сигналы от чужих ультразвуков. Ведь обилие своих звуков и звуков других летучих мышей создает довольно оглушительный ультразвуковой шум и гам, неслышный для человека, но весьма ощутимый для самих зверьков. Но у них и на этот случай есть приспособление — мышцы, закрывающие уши в момент испускания разведывательных (локирующих) ультразвуковых сигналов-импульсов.
Обладая великолепным слухом (они слышат, как шелестят крылья маленькой бабочки за десятки метров), летучие мыши не переносят дневного шума. Чтобы оградить себя от него, летучие мыши во время дневного отдыха складывают ушную раковину веером, как бы изолируя себя от внешнего мира.
Одно время ученые считали, что летучие мыши могут обнаруживать предметы величиной не менее двух миллиметров, т. е. около половины испускаемой ими ультразвуковой волны. Оказалось, однако, что своим эхолокатором летучая мышь в состоянии запеленговать даже микроскопически малый предмет диаметром всего в 0,1 миллиметра. И вот результат такой высокой точности: за 15 минут летучая мышь ловит не менее 175 москитов — примерно по одному насекомому каждые 5–6 секунд. Это в среднем. А в опытах ученых были зарегистрированы случаи, когда летучая мышь ловила двух насекомых в секунду. Заметим, что комары весят примерно 0,002 грамма, а вес извлеченной изо рта одной летучей мыши мошки составлял всего лишь 0,0002 грамма!
Ученые провели такой опыт. В дверь помещения, где жили летучие мыши, вставили крупноячеистую нейлоновую сетку с едва заметными нитями толщиной около 0,08 миллиметра. Такая преграда не смутила летучих мышей — они свободно пролетали через ячейки сети, не задевая ее нитей.
Среди летучих мышей есть и рыболовы. Живут они в тропических районах Америки. Летая низко над водоемом, зверьки с помощью своего эхолокатора обнаруживают добычу сквозь толщу воды и, затормозив полет, выхватывают рыбу длинными кривыми когтями задних лап. И ловят рыбу даже в мутной воде.
У природы свои законы. Совершенствуя органы нападения у одних животных, она совершенствует и органы защиты у других. Некоторые ночные бабочки снабжены своеобразными слуховыми органами, с помощью которых они улавливают ультразвуковые сигналы своих врагов — летучих мышей.
Установлено, что функцию таких органов выполняет у них особое перепончатое устройство (тимпанальный орган) между первым члеником брюшка и последним груди. На первый взгляд вроде и несложный «прибор»: крошечная впадина, затянутая снаружи тоненькой барабанной перепонкой, внутри — три микроскопически маленькие нервные клетки. Под действием звуковых волн мембрана колеблется, нервные клетки воспринимают эти колебания и передают в мозг насекомого тревожный сигнал. Во время опыта бабочка принимала сигнал, издаваемый мышью, на высоте шести и на расстоянии 30 метров от нее (звук воспринимается правым или левым органом, так что бабочка знает, в какой стороне враг). Приняв такой сигнал, она мгновенно отлетала в сторону и либо садилась или сразу падала, либо начинала летать по спирали, чтобы дезориентировать летучую мышь и затруднить преследование. Иногда бабочке удавалось спастись. Но более совершенное развитие локационного устройства в сочетании с большей скоростью полета обычно обеспечивает победу летучей мыши.
Бабочки обладают не только способностью к «контрразведке» — улавливанию ультразвуковых сигналов-импульсов летучих мышей. У некоторых из них, например у молей, есть и другие защитные приспособления. Одно из них — мягкий, пушистый покров, который слабо отражает ультразвуки (как бы гасит их) и делает бабочку почти «невидимой» для летучей мыши. Более того, некоторые бабочки при приближении врагов сами издают ультразвуки-щелчки того же, что и летучие мыши диапазона. Этим они создают помехи, сбивающие преследователей с правильного курса.
Если насекомоядные летучие мыши при поисках добычи издают ультразвуки различной частоты (от 45 до 90 килогерц), то их собратья, питающиеся плодами и ягодами, пользуются звуками меньшей интенсивности, но более высокой и постоянной частоты (до 150 000 импульсов в секунду). Так же поступают и крупные, кровососущие летучие мыши — вампиры, живущие в Центральной Америке и нападающие по ночам на людей, а также на лошадей и других животных. А вот собачей кровью вампирам удается полакомиться редко. Секрет заключается в том, что собаки способны улавливать ультразвуки, издаваемые вампирами. Лоцирующие импульсы вампиров они могут воспринимать даже во сне и, проснувшись, отгоняют кровососов. Сейчас в районах распространения вампиров люди поговаривают о том, чтобы обучать собак улавливать сигналы вампиров и предупреждать людей о приближении этих хищников.
Следует сказать, что летучим мышам, кроме ультразвуков, помогает ориентироваться в пространстве и осязание. Органом осязания у них служат летательные перепонки рук-крыльев. Воздух, толкаемый взмахами крыльев, движется, ударяется о различные предметы на пути, отражается от них и возвращается обратно. Летучие мыши ощущают эти ответные воздушные толчки и воспринимают их как сигналы о наличии препятствий и необходимости изменить маршрут.
Однако летучие мыши не всегда пользуются ультразвуковыми сигналами. В знакомой обстановке, где они давно уже своими эхолокаторами ощупали все предметы и знают их особенности, мыши летают, руководствуясь лишь памятью. После ночной охоты они возвращаются домой, как бы автоматически следуя по знакомому пути. Слух и зрение при этом не участвуют. Ученые подтвердили это экспериментом. Когда летучие мыши улетели на охоту, они закрыли щитом вход в их пещеру. Мыши, возвращаясь под утро домой, одна за другой с размаху ударялись о преграду. Если бы в это время действовал их ультразвуковой локатор, они без труда обнаружили бы препятствие.
При общении между собой летучие мыши пользуются не только ультразвуками, но и простыми звуками-сигналами. Австралийский ученый Джон Нельсон, изучавший жизнь и поведение летучих мышей, установил, что они способны издавать 22 условных звука-сигнала. В их числе звуки, которыми общаются между собой взрослые зверьки, самцы и самки, сигналы угрозы, а также звуки, которыми обмениваются мать и ее детеныши. Есть и сигналы опасности. У летучих мышей, обитающих в Австралии, есть, оказывается, обычай выставлять дозорного для охраны покоя колонии. Заметив что-либо подозрительное, он предупреждает членов своей колонии коротким, похожим на отрывистый звук кларнета криком.
Изучение способностей различных животных показало, что принцип эхолокации распространен в природе довольно широко. Его используют и многие животные, издающие обычные звуки в пределах частот, слышимых ухом человека.
В глубоких, темных пещерах островов Карибского моря и в странах Латинской Америки живет птица гуахаро (гвачаро). Величиной и расцветкой она похожа на большого ястреба. Вся жизнь этих птиц проходит в темноте. День они проводят в глубине пещер, а ночью вылетают на поиски пищи, которой им служат плоды тропических пальм. Летая в кромешной тьме по длинным извилистым ходам подземных пещер, гуахаро уверенно обходят все выступы и неровности стен — в этом им помогает эхо. При полете гуахаро издает частые, резкие и отрывистые крики в диапазоне около 7000 колебаний в секунду. По отражению звуков от препятствий птица узнает, где они находятся, а время возвращения эха указывает ей расстояние до них. Так как скорость распространения звука превышает скорость полета птицы примерно в 12–15 раз, то гуахаро при полете успевает «ощупывать» темные коридоры пещер своим эхолокатором и безошибочно совершать необходимые повороты и зигзаги.
Эхолокацию используют и обитатели пещер юго-восточной Азии — ласточки-саланганы, известные постройкой лепных гнезд из собственной, затвердевающей слюны. Есть и другие птицы, которым эхо помогает ориентироваться при полетах в темноте. Ученые установили, что кулики, козодои и некоторые певчие птицы, застигнутые в полете туманом или темнотой, проверяют свой путь, «ощупывая» землю. Издавая крики и прислушиваясь к эху, они узнают о высоте полета и препятствиях на пути. Способны к эхолокации некоторые насекомые, морские свинки, крысы, сумчатые летяги и даже обезьяны. Ученые высказывают также предположение, что акулы обладают специальной, превосходящей по чувствительности даже их хорошо развитое обоняние, локационной системой, помогающей им отыскивать жертву. Эхолокацией на высоких частотах пользуются лесные мыши, землеройки и некоторые другие животные.
Несколько лет тому назад газеты сообщали об интересном случае, который произошел на Черном море. Два товарища, совершив прогулку на баркасе, возвращались к берегу. В это время их нагнала стая дельфинов. Животные были возбуждены и явно старались привлечь внимание людей. Они подплывали к самым бортам баркаса, как бы приглашая людей следовать за собой. Люди повернули баркас и поплыли за дельфинами. Минут через пятнадцать они увидели пробковый рыбацкий буй, возле которого вода волновалась и ходила кругами. Оказалось, что на этом месте в куске мелкоячеистой сети-сельдевки, зацепившейся за якорный тросик, запутался небольшой дельфиненок. Дельфиненка освободили из плена, дали отдохнуть на дне баркаса, а когда он заплакал, — тоненько, по-заячьи, — выпустили в море и он тут же уплыл. Взрослые же дельфины высунули из воды свои носы и радостно засвистели. Когда люди поплыли к берегу, стадо дельфинов некоторое время сопровождало их, потом отстало, только два дельфина проводили их почти до самого берега. Там они сделали широкий круг, протяжно посвистели на прощанье и повернули в море. Нечто подобное произошло и в Азовском море. В рыбацкую сеть попала самка дельфина с двумя дельфинятами. Когда сеть подняли, она прижала ее край и малыши уплыли, а сама осталась в плену и продолжала кричать. Крик ее напоминал плач ребенка. Рыбаки тут же отпустили ее на свободу.
Изучение жизни и поведения морских млекопитающих— китов позволило установить, что у них хорошо развита способность издавать звуки различного характера и значения. Одни звуки, которые киты испускают на низких частотах, служат им для общения между собой (такие звуки доступны и человеческому уху). Установлено, что киты-горбачи могут издавать мелодичные звуки в течение 7—30 минут, синие и южные киты подают сигналы целыми куплетами различной продолжительности, кашалоты и серые киты — щелкают. Дельфины свистят, пищат, щелкают, а некоторые — ревут. Дельфины-белухи во время хода в море иногда отрывисто кричат, напоминая своим ревом мычание быка. Отсюда и появилась поговорка «ревет, как белуга», хотя речь идет вовсе не о рыбе белуге, а именно о дельфине-белухе.
У каждого вида китов своя система звуковой сигнализации на относительно низких частотах (от 600 до 20 000 герц). Есть звуки для общения взрослых животных, самцов и самок, для связи матерей с детьми, есть сигналы, связанные с питанием, беспокойством, страхом, бедствием, болью и другие.
Изучение звуковой сигнализации у китов дало возможность установить, что они способны также издавать звуки высокой частоты, служащие им для ориентации в воде, подобно тому, как летучие мыши пользуются ультразвуками для ориентации в воздухе.
Подробнее изучена способность к эхолокации у зубатых китов, к которым относятся речные дельфины, кашалоты, клюворылы, различные морские дельфины и их родственницы хищные косатки. Издавая ультразвуки и воспринимая отраженное от различных предметов эхо, дельфины ориентируются в пространстве, узнают о препятствиях, присутствии соседей, нахождении пищи, близости берега, о глубине воды и рельефе дна. С помощью эха дельфины могут находить пищу в толще воды и различать предметы не только днем, но и ночью и даже с закрытыми глазами. Эта способность позволяла им плавать во время войны на минных полях, не задевая мин.
Изучение воспроизведения обычных звуков и ультразвуков у зубатых китов поставило перед учеными немало загадок. У китов нет голосовых связок и поэтому гортань не может быть источником звуков. Ученые пришли к выводу, что у дельфинов и других зубатых китов источник звука расположен в наружном носовом проходе, где есть особые носовые пробки и кольцевые мешки. В направлении звукового импульса участвуют кости черепа и особая лобная жировая подушка. Что касается механизма восприятия отраженных звуков, то этот вопрос изучен еще недостаточно, хотя особенности сложного строения среднего и внутреннего уха (наружные части уха у китов не развиты) описаны достаточно подробно.
Когда дельфин охотится, он испускает ультразвуковые сигналы-щелчки и быстро водит головой из стороны в сторону. Чем ближе к цели, тем быстрее становятся движения головы и чаще локационные сигналы. Частота ультразвуковых импульсов-щелчков может колебаться от 16 до 200 и более в секунду. Если такие сигналы-щелчки записать при помощи гидрофона на ленту магнитофона и расшифровать их, то они воспринимаются как звуки, напоминающие сыплющийся горох, барабанную дробь, щебет, мяуканье, различные скрипы, напоминающие иногда скрип дверей на несмазанных петлях.
Дельфины способны издавать ультразвуковые импульсы с частотой до 150–200, а иногда и до 300 килогерц, однако чаще всего они «работают» на частотах от 75 до 120 килогерц, хотя слышат сигналы и более высокой частоты. Однако, как показали опыты, проводимые в океанариумах, отдельным дельфинам не нравится слишком высокая частота ультразвуков: они начинают беспокоиться, быстро плавать по бассейну, бить по воде, не приближаясь к гидрофону.
Крупные киты также не любят ультразвуков высокой частоты. Узнали об этом случайно. В 1970 году на английских гидрографов, работавших у побережья одного из островов, напала группа китов. Стали искать способы, как отбить атаку морских исполинов, и обнаружили, что киты не выносят звуков частотой от 15 000 до 60 000 герц. А это как раз те частоты, на которых работает обычный судовой эхолот. Когда его включили, киты тотчас оставили судно в покое.
Аналогичный случай произошел и с нашими гидрографами в бухте Нагаева, недалеко от Магадана. Мотобот, на котором они работали, привлек внимание кашалота. Гигант то нырял, то спокойно шел параллельным курсом. Когда мотор заглушили, чтобы взять пробу грунта, кашалот пришел в возбуждение и атаковал бот. Нападение повторилось трижды. А когда двигатель вновь заработал, кашалот успокоился и опять пошел параллельным курсом, не проявляя прежней агрессивности. Тогда люди специально приглушили мотор. И кашалот опять стал нервничать. Морскому исполину определенно нравились звук и ритм работающего двигателя.
У дельфинов точность эхолокации исключительно высокая. В одном океанарии дельфин-самка могла с завязанными глазами находить в воде предметы небольшого размера. Более того, она очень хорошо отличала четырехсантиметровую капсулу, наполненную камешками, от кусочка рыбы точно такого же размера.
Интересные опыты проводили советские ученые с дельфинами-афалинами на Черном море. Они бросали в воду дробинку диаметром 4 миллиметра на расстояние 20–30 метров от дельфинов. Афалины находили ее с помощью своего локатора безошибочно.
Многие тюлени — морские львы, морские слоны, котики, обыкновенный и гренландский тюлени, кольчатая нерпа, серый тюлень и хохлач — также способны издавать ультразвуки с частотой до 30 000 колебаний в секунду. В условиях длинных полярных ночей, когда тюленям приходится добывать рыбу подо льдом, покрытым толстым слоем снега, эхолокационные устройства очень их выручают. С их помощью тюлени находят дыхательные лунки во льдах и успешно охотятся за рыбой.
Во французском департаменте Канталь посевы зерновых и картофельные плантации сильно страдали от набегов диких кабанов из местного заповедника. Отстреливать нахальных налетчиков не разрешалось, а других средств защиты полей не было. И тогда один из крестьян применил необычный способ защиты своего поля от животных. По краям его он установил несколько транзисторных радиоприемников и включил их на самую большую громкость. Каждую ночь над полями звучала музыка и раздавались голоса дикторов, сообщавших выпуски последних известий, сводки погоды, рекламные объявления. Вполне естественно, что кабаны боялись приближаться к таким «звучащим» полям и предпочитали держаться подальше от этого места. Урожай на полях крестьянина был спасен.