Чувства животных и человека

Глава 3 Язык вибраций

Наверное, многие из нас протягивали палец к спящей кошке и почесывали у нее за ухом. Ухо дергается, но кошка продолжает спать. Или мы щекотали былинкой подушечку лапы кошки, при этом у нее начинала дергаться лапа. Если воздействовать этими слабыми раздражителями достаточно долго, кошка проснется, чтобы посмотреть, в чем дело.

Наши реакции на щекотание весьма разнообразны. Если мы крепко спим, можно время от времени проводить перышком по ступне, и это не вызовет никакой реакции. Если сон не очень крепок, мы отдернем ногу, не просыпаясь, а проснувшись, даже не вспомним об этом. Однако для бодрствующего человека такое раздражение может стать настоящей пыткой и, если продолжать щекотку, даже может привести к истерике.

Движение — вот что мы замечаем. Предположим, что на голую спину загорающего сядет насекомое, которое весит вдвое меньше зернышка яблока. Если оно просто проползет немного и улетит прочь, участок кожи, которого оно касалось, подвергнется вибрации, хотя и очень слабой. Кожа на этом месте может даже зудеть, пока мы не почешем ее как следует. Однако, если на то же место упадет зернышко яблока, мы ощутим это лишь в момент падения, а затем перестанем обращать на него внимание и забудем о нем, потому что оно лежит неподвижно.

Несмотря на проведенные многими учеными тщательные исследования, мы до сих пор точно не знаем, чем объясняется чувствительность человека к вибрации кожи: то ли этому способствуют неспециализированные окончания тонких нервов, достигающих внешнего слоя, то ли интегративная деятельность множества более сложных чувствительных органов, расположенных на более глубоких уровнях. Ученые, как, впрочем, и взломщики замков, отлично знают, что наружный слой кожи, состоящий из ороговевших мертвых клеток, уменьшает нашу чувствительность, поглощая некоторую часть энергии вибрационного раздражения. Уже давно известно, что, прежде чем отправиться на ночную «работу», взломщики с помощью наждачной бумаги удаляют с кончиков пальцев наружный омертвевший слой кожи, чтобы почувствовать легкую неслышную вибрацию металлического тумблера замка, которая помогает разгадать закодированную комбинацию сейфа.

Кончики наших пальцев необыкновенно чувствительны к вибрации. Они сообщают нам, сколько времени она продолжается, какой она силы, и даже дают некоторые сведения о ее частоте. Ладонь руки и ступня ноги обладают примерно такой же чувствительностью. То же самое можно сказать и о губах. С возрастом кончики пальцев почти полностью сохраняют свою чувствительность, тогда как другие части тела в какой-то степени утрачивают ее.

Эта способность улавливать вибрации представляет собой поистине необыкновенно утонченное осязание; благодаря ей мы ощущаем, что область давления изменилась. Пульсации могут быть сосредоточены в одном месте, но мы ощущаем их как попеременное ослабление и усиление давления в этой области. Или место, на которое оказывается давление, может меняться. При этом скорость такого смещения может быть даже меньше скорости движения улитки, но благодаря движению оно все равно ощущается.

Инженеры-связисты и психологи немало думали над тем, как полнее использовать чувствительность нашей кожи к вибрации. Конечно, мы подчас не учитываем многих ее возможностей; а ведь площадь человеческого тела, способная воспринимать, информацию, очень велика. У женщин среднего роста она равняется почти 1,4 кв. м, а у мужчин — 2,1 кв. м, она более чем в 1000 раз превышает поверхность светочувствительной сетчатки обоих глаз и в 10 000 раз больше общей поверхности двух барабанных перепонок. Однако кожа в основном играет роль радиатора; мы ежедневно теряем через нее довольно значительное количество влаги.

Весьма любопытен тот факт, что наша охлажденная кожа более чувствительна к различного рода колебаниям, чем теплая. Теплая кожа лучше прохладной сигнализирует мозгу лишь о постоянном давлении, без движений или колебаний. По-видимому, одна и та же рецепторная система сообщает нам и о вибрационном и о постоянном давлениях, поэтому различия в степени чувствительности к каждому из этих давлений у теплой и холодной кожи объясняются изменениями ее упругости.

Самая большая чувствительность к колебаниям у человека лежит в области слышимых звуков, где-то в диапазоне частот 200–100 колебаний в секунду. Наше ухо воспринимает воздушные колебания этих частот как тон соль-диез ниже среднего до на клавиатуре фортепьяно и более низкое соль-диез следующей октавы. Самые нижние регистры голоса тенора и виолончели находятся между этими двумя тонами. Естественно, что ученые задают себе вопрос: нельзя ли научить человека «слышать» кожей, то есть понимать слова и предложения, передаваемые только в виде колебаний на кончики пальцев, грудную клетку или поверхность бедра?

В начале 20-х годов этого столетия в Северо-западном университете психолог доктор Р. X. Голт предпринял такую попытку. Он подавал соответствующим образом усиленные звуковые колебания человеческого голоса на пальцы испытуемого, который за 28 получасовых сеансов научился в трех случаях из четырех правильно определять, какое из десяти коротких предложений передавалось на пальцы в виде вибрации. Гораздо труднее оказалось, даже после длительной тренировки, узнавать отдельные слова, вырванные из контекста. Испытуемый терялся, если диктор менял темп речи или кто-нибудь другой произносил эти же слова.

В последнее время снова появились надежды на то, что можно научить людей использовать это чувство вибрации, которым мы пренебрегаем^[4]. Пока еще оно изучается только в эксперименте, но уже получены весьма обнадеживающие результаты. Ведь проще, например, дать понять пилоту или гонщику, что пора повернуть направо или налево, лишь послав вибрационный сигнал на кожу его груди, вместо того чтобы говорить об этом или сигнализировать световыми вспышками. Сигналы, полученные кожей, доходят до нашего сознания, даже когда мы оглушены сильным продолжительным шумом или находимся в полной темноте.

Чтобы подать эти колебательные сигналы, можно, например, прикрепить к коже на резиновой ленте небольшие вибраторы, приводимые в действие электрическим током. Если надеть один вибратор на правый бок, а другой на левый и правый вибратор начнет действовать на несколько десятых долей секунды раньше левого, то у человека возникнет иллюзия своеобразного зуда, который перемещается в левую сторону — сигнал поворота налево. Вибраторы, помещенные ниже и выше средней линии груди, могут указывать пилоту, нужно ли поднять или опустить нос самолета. Комплект из четырех вибраторов может обеспечить пилоту передачу всех необходимых инструкций, касающихся регулировки самолета в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Они не отвлекают глаза и уши и так же просты, как похлопывание по плечу. Мозгу не надо думать над тем, какая сторона правая, а какая — левая.

В Вирджинском университете, где с конца 50-х годов производятся исследования кожных сигналов, был открыт совершенно новый вид ощущения. Если шесть вибраторов укреплены на коже кольцом вокруг туловища — по три на груди и на спине — и они вибрируют поочередно какую-то долю секунды каждый, быстро сменяя друг друга, то мозг интерпретирует эти вибрационные сигналы как явное кружение, непрерывное и «целиком захватывающее человека», что-то вроде электрического «хула-хуп», вращающегося без всякого усилия.

Руководящий этими исследованиями профессор Френк А. Джелдард рассматривает вращающийся раздражитель как идеальное средство, которое, возможно, заставит насторожиться при общем сигнале тревоги. Этот сигнал универсален, так как он не зависит от языка, пола, рода занятий или какого-либо увечья, такого, как слепота или глухота. Его нельзя спутать ни с каким другим сигналом, он немедленно приковывает внимание.

Вряд ли кому-нибудь особенно понравится идея носить на себе цепочки вибраторов и портативный радиоприемник в качестве средств предостережения. Однако модельер может вмонтировать это устройство в пояс или даже в верхнюю часть купальника. Это приспособление может быть связано с электронной нянькой, преобразующей крик ребенка в сигналы, которые бесшумно передаются только его родителям. Отец, который никогда не ощущал в своем чреве толчков еще не рожденного ребенка, мог бы внезапно ощутить себя в кольце вращающихся вибраций всякий раз, когда ребенок заплачет. Это напоминание об ответственности может настичь его за игрой в покер или на стуле в баре, и ему придется бежать домой, чтобы перепеленать ребенка.

Уже много лет терапевты учат глухих общаться при помощи пальцев. Многие люди, от рождения лишенные зрения и слуха, научились воспринимать такие сигналы только посредством осязания — достижение науки, которое открыло мир для Элен Келлер и ей подобных. Является ли этот язык пальцев самым эффективным способом передачи информации с помощью осязания? И вообще обязательно ли пользоваться руками или же они с успехом могут быть заняты чем-то другим, в то время как информация будет поступать через еще не использованные участки кожи?

Группа ученых в Вирджинском университете тоже занималась этими проблемами. Д-р В. Г. Хауэл изобрел простой алфавитный код, которым легче овладеть, чем кодом Брелля. Он основан на способности человека различать, какой из трех вибраторов на груди — правый, центральный или левый — дает сигнал, воспринимать три разных интенсивности раздражения и дифференцировать три длительности сигнала, наименьшая из которых равняется всего лишь одной десятой секунды. Один студент, принимавший участие в этих опытах, выучил код за 30 часов и еще 35 потратил на тренировку; в результате он с 90 % точностью понимал предложения, передававшиеся ему в виде вибраций со скоростью 38 пятибуквенных слов в минуту. Эта скорость в полтора раза выше скорости работы радиста, хорошо владеющего азбукой Морзе. При дальнейшей тренировке с вибраторами Хауэла можно было достигнуть теоретически предельной скорости — 67 пятибуквенных слов в минуту, «более чем в 3 раза превышающей скорость работы опытного телеграфиста, использующего азбуку Морзе». Самым узким местом является сейчас конструирование машин, способных так же быстро посылать сигналы. Пальцы не могут выстукивать код с такой скоростью, с какой любой участок человеческой кожи воспринимает его, а мозг расшифровывает!

Каким бы ни было будущее вибрационных сигналов, воспринимаемых кожей человека, совершенно ясно, что мы только начинаем исследовать чувство, которое уже широко используют другие живые существа. Нам стоит многому поучиться у них. Слишком долго мы игнорировали легкие колебания почвы, воспринимаемые нашими босыми ногами, и не улавливали момента, когда раздраженный скунс предостерегающе стучал лапами, прежде чем пустить в ход свою зловонную струю.

Мастера, изготовляющие замки, могли бы перенять немало полезного у некоторых «разумных» насекомых. В последние годы появились доказательства того, что эти самые многочисленные из всех живых существ спариваются только тогда, когда нажимают друг другу на определенные области, чувствительные к вибрации. Количество и расположение этих областей для каждого вида различны. Это и есть те секретные кнопки, которые выполняют роль замков и ключей в сохранении репродуктивной чистоты каждого вида насекомых. Если учесть, что примерно к 700 000 уже известных видов насекомых каждый год прибавляются еще сотни новых, количество таких комбинаций, по-видимому, почти бесконечно.

Некоторые реакции животных на вибрацию вносят новые черты в их обычное поведение и делают его более совершенным. Не требуется особой чувствительности, чтобы насекомое оставалось неподвижным на ветру или двигалось против ветра, так как в этих условиях ему гораздо легче сохранить равновесие, чем при движении в другом направлении. Но чувствительные к вибрации органы, находящиеся в третьем членике антенны мясной мухи, позволяют ей судить, не достигла ли скорость ветра 2,5 километра в час. При этой критической скорости ветра насекомое прекращает полет. Стало известным, что такого рода живые организмы имеют целый ряд чувствительных участков, расположенных вдоль передней кромки каждого крыла. По-видимому, эти участки используются как часть необходимой в полете системы управления. Воздух, обтекающий края крыльев, вызывает в чувствительных органах вибрации, которые достигают нервной системы, и она устанавливает порядок сокращения соответствующих мышц, чтобы регулировать наклон крыла и угол атаки при каждом взмахе крыльев.

Пчелы, находящиеся на стенках улья, настолько чувствительны к вибрациям, воспринимаемым лапками, что их можно совершенно дезориентировать и заставить забыть о благополучии колонии и запасах меда. Сильнее всего действуют те колебания, которые соответствуют звукам на одну-две октавы выше стандартного тона ля, по которому музыканты настраивают перед выступлениями свои инструменты. В 1956 году было предложено особое устройство типа зуммера, которое можно временно прикрепить к стенке улья в качестве прибора для иммобилизации пчел, когда у них забирают мед. Это приспособление эффективнее дыма и совершенно не приносит пчелам вреда.

В темноте внутри улья пчелы особенно чувствительны к толчкам и вибрациям, получаемым от недавно возвратившихся рабочих пчел, которые «вытанцовывают» на вертикальной поверхности сотов сигналы, указывающие направление и расстояние до места, где они собирают нектар. Однако такого рода передача информации отсутствует в сообществах безжальных пчел из рода Trigona, которые обитают в тропиках и теплых странах. Им не знаком сигнальный танец, они не реагируют на вибрации сотов, и им гораздо труднее выяснить у возвратившихся рабочих пчел, куда лететь за пищей.

Если у ученых и оставались какие-то сомнения в том, что эти танцы являются «языком» пчел, то они совершенно рассеялись, когда в начале 1959 года д-р Вольфганг Штехе из Мюнхена продемонстрировал возможность передавать информацию так, как это делают пчелы. Он поместил в улей искусственную пчелу и дистанционно управлял ее танцем на поверхности сотов, используя электронное устройство. С помощью рычагов он руководил невидимыми танцами искусственной пчелы внутри улья, «рассказывавшей» настоящим пчелам, которые толпились вокруг имитированного насекомого, куда лететь за нектаром. Через несколько минут масса сборщиков направилась прямо к выставленной для них сладкой воде, которую до этого не посетила ни одна пчела.

Пчелы прибегают к «вихляющим» танцам в самых различных ситуациях. После того как пчелиный рой покинет улей и повиснет большим клубком вокруг старой матки, почти все пчелы будут спокойно ждать, пока их разведчики не присмотрят подходящие места. Каждый возвращающийся разведчик исполняет свой танец на поверхности этого клубка, и тогда еще несколько пчел улетают осмотреть то место, о котором им сообщили. Возбуждение вернувшихся «исследователей» зависит от того, насколько удачно выбрана «строительная площадка», только что осмотренная ими. Постепенно это возбуждение растет и охватывает всех пчел, которые летали в поисках нового жилья, и тогда они начинают танцевать в одном направлении. Рой отправляется на новое место лишь тогда, когда разведчики будут единодушны в своем мнении и большинство пчел окончательно убедится в этом.

Многие виды животных используют вибрации для передачи информации. Паук с помощью особых чувствительных органов на лапках воспринимает, как по телеграфу, легкое дрожание паутины: так он узнает, какого размера муха попалась в его западню. Если муха слишком мала, паук может не обратить на нее внимания. Если же колебания очень сильны, паук, скорей всего, бросится к жертве и разорвет нити, освобождая ее и тем самым спасая остаток своей сети. Или же он притаится в углу и будет ждать, пока его жертва — большой жук — сам не освободится; тогда паук снова начнет плести паутину. Только колебания средней силы сигнализируют о пище и заставляют паука поспешить, чтобы схватить ее.

Самцы тех видов пауков, которые плетут паутину, часто подергивают ее, осведомляясь, не голодна ли самка. Если она голодна, то самец по колебаниям паутины узнает, что нужно бежать, спасая свою жизнь. Если же самка просто сигнализирует, что она дома, скорей всего паук будет постепенно приближаться к ней. Отдельным счастливчикам-самцам удается дать начало новому поколению паучков и спастись, пока не поздно.

В воде колебания могут иметь еще большее значение — с их помощью передаются новости на расстояние. Весенними ночами, когда саламандры возвращаются в пруды, где прошла их юность и где они теперь могут размножаться, их поведение зависит от легких вибраций темной воды. Однако, еще до того как самец прореагирует на эти вибрации, его половой инстинкт должен проснуться от запаха находящихся в пруду самок его вида. Тогда он может приблизиться к любому пловцу, думая, что это самка. Доказательством того, что подобные колебания не являются специфическими сигналами, может служить тот факт, что самцы саламандры устремляются даже к медленно плывущей рыбе, почувствовав волнение воды, вызванное работой ее сердца, жабер, плавников и хвоста.

Рыбы тоже реагируют на колебания. Только из-за неумения воспринимать сигналы через кожу, как это делают водные животные, мы не можем узнать, какое широкое распространение имеют такие способы связи. Размер животного, видимо, тут ни при чем, так как и пятисантиметровая колюшка и метровый лосось совершают обычную процедуру оплодотворения, основанную на дистанционной чувствительности к колебаниям, которые производит особь противоположного пола. Самка не будет откладывать яиц, пока не почувствует вибрации или чего-либо подобного ей. Проводники-индейцы знают, что весло каноэ при погружении в воду начинает быстро вибрировать и может так обмануть одинокую самку лосося, что она станет метать икру. Вибрация стеклянной палочки возле хвоста колюшки приведет к тому же результату, если эта самка готова отложить яйца.

При дневном свете, наблюдая за прудом или извилистым ручьем, мы рассматриваем воду, как застекленную витрину. Нельзя ожидать, что в этом процессе будут принимать участие какие-либо чувства человека, кроме зрения. Когда мы думаем о вибрационных сигналах в воде, нам кажется, что любое животное, которое может воспринимать информацию всей поверхностью тела, совершенно непохоже на нас. Однако существуют шпорцовые лягушки, половые гормоны которых настолько похожи на человеческие, что их используют во всем мире для обнаружения беременности на ранних стадиях. Это африканские лягушки Xenopus, дающие нам пример такого рода чувствительности. Их сейчас разводят тысячами в аквариумах, потому что они проводят в воде всю свою жизнь. Когда лягушка вырастает, по обе стороны ее тела появляется несколько чувствительных к вибрации органов, напоминающих органы боковой линии рыб. С их помощью шпорцовая лягушка может обнаружить насекомое или другой движущийся объект, который мог бы служить ей добычей, даже в самой мутной воде, если он находится на расстоянии до 10 сантиметров от нее.

Живые организмы, населяющие любой пруд, обладают не меньшими способностями, хотя мы, не раз наблюдавшие за ними, все же не отдаем себе в этом отчета. Клоп Notonecta иногда подходит так близко к поверхности водоема, что можно заметить его торчащий из воды хоботок, так как Notonecta, всегда плавает спиной вниз. Окраска насекомого вполне соответствует его необычному положению и маскирует небольшое, длиной в сантиметр, обтекаемое тельце. Обычно это своеобразное существо плавает по пруду и ждет, когда туда случайно попадет пчелка или какое-либо другое насекомое и начнет беспомощно биться. Вот эти-то судорожные движения жертвы в виде вибраций воды и воспринимает наш пловец. Он может улавливать такие колебания и днем и ночью с расстояния более 15 сантиметров. И теперь, когда мы видим этого неподвижного клопа с вытянутыми веслами почти у самой поверхности воды, мы знаем, что он напряженно ждет — не спит.

Некоторые весьма распространенные водные насекомые обладают более тонкой чувствительностью к вибрациям воды. Блестящие черные жучки-вертячки, крутящиеся подобно юле, улавливают отражение от препятствий (берегов, стенок аквариума) мелкой ряби, которая возникает при их движении по поверхности воды. Совершая зигзагообразные перемещения по водной глади, вертячки воспринимают эту отраженную рябь посредством антенн, находящихся на поверхностной пленке воды, где их поддерживает оторочка из особых волосков. В перерывах между ныряниями жук-вертячка плавает вдоль берега и «прислушивается» к любому волнению водной поверхности. Если его антенны неподвижно прикрепить к голове, так чтобы они не могли выполнять свои функции, мы увидим, что вертячка начнет на все натыкаться и уже не сможет заметить пищу, которая плавает на поверхности воды. Эта чувствительная к вибрациям антенна необходима жучку даже днем, когда ему приходится приспосабливать свои движения к быстрым маневрам сородичей. По-видимому, глаза не дают жучкам точной информации, при которой они успевают принять необходимое решение в какую-то долю секунды.

Трудно представить себе, чтобы днем какое-нибудь чувство могло служить нам лучше, чем зрение. Однако при изучении всех видов животных, обладающих чувствительной кожей или просто чувствительной поверхностью тела, видно, что язык вибрации для них более значим. Вот уже миллионы лет они развивают чувствительность такого рода, в то время как для нас нова сама идея передачи сигналов через кожу. Можем ли мы принять своеобразный вызов, который бросают нам животные, и использовать эту способность в своих целях? Следует ли нам игнорировать один из возможных путей передачи информации на расстояние? Если мы хотим, чтобы вибрационное чувство работало на нас, нам нужно добиться желаемого, и это будет большим шагом вперед.

Прогресс сам по себе имеет парадоксальное свойство. Ему сопутствуют шумы, порожденные цивилизацией, — от гигантских грузовиков, пневматических орудий, мощных радиовещательных средств и реактивной авиации. Если еще раз удвоить интенсивность оглушающих шумов, как это случилось за последние годы, то нам, пожалуй, придется заткнуть уши защитными пробками и отказаться от всяких попыток разговаривать друг с другом. Может быть, тогда мы будем чаще использовать кожу как средство массового общения. Требуется небольшая модификация транзистора в кармане рубашки, чтобы превратить его в устройство, бесшумно передающее информацию в вибрационном коде. Хотелось бы знать, какой интернациональный код выбрали бы люди.

Сегодня нам кажется вполне реальным общение с другими животными с помощью вибрационного кода. Для опыления всех фруктовых садов Америки потребуется меньше пчел и человеко-часов, если с помощью автоматических устройств руководить перелетом насекомых и следить за ним. Уже сегодня используют грузовики с ульями, которые во время цветения яблонь или персиковых деревьев путешествуют из сада в сад. Пчел часто помещают в улей, у самого входа в который находится кормушка, полная пыльцы. Чтобы выбраться из улья и улететь, пчелы должны пройти по этой пыльце, и тогда уж они опылят каждый цветок фруктового дерева. На грузовике может быть электронное устройство, соединенное с сотами, где размещены искусственные пчелы, которые будут выполнять танец по программе, заложенной в это устройство техником. Наблюдатель, находясь в самолете и пролетая над фруктовыми садами, может посылать находящемуся на грузовике технику радиосигналы, сообщая ему, какие деревья уже зацвели и ждут пчел. На особом записывающем аппарате техник может отпечатать инструкции к танцу искусственных пчел и насыпать в кормушки пыльцу. Каждая живая пчела полетит в указанном направлении, так как ей не нужно ждать, когда вернутся разведчики — пчелы с нектаром. Можно сэкономить целые дни и даже перехитрить погоду, которой мы все еще не умеем управлять. Это осуществимо уже сейчас.

Сегодня мы все больше стремимся к автоматизации, отводя человеку роль наблюдателя. Мы бережем наши чувства и изобретательность для неожиданных ситуаций. Одновременно пытаемся предусмотреть любую возможность такого рода и подготовиться к ней. Таков уровень эволюционного развития современного человечества. И первой ступенью на этом пути, по мнению философа-энтомолога Уильяма Мортона Уилера из Гарвардского университета, были внезапные генетические изменения, происшедшие около миллиона лет назад в одной группе антропоидных обезьян. У особей, которые подвергались этим изменениям, появилось новое качество, которое стало главным: страсть все улучшать и совершенствовать. Эта группа и дала начало человеческому роду. Где-то в процессе эволюции потомки таких обезьян, должно быть, потеряли интерес к вибрациям, воспринимаемым через кожу. Вероятно, теперь мы должны наверстать упущенное. Если мы снова начнем ощущать вибрационные сигналы, то сможем обогатить свои знания о мире.