О чем говорят животные

Джонстонов орган, лагена и саккулюс

Жизнь животных тесно связана с окружающей их средой. Среда эта, конечно, у всех разная. Дельфины не покидают водных просторов, белки редко оставляют деревья, а кроты почти не расстаются со своими подземными галереями. Но как бы ни была различна среда обитания, устремления всех одинаковы: искать пищу, спасаться от врагов, продолжать свой род. Именно эти три вида деятельности составляют жизненно важное поведение любого животного. Осуществление же их самым непосредственным образом зависит от органов чувств, которые улавливают любые изменения, происходящие в окружающей среде. То, что органы чувств воспринимают из внешнего мира, современная наука называет информацией.

Задачу, возложенную на органы слуха животных, можно определить так: получить информацию путем анализа звуков — упругих волн, распространяющихся или в воде, или в воздухе, или в твердых телах — земле, древесине и т. д. Переоценить роль слуха в жизни животных невозможно. Когда на нашей планете зарождалась жизнь, только световые волны могли распространяться быстрее, чем звуковые. Но зрение информировало животных лишь о происходящем на расстоянии десятков метров. Что касается обоняния, с его помощью можно было получить сведения в основном при непосредственном контакте. Поэтому одна из главных ценностей звуковой информации заключалась как раз в том, что благодаря ей животные заранее узнавали нужное о существах, которые находились достаточно далеко — в сотнях метров. И в зависимости от этих сведений они заблаговременно принимали то или иное решение и вели себя соответственно.

Способ связи с помощью звука имеет немало и других преимуществ. Звуку не страшны препятствия, следовательно, он особенно важен для животных, жизнь которых проходит в укрытиях и зарослях. Звук дает возможность общаться и не демонстрировать при этом себя, что, разумеется, является большим подспорьем для видов, на которых охотятся хищники. Звуковой сигнал не нуждается в освещенности, и поэтому он незаменим для тех, кто ведет сумеречный и ночной образ жизни.

Но что значит «услышать звук»? Процесс этот довольно сложный, непросто устроен и звуковой анализатор. Если не вдаваться в подробности, то восприятие звука происходит примерно так: быстро чередующиеся звуковые волны высокого и низкого давления достигают барабанной перепонки, представляющей собой мембрану, и заставляют ее колебаться. С помощью среднего уха эти колебания передаются к чувствующим, или рецепторным, клеткам, и сигналы, поступив в мозг, воспринимаются как звуки. Но схема эта подходит не для всех животных. Одно из исключений — насекомые. Раз они издают разнообразные звуки, естественно предположить, что они их и слышат. Действительно, уши у насекомых есть, правда, устроены они своеобразно и находятся часто, как и звукообразующие органы, в самых неожиданных местах.

Первым, кто догадался, где расположен орган слуха у комаров, был Хайрем Стивене Максим. Да, тот самый Максим, который изобрел станковый пулемет.

В 1878 году на территории «Гранд юнион отель» в Нью-Йорке были установлены электрические фонари, поставили и трансформатор. В один из вечеров Максим, человек очень наблюдательный, заметил, что вокруг трансформатора летает масса комаров. Это были самцы: головы их украшали не простые антенны — «усики», а перистые. Но что притягивало их, словно магнитом, сюда? Чтобы понять происходящее, Максим решил прийти к трансформатору на следующий день пораньше и посмотреть все с самого начала. Настал вечер, включили освещение. Загудел от вибрации сердечника трансформатор, и полетели к нему отовсюду комары. Видимо, орган слуха у комаров находится в антеннах, а гул трансформатора похож на звуки самок, потому и происходит столпотворение вокруг него, — такой вывод сделал Максим и начал проводить эксперименты. С помощью камертона он имитировал жужжание самки и, услышав этот звук, комары каждый раз поворачивались к камертону и поднимали свои антенны.

Хотя современники Максима отнеслись с недоверием к его открытию, он оказался прав. Действительно, комары улавливают звуки своими антеннами: в них находится так называемый джонстонов орган. Расположен он в сильно увеличенном втором членике антенн и занимает почти всю его полость. Джонстонов орган состоит из нескольких тысяч радиально расположенных сенсилл — микроскопических органов, в которых чувствительные нейроны объединены со специальными клетками. Эти сенсиллы натянуты между стенками второго членика и мембраной, соединяющей его с третьим члеником. В результате малейшие колебания антенны передаются сенсиллам джонстонова органа, и соответствующая информация поступает в центральную нервную систему комара.

В отличие от комаров, у кузнечиков и сверчков уши находятся в голенях передних ног. Продольные узкие щели скрывают полости, в которых расположены своеобразные барабанные перепонки — тонкие, туго натянутые мембраны, способные вибрировать. Но чтобы мембрана под воздействием звуковых волн могла колебаться, давление воздуха должно быть с обеих сторон одинаковое. У людей и у млекопитающих это достигается при помощи узкой евстахиевой трубы, соединяющей среднее ухо с глоткой. Кузнечики и сверчки тоже имеют специальные приспособления, которые уравновешивают давление на мембрану: воздушные клапаны у них идут через центры ног и открываются на верхушке груди. По ним и поступает воздух за барабанную перепонку.

Пауки не отстают от своих прыгающих собратьев. У них уши находятся вблизи кончиков ног. В хитиновом покрове есть несколько сквозных отверстий, расположенных параллельно. Снаружи эти отверстия затянуты тонкой мембраной, такая же мембрана имеется на противоположной стороне отверстий. В полости между мембранами находится отросток чувствительной клетки, который и воспринимает вибрацию паутины и звуковые колебания различной частоты.

Слуховой орган кобылок так же, как кузнечиков и сверчков, снабжен мембраной, но расположен он на брюшке. А у водяных клопов-гребляков и у многих дневных и ночных бабочек уши находятся на груди.

Рыб считали долго не только немыми, но и глухими, хотя еще в 1820 году Эрнст Генрих Вебер пришел к заключению, что слух у них есть. Позже одни исследователи, наблюдавшие за поведением голавлей, уклеек, карпов, сомов и за их реакцией на звуки, делали вывод, что рыбы слышат, другие же, наоборот, не видя какой-либо реакции, отрицали это. Ошибка их была в том, что отсутствие реакции — еще не показатель глухоты: ведь данный звук просто мог не иметь для рыбы никакого значения.

История поиска органов, с помощью которых рыбы слышат, не менее длинна и запутанна. Убедительные доказательства, где находятся уши у рыб, были представлены лишь в 1932 году после тщательных экспериментов, проведенных на гольяне.

Естественно, у рыб тоже нет органа, который присущ нам и многим другим млекопитающим и который мы называем ухом. Во-первых, он бы затруднял движение рыб в воде, а, во-вторых, он им просто не нужен: их тело прозрачно для звука. Но именно это обстоятельство и послужило в свое время для некоторых ученых аргументом, что рыбы не могут слышать.

Если продолжать сравнивать дальше орган слуха рыб с нашим, то окажется, что рыбы не имеют и среднего уха, состоящего, как известно, из барабанной перепонки и слуховых косточек. Подобное устройство им тоже не подходит: слишком часто в зависимости от глубины меняется давление. Зато хорошо развитое внутреннее ухо рыб, как и у нас, находится на голове, по обеим ее сторонам. Расположено оно в сложно устроенном лабиринте, состоящем из трех каналов (изогнутых полукругом трубок), которые идут перпендикулярно друг к другу. Полукружные каналы служат органом равновесия и отношения к слуху не имеют. Но сбоку от них, в нижней части лабиринта, находятся два своеобразных органа — лагена и саккулюс. Они-то и являются слуховыми приемниками. Эти отделы лабиринта рыб воспринимают звуковые волны, раздражение по нервам передается в головной мозг и в зависимости от поступившей информации рыба или реагирует на сигнал, или оставляет его без внимания.

Несмотря на то, что у рыб нет среднего уха, некоторые из них — карпы, сомы и многие другие — имеют орган, с успехом его заменяющий. Этим органом является плавательный пузырь. Он соединяется с внутренним ухом при помощи веберова аппарата (четырех пар косточек) и действует аналогично нашей барабанной перепонке. Вибрация его стенок передается через веберов аппарат и воспринимается внутренним ухом рыбы. Плавательный пузырь повышает чувствительность слуха и расширяет диапазон воспринимаемых частот. Все это позволяет обитателям вод слышать сигналы, раздающиеся на большом расстоянии.

Но рыбы располагают еще двумя своеобразными органами, с помощью которых они могут слышать звуки. Первый из них — кожа, ее рецепторы воспринимают интенсивные сигналы. Второй орган — боковая линия. Чувствительные клетки боковой линии похожи на клетки лабиринта: на вершине они оканчиваются волосками, а на противоположной стороне — веточкой нерва. Располагаются они внутри канала, который тянется вдоль туловища от головы до хвоста, и имеют выход во внешнюю среду. Почти у всех рыб есть по одному каналу с каждой стороны, однако у некоторых их бывает шесть и больше.

Органы боковой линии способны воспринимать звуки низких частот, до 500—600 герц. Они не менее необходимы рыбе, чем саккулюс, лагена и плавательный пузырь. С их помощью она может тонко анализировать ситуацию вблизи источника звука.

Это меня не касается

Лорус Дж. Милн и Маргарет Милн в своей книге «Чувства животных и человека» рассказывают о таком случае. Ученый, не раз слышавший пение сверчков, решил сконструировать электронную стрекоталку, которая бы имитировала их звуки. Когда прибор был готов, его привезли на место, где песни сверчков были хорошо слышны, и включили. Однако реакции со стороны аборигенов никакой не последовало. Решили прибор настроить иначе, потом последовал еще вариант, но сверчки совершенно не обращали внимания на звуки, издаваемые человеческим детищем. Причина полного фиаско выяснилась позже. Оказалось, что сверчки общаются в основном с помощью ультразвуков, т. е. таких звуков, которые человеческое ухо уловить не в состоянии. Само же по себе стрекотание, которое человек слышит, воспроизведенное без ультразвуковых сигналов, для них не имеет особого значения. Потому сверчки и не считали нужным реагировать на «песни» прибора.

Сверчки не единственные животные, которые относятся выборочно к звукам, доносящимся из окружающего их мира. Лягушки прекрасно слышат сигналы своих собратьев, остальное, видимо, их интересует мало. Да и другие тоже обращают внимание не на все. Животные воспринимают лишь небольшую часть звуков, достигающих их ушей. Одно объяснение этому — ступень, занимаемая данным видом на эволюционной лестнице, а значит и уровень развития слуха, другое — на раздражитель, который не приведет к важному результату, реагировать нет смысла. Именно поэтому избираются и регистрируются только звуки, которые имеют для животных привычный и специфический смысл, разработанный многовековой эволюцией. Обладая большой избирательностью, органы чувств животных воспринимают лишь го, что существенно для жизни и сохранения данного вида. Если бы животному приходилось перерабатывать всю информацию, которую оно способно воспринимать с помощью своих органов чувств, его центральная нервная система оказалась бы сильно перегруженной. И тогда за деревьями можно было бы не увидеть леса.

Природа снабдила различные классы животных определенными органами слуха. Однако в процессе эволюции в зависимости от специфики образа жизни в устройство этих органов вносились различные поправки. Ведь чем быстрее и точнее животное будет получать необходимые сведения, тем выше при прочих равных условиях его шансы в борьбе за существование. Сколько живут на Земле тигры, барсы и всякие другие кошки, столько они охотятся на разную живность — мелкую и крупную. И, конечно, благополучие этих хищников во многом зависит от того, как быстро они способны обнаружить добычу. Слух для них значит очень многое. Не секрет, что все кошки без исключения прекрасно слышат. Но что конкретно способствует этому? Когда стали изучать слуховые барабаны разных представителей кошачьих, выяснилось, что они имеют наиболее выгодную форму — форму шара, стенки их тонкие, а сами они разделены на две камеры. Подобные барабаны и расширяют границы наиболее остро воспринимаемого диапазона частот и усиливают чувствительность слуха к отдельным частотам за счет резонанса как во всей полости среднего уха, так и в каждой из камер. Но это то, что объединяет всех кошек, а дальше уже идут различия и вызваны они тем, на кого эти хищники охотятся. Тигр и барс нападают в основном на копытных, и слуховой барабан у них резонирует на частотах от 1300 до 4200 герц, т. е. уши их наиболее чувствительны к диапазону звуков, издаваемых жертвами. Лесной кот специализируется на мелких грызунах и птицах, поэтому резонансная частота его барабана гораздо выше — 4300 — 15 тысяч герц.

Волки, как известно, тоже не относятся к вегетарианцам. Чтобы прокормить себя и свою семью, они охотятся и на грызунов и на зайцев, а если начнут преследовать лося, и этот лесной гигант может не выдержать единоборства с ними. Но поскольку список жертв серых охотников довольно «разношерстный», диапазон резонансных частот у них растянут: от 1600 до 8500 герц. Кстати, у рыси, «меню» которой аналогично волчьему, не ограничивается одним «блюдом», дело обстоит примерно так же.

Но расстанемся с хищниками, посмотрим, каким образом приспособились к своим условиям жизни вполне безобидные зверьки — большие песчанки. Живут они колониями, и в искусстве землекопания мало найдется равных им. Сложные системы их глубоких нор часто занимают площадь в сотни квадратных метров. Подземные ходы ведут к самым разным камерам: в одних они спят, в других складывают заготовленные корма, в третьих у них появляются на свет детеныши. В общем, целые подземные города, жители которых подчиняются определенным правилам. Разумеется, в таких условиях связь между членами семьи и колонии должна все время поддерживаться. И действительно, зверьки постоянно сигнализируют друг другу не только с помощью голоса, но и стуча лапами. Выбравшись по своим делам на поверхность земли, песчанки «переговариваются» не меньше.

Все это наводило ученых на мысль, что орган слуха больших песчанок по сравнению с органами слуха других животных должен иметь резкие отличия, обладать особенностями, которые бы давали зверькам возможность хорошо слышать сигналы членов своих семей и колоний. Должны были быть, видимо, специальные устройства, тонко реагирующие на распространение звуков в почве. Решив разобраться в этом вопросе, доктор биологических наук Г. Н. Симкин исследовал более 70 различных видов зверей и ни у одного из них не смог найти такого сложного строения полостей среднего уха, как у большой песчанки. Четыре дополнительные камеры, каждая из которых, судя по всему, резонирует на разных частотах, усиливают воспринимаемые звуки, помогают выделять наиболее важные сигналы. А барабанная перепонка песчанки расположена таким образом, что в результате чуткость к вибрации почвы у этих зверьков значительно повышается, обостряется так называемый «сейсмический слух».

Среднее ухо белок, бурундуков и летяг, проводящих много времени на деревьях и в дуплах, отличается от уха песчанок, но поскольку им тоже важно иметь хороший «сейсмический слух», у них есть специальные для этого устройства. Обнаружены они и у любителей старых захламленных хвойных и смешанных лесов — куниц. И что интересно, у лаек, специализирующихся на добыче белок и куниц, тоже повышается чувствительность «сейсмического слуха», вырабатывается повадка «брать зверя на коготок».

Чемпионы слуха

Тихо. Ни ветерка. Прямо, без малейшего отклонения, опускаются на землю снежинки. Когда так неожиданно начинает вдруг идти снег, хочется замереть на месте и, воткнув палки рядом с лыжами, преградить варежкой путь падающим снежинкам. Что из того, что знаешь: среди них не бывает и двух одинаковых? Словно вернувшись в детство, в пору первых открытий, стоишь и рассматриваешь каждую.

Но вот снежинок становится все меньше и меньше. Снег кончился. Вокруг белая кипень. Деревья преображаются: объемнее, четче прорисовываются стволы берез и сосен, а про ели и говорить не приходится — на верхушках невообразимые шапки, на ветвях развешаны гирлянды. Пройдет немного времени и чистая снежная скатерть будет вся испещрена причудливыми узорами — следами деятельности животных.

Похожий на собачий, широкий и расплывчатый лисий след идет ровно, словно по протянутой нитке, чуть влево от нее, чуть вправо. Задние лапы точно попадают в следы передних, значит, рыжая красавица бежала мелкой рысцой. Спешит, спешит лисица, ветер развевает ее пушистый огненный хвост.

Голод, как известно, — не тетка. Где же мышиный «город»? Кажется, нашла. На нос, конечно, можно рассчитывать, но сейчас, пожалуй, лучше послушать, что делается внизу, под снегом. Может, запищит полевка или донесутся звуки, свидетельствующие, что какой-нибудь обитатель «города» завтракает сухой травой. Лиса усаживается поудобнее. Она способна услышать писк, раздавшийся от нее даже в 250 метрах. За целых полкилометра обнаруживает она, что на опушке в березняке перелетают с ветки на ветку тетерева. А если на таком же расстоянии от нее пролетит ворон, она непременно поднимет голову и проводит его взглядом.

Под стать лисице волк. Вот что пишет о нем знаток животных Н. А. Зворыкин: «Судя по поведению волка, из всех органов чувств слух его стоит на первом месте. Я не сомневаюсь, что волк слышит на расстоянии километра глухой шорох лыж даже по жухлой снежной пелене…»

Белый медведь различает скрип шагов человека, идущего против ветра, за двести метров, а шум вездехода или трактора он способен услышать задолго до того, как о их приближении догадаемся мы. Медведь может уловить эти звуки на расстоянии нескольких километров. Прекрасен слух и у косули. Она слышит шелест листов полевой тетради за 100 метров.

Несмотря на разнообразие слуховых органов животных и простоту некоторых из них, все они довольно тонкие «приборы». Наше ухо способно воспринимать столь слабые звуковые волны, что барабанная перепонка перемещается под их давлением всего лишь на 0,000000001 сантиметра — расстояние в десять раз меньшее диаметра самого маленького атома — атома водорода. А уши кузнечика слышат колебания, амплитуда которых составляет половину диаметра того же атома.

Обычно, когда речь заходит о том, кто же из животных является чемпионом слуха, называют летучих мышей. И действительно, ни одно из существ, обитающих на -Земле, не может соперничать с ними. Летучие мыши способны воспринимать ультразвуки очень высокой частоты.

Несколько лет назад были проведены опыты. У остроухих ночниц и больших подковоносов вырабатывали условный рефлекс на звуковой раздражитель, частоту которого меняли, причем звучал он то слева, то справа от места старта летучих мышей. Если зверьки выбирали направление правильно, их ждало вознаграждение — мучные черви. Когда эксперименты закончились, оказалось, что летучие мыши довольно четко реагировали даже на сигналы, частота которых была 200 тысяч герц.

Рукокрылые распространены почти по всему земному шару, нет их лишь за Полярным кругом. Летучих мышей насчитывают 800 видов. И, конечно, сигналы их отличаются и по частоте и по интенсивности. Наибольшей интенсивностью обладают ультразвуки, издаваемые зверьками, которые питаются насекомыми и рыбой: у них она по сравнению с таковой у других видов выше в 1000 раз. Чтобы обезопасить себя от сверхсильных звуков, мыши или складывают ушную раковину, или закрывают наружный слуховой проход. Успешно справляются уши мышей и с другой не менее важной задачей: улавливают эхо, которое в 2000 раз слабее посланного сигнала.

Из всех зверьков наиболее чувствительный слух, по-видимому, у большого рыболова, который живет в дуплах и пещерах по берегам озер и морей. Эти зверьки пеленгуют ультразвуками плывущую в воде рыбу. При прохождении импульса в воду и обратно теряется 99 процентов его интенсивности, т. е. происходит падение энергии почти в миллион раз, однако уши рыболова улавливают и такую малость, и в его цепких лапах оказывается добыча.

Ультразвуки, правда, гораздо меньшей частоты, чем летучие мыши, издают и слышат и многие другие животные. Кузнечики воспринимают колебания до 100 килогерц, саранча — до 90, сверчки — до 50, пауки — до 45 килогерц. Верхний диапазон слуха у сороки и серой неясыти — 21 килогерц, у снегиря — 25, зяблика — 29, а у скворца — 35 килогерц. Обнаружена ультразвуковая сигнализация у рыжих полевок, лесных и жел-тогорлых мышей. Недавно установлено, что и ежи воспринимают звуки от 250 герц до 45 килогерц. А что собаки слышат звуки, не доступные человеческому уху, известно давно. Многих, кто приходил в цирк смотреть выступления известного дрессировщика Дурова, приводила в изумление собака, которая умела «читать мысли». Все же объяснялось очень просто: она выполняла приказы, которые дрессировщик отдавал ей ультразвуковым свистком.

Судить о том, развит ли слух, можно и по тому, насколько тонко животные могут различать частоты. Человек наиболее чувствителен к звукам с частотой от 1000 до 4000 герц. В этом диапазоне он способен отличить один звук от другого, если разница в частоте будет равной 5 герцам. В противном случае звуки ему будут казаться одинаковыми. Из птиц близки к человеческим дифференциальным порогам попугаи: они могут отличать частоты приблизительно так же, как и люди.

Способности голубей и кур, у которых звуковое общение развито меньше, в несколько раз ниже.

Что касается рыб, то чемпионами слуха среди них являются обладатели веберова аппарата и плавательного пузыря. Молодые рыбки по сравнению со взрослыми воспринимают звуки более высоких тонов.

Когда звук характеризуется какой-нибудь одной частотой, его называют чистым тоном. Обычно чистый тон получают с помощью камертона и звукового генератора. В проведенном несколько лет назад эксперименте такие звуки использовали для проверки остроты слуха рыб. Одни из чемпионов — гольяны — продемонстрировали незаурядные способности. Запомнив однажды какой-то тон, они «держали его в уме» целых девять месяцев. Наиболее одаренные из них выучивали даже по пять звуков и ни в коем случае не путали тон, означающий, что сейчас будет чем поживиться, от более низкого или более высокого звука. Но гольяны оказались способными различать не только один тон от другого. Они могут дифференцировать звуки, отличающиеся на четверть тона. Гольяну с его острым слухом, конечно, надо отдать должное, но нельзя обидеть и карликового сомика. Эта рыбка замечательна тем, что чувствительность ее слуха поразительна. Уши карликового сомика улавливают такие же слабые звуки, как и уши человека.

Зачем олень шевелит ушами!

Было это несколько лет тому назад, в Черноморском заповеднике. Лесов там, как в средней полосе России, не найдешь, зато есть колки — зеленые оазисы, резко выделяющиеся среди степной или пустынной растительности. И вот однажды на одном из кордонов глазам моим предстало прекрасное зрелище: на фоне изумрудной листвы стоял ярко-рыжий с белоснежными пятнами олень. Его появление было неожиданным и сам он, застывший как изваяние, казался нереальным, если бы не уши. Они его выдавали. По ним было ясно — олень настороже, пытается уловить, ждет ли его какая опасность.

Еще в детстве, когда нам читают сказку про Красную шапочку и Волка, мы усваиваем, зачем нужны животным большие уши. Волк отвечает правильно: «Чтобы лучше слышать». Но не все животные используют уши в этих целях: у слонов, свиней, зайцев они служат в основном для того, чтобы регулировать температуру тела при жаре. Есть еще одна очень важная функция у ушей — защитная. Наружное ухо предохраняет барабанную перепонку и остальные структуры среднего уха от вредных воздействий. Благодаря ему в слуховом проходе вблизи барабанной перепонки все время поддерживается постоянный уровень температуры и влажности независимо от колебаний температуры и влажности во внешней среде. В результате барабанная перепонка всегда упруга. Однако эти уточнения хоть и нужны, все же они никак не умаляют правильности ответа Волка. А подтверждают его ответ эксперименты: при удалении ушных раковин у большинства животных значительно снижается чувствительность слуха. Раковины не только способствуют определению характера и направления звука, но усиливают попадающие в них звуки и выделяют наиболее важные для животного сигналы. Задача эта решается тем успешнее, чем больше уши по размеру, чем сложнее их внутренняя поверхность, на которой имеются специальные клапаны, наконец, чем подвижнее сами уши.

Все сухопутные животные определяют, откуда раздался звук, благодаря наличию двух ушей. Если источник звука справа, звук до правого уха доходит на какую-то долю секунды раньше, чем до левого. Мы замечаем эту разницу, хотя она подчас составляет всего 0,00003 секунды.

Олени и другие копытные животные, а также многие хищники не могут менять, как захотят, ни форму, ни объем ушной раковины. И поэтому, чтобы уши их улавливали звуки, действуя наподобие локаторов, они должны ими двигать в том или ином направлении. У некоторых групп животных число мышц, обеспечивающих перемещение ушных раковин в разных плоскостях, достигает 19. В результате с большой точностью анализируются участки пространства, которые их особенно интересуют. А способность двигать одним ухом независимо от другого дает возможность животным концентрировать свое внимание на двух звуках одновременно.

Чтобы ежи могли точнее определять, откуда исходит звук, природа снабдила их очень интересным приспособлением. В среднем ухе ежа кроме истинной барабанной перепонки обнаружена еще одна: ложная. Эта перепонка более тонкая, обычно слабо натянута и не очень упруга. Как считают ученые, она резко увеличивает воспринимающую поверхность среднего уха. Кроме того, эта перепонка, видимо, увеличивает силу звуковой волны и удлиняет интервал между поступившим в ухо первым сигналом и вторым, который передается через систему слуховых косточек и истинную барабанную перепонку. То, что два сигнала поступают в каждое ухо неодновременно, увеличивает возможности ежа. Это позволяет ему лучше слышать, откуда доносятся звуки, производимые другими ежами или добычей. Вовремя успевает он определить, с какой стороны приближается хищник (по звукам, сопровождающим его движение), и свернуться в клубок.

Из птиц, пожалуй, лучше всех распознают, откуда доносится звук, совы. Эксперименты американского орнитолога Роджера Пейна и советских исследователей В. Д. Ильичева и А. Г. Черного показали, что сипухи и ушастые совы, которые обладают наивысшей точностью локации, могут определить место, где находится мышь, с точностью до одного градуса.

Почти все совы, как известно, ночные охотники. Конечно, в лунные светлые ночи и в сумерках можно ловить добычу, пользуясь зрением. Ну, а что делать в остальные дни, когда на небе сплошь тучи и облака? Потуже затягивать ремень на животе? Но ведь так долго не продержишься, и выходит, что у сов волей-неволей должен был развиться прекрасный слух. Прежде чем рассказать о нем, надо сделать небольшое отступление.

Еще недавно считалось, что у птиц нет ушных раковин. Однако исследования профессора В. Д. Ильичева показали, что почти все птицы, как и звери, имеют ушные раковины, правда, весьма оригинальные: наружное ухо пернатых образовано специфически устроенными перьями.

Теперь вернемся к совам. Слуховой аппарат их во многом необычен. У некоторых видов ушные раковины достигают особенно больших размеров. Образованы они высокими кожными складками с растущими на них перьями. Часть перьев расположена впереди слухового отверстия, а часть — сзади. Жесткие перья слуховых раковин и перья, которые растут концентрическими рядами вокруг клюва, образуют так называемый лицевой диск. По характеру своего действия он больше напоминает ухо ночных млекопитающих, чем прочих птиц. Прежде всего, лицевой диск очень подвижен. Перемещаться может не только каждое перо (кстати, у ушастых сов их количество достигает 600, у чомги же, например, их всего около двух десятков). Передвигаются вперед и назад складки, слои перьев. Все это позволяет совам настраиваться на звуки определенного направления. Они настораживаются, как олени или козы, когда начинают усиленно прислушиваться, поводя своими ушами.

Есть еще одна редкая особенность у сов. Уши у них расположены резко ассиметрично. На правой стороне головы кожная складка находится над слуховым отверстием, направляя его ось вниз, а на левой стороне — наоборот, под слуховым отверстием. Эксперименты показали, что благодаря такому расположению ушей совы очень точно лоцируют звуки. Второе преимущество заключается в том, что локацию они могут осуществлять и в горизонтальной плоскости и в вертикальной.

Когда сова охотится, ей приходится улавливать довольно слабые звуки. Удается это и потому, что ее барабанная перепонка, имеющая форму шатра, сильно увеличена по сравнению с барабанными перепонками многих других птиц. Размер ее почти такой же, как у ягуара или льва. В результате давление звуковой волны, передаваемое во внутреннее ухо, усиливается без малого в 40 раз (у человека лишь в 18 раз).

Острота слуха сов, конечно, во многом зависит от развития слуховых центров головного мозга. Они у этих птиц отличаются большой сложностью. Если сравнить данные исследований, то окажется, что первое место принадлежит болотной сове: в ее слуховых ядрах 46010 нейронов, потом идет мохноногий сыч — 40360, неясыть — 39270, ушастая сова — 35870 нейронов. Чтобы было ясно, насколько велики эти цифры, для примера можно взять сизого голубя. В жизни этой птицы и общение и ориентация с помощью звука менее важны. У него слуховых нейронов чуть больше 8 тысяч.

Имея такой совершенный слуховой аппарат, сова, когда стемнеет, отправляется на охоту. Лучше всего ей, безусловно, подходят места, где мало травы или вообще ее нет: там полевки сове более доступны. Охотно посещают совы опушки, обочины дорог, островки редкого леса, одинокие деревья среди полей и лугов. Медленно облетая участок, ушастая сова слабо взмахивает крыльями, часто останавливается в воздухе или просто перелетает с одного дерева на другое, выбирая для посадки ветви на высоте от 3 до 9 метров от земли. Зная параметры сигналов, которые могут раздаться, она прислушивается.

Хорошо всем знакомые «ушки» совы никакого отношения к слуху не имеют. Больше того, когда сова настораживается, «ушки» исчезают, зато расширяется лицевой диск. Физиономия ее становится из мрачной удивленно-круглой. Услышав звук — писк грызунов, а чаще их шорох, сова мгновенно поворачивает голову, туловище и, сорвавшись с сучка, с большой скоростью — 5 метров в секунду — устремляется вниз по прямой, соединяющей ее голову с местом нахождения жертвы. Чтобы поддерживать определенное соотношение сигналов, поступающих в правое и левое ухо, пока сова летит, диск ее повернут таким образом, что линия взгляда совпадает с направлением движения. Не долетев 20—30 сантиметров до места приземления, она устанавливает лапы в точку, где перед этим была голова и, прищурив глаза, хватает полевку раскрытыми когтями. Вскоре лицевой диск совы снова будет в боевой готовности: семье сов для нормальной жизни нужно поймать в сутки не менее четырех зверьков.

Летучие мыши имеют уши еще лучше совиных. Эти внешне необычные зверьки используют и не очень распространенный в природе способ ориентации в пространстве и ловли добычи: эхо. Посылая сигналы-импульсы, летучие мыши улавливают их, когда они отразятся от препятствия — и тогда они его обходят, или от добычи, которая тут же ловится. Пространственный анализ их настолько тонок и точен, что по отраженным сигналам летучие мыши могут определять форму предмета, т. е., как и дельфины, способны к «звуковидению».

Ушные раковины летучих мышей считаются сложными. К самым разнообразным движениям способны и они сами и отдельные их клапаны, а основания их у некоторых видов так разрастаются, что образуются объемистые слуховые мешки, резко усиливающие звуки.

Подмечено, чем внушительнее уши, тем меньше интенсивность сигналов, издаваемых мышью. Самые большие уши — 42 миллиметра — у ушана. Величина их превышает длину тела животного. Зато у длиннокрылов, интенсивность сигналов которых велика, ушные раковины настолько малы, что почти не выступают над головой.

По-разному зверьки определяют и расстояние до лоцируемого предмета. Гладконосые летучие мыши учитывают время, прошедшее с момента подачи импульса; а подковоносы — интенсивность отраженного импульса.

Если летучие мыши «прощупывают» пространство ультразвуками, то гуахаро для тех же целей используют вполне обычные звуки. Гуахаро — крупные птицы из отряда козодоев, размер крыльев которых около метра, — живут в горах Венесуэлы, Эквадора, Северного Перу и на острове Тринидад. Эти оранжево-коричневые птицы с крепким клювом-крючком обитают в пещерах, а название «гуахаро» — «плачущий» или «стонущий» — они получили за свои пронзительные крики. Но когда в сумерках гуахаро начинают вылетать из пещер на поиски фруктов, плодов пальм и других деревьев, которыми питаются, они начинают издавать совсем другие звуки — резкие, быстро повторяющиеся щелчки, которые человек прекрасно слышит: их частота 6100—8570 герц. Эхо от этих сигналов дает возможность гуахаро обнаруживать различные препятствия во время ночных полетов за пищей; иногда в поисках корма они пролетают 24, а то и 48 километров. Эхо же помогает им ориентироваться в темноте пещер.

Стрижи-саланганы живут совсем в другом конце света — в Юго-Восточной Азии, но известностью пользуются не меньшей, чем гуахаро. Одна из причин этого в том, что их гнезда съедобны и считаются самым настоящим деликатесом, другая — они используют эхо, которое информирует птиц обо всем, что встречается на пути. Щелчки, издаваемые ими, тоже находятся в диапазоне частот, слышимых человеком, — 4000—5000 герц.

По сравнению с заморскими птицами возможности совсем обычных насекомых кажутся бедными. Однако ведь и им надо ориентироваться в пространстве, определять, откуда доносятся звуки. Как же они справляются с этой задачей? Оказывается, совсем неплохо. Самки кузнечиков могут разыскать самцов, находящихся от них на расстоянии даже в 30 метров. Заслышав пение, они замирают и несколько секунд прислушиваются. Затем начинают поворачиваться, пока ось их тела не совпадет с направлением на источник звука, и только тогда отправляются в путь. Двигаются самки почти по прямой, когда, разумеется, на пути нет никаких препятствий, и помнят направление целых полминуты. Чем ближе раздается пение, тем сильнее увеличивается скорость их продвижения. А если певцы окажутся на одинаковом расстоянии от самки, она направляется к тому, кто громче поет.

Обычно насекомые идут к цели почти без остановок. Но иногда бывает, что интервалы между сериями велики. Тогда самка перед приходом каждого сигнала ненадолго останавливается, а услышав его, обязательно корректирует курс, устанавливая опять ось тела по направлению к источнику звука.

Сигналы доходят до цели

Если летом в тихую погоду подняться на аэростате, то на высоте около километра может создаться впечатление, что ты на земле: так отчетливо слышно кваканье лягушек. А пение петухов и мычание коров без труда различают, пролетев вверх еще полтора километра. Однако ясная, безветренная погода, как известно, редкость, к тому же и при ней не бывает абсолютной тишины. Исследования показали, что в погожие дни уровень зашумленности в лесу равен 32 децибелам[2]. А начнется мелкий моросящий дождь, чуть подует ветер, и прибавится еще 13 децибел. Даже безобидный лесной ручей, который вроде бы еле журчит, создает звуковой фон. На расстоянии 30 метров он составляет 45 децибел. Раскаты же грома повышают уровень зашумленности до 90 децибел[3].

Не только явления природы повинны в отсутствии тишины. Сами животные вносят немалую лепту в это. Повышает звуковой фон птичье пение, а мощный хор кузнечиков, достигающий своего апогея в Черноморском заповеднике после 9 часов вечера, поднимает уровень зашумленности на 11 децибел. Однако тихо или очень шумно вокруг, а общаться, информировать друг друга о самом важном все равно надо. Как же ухитряются передавать свои сигналы неискаженными (иначе какой в них смысл?) животные, несмотря на многочисленные естественные помехи? В последнее время проблема эта волнует многих ученых.

Кандидат биологических наук А. А. Никольский занимается записью и анализом голосов животных не один год. На Земле сейчас обитает около четырех с половиной тысяч видов млекопитающих. Из них во всем мире магнитная лента хранит голоса 500 видов и 70 из них записаны Никольским.

Из всех этих видов Александр Александрович наиболее подробно исследовал, пожалуй, грызунов. Наблюдая за поведением малого и желтого сусликов, обитающих на территориях, где обычны сильные ветры, он заинтересовался их способом передачи сигналов об опасности. Ветер, дующий со скоростью шесть метров в секунду, — помеха достаточная. Она вызывает значительное рассеивание звуковой энергии, а сигналы сусликов достигают цели. За счет чего? Оказалось, что они состоят из серий быстро следующих друг за другом импульсов. А это означает, какой бы силы ветер ни был, уж один-то из импульсов да проскочит.

Большие песчанки живут в пустыне, в саксауловых лесах — там жарко и сухо. Но при низкой влажности высокочастотные сигналы затухают быстро. Существует одна закономерность: чем меньше животное, тем выше, тоньше у него голос. Песчанки — зверьки небольшие, следовательно, они должны были бы передавать сообщение с частотой 8 килогерц. Однако, когда проанализировали их сигнал об опасности, выяснилось, что частота его всего лишь около 2 килогерц. Так зверьки приспособились к своим условиям жизни, и их сигнал достигает цели, если даже те, кому он предназначен, находятся на большом расстоянии.

Именно низкая частота обеспечивает зеленую улицу сигналам и других, совсем уж не мелких млекопитающих, потому что по сравнению с высокочастотными они меньше «гасятся» о листву, стволы деревьев.

Птицы, обитающие в зарослях трав и кустарников, в густой листве крон, чтобы информация распространялась на нужное расстояние, преодолевая все помехи, часто повторяют свои песни, издавая их почти непрерывно. А сведения, что они находятся именно в этом месте, они передают, используя трели, которые представляют собой многократное быстрое повторение одинаковых нот.

Летучие мыши ведут себя в условиях шума иначе. Если после вылета мышей на охоту зашумленность начинает расти, их сигналы становятся более интенсивными, зверьки стараются как бы перекричать шум. Более того, длительность сигналов возрастает в три раза, увеличивается и их частота: ультразвуки становятся выше.

Каждого, кто оказывается на лежбищах северных морских котиков, поражает стоящий там гул. Но иначе и быть не может. На небольшом кусочке суши собираются тысячи животных, которых не отнесешь к молчаливым: кричат главы гаремов — секачи, кричат самки, кричат их отпрыски — щенки. Прибавьте еще сюда шум морского прибоя, и картина будет более или менее ясна. Но зато не совсем понятно другое: как животные слышат друг друга при таком гвалте?

У котиков есть один важный сигнал — предупреждающий рев. И какой бы шум вокруг ни стоял, сигнал не пройдет мимо ушей любого обитателя лежбища: крик настолько мощный, что слышен за несколько десятков метров, звучит достаточно долго, иногда полторы секунды, причем не раз повторяется. Такими же преимуществами обладают и сигналы, издаваемые самками, когда они хотят отыскать своих щенков на густо заселенном лежбище. Зовущий крик матери детеныш может услышать на расстоянии двух километров. По крику, который отличается глубокой амплитудной модуляцией, отыскивают в больших стадах своих детенышей и такие животные, как овцы и сайгаки.

Насекомые не меньше, чем звери, заинтересованы в том, чтобы их сигналы достигали цели. Кузнечики продолжают двигаться в нужном направлении, если шум громче сигналов, важных для них, в три раза. Эксперименты, проведенные на рыбах, подтвердили, что и они способны выделять сигналы, несущие полезную информацию, несмотря на помехи. Правда, защищенность этих сигналов от шума оказалась разной. Звуки, которые издают рыбы при еде или угрозе, тонут в окружающих шумах, если волнение моря достигает двух баллов. Сигналам же, посылаемым во время нереста, не страшен шторм и в четыре балла: они слышны на расстоянии 9 метров. «Дальнобойность» этих звуков объясняется их большой интенсивностью. Но только ли в этом дело? Для проверки были проведены опыты. В бассейн, где плавали стайки речных окуней и плотвы, отвесно падала с высоты струя воды, которая, естественно, создавала большой шум. Когда рыбам стали воспроизводить звуки, возникающие при питании, они смогли опознавать их, как и люди, лишь в тех случаях, если эти звуки были громче окружающих шумов. Сигналы нереста — однотонные звуки, которые раздаются через определенное время, плотва и окуни хорошо выделяли, несмотря на то, что струя воды «забивала» их.

Таким образом выяснилось, что устойчивость сигналов к помехам объясняется не только их интенсивностью, но и частым ритмичным повторением этих звуков.