Шепот планеты

Между зрительным и звуковым анализаторами есть весьма существенная разница: лишь очень немногие из животных способны светиться, тогда как подавляющее большинство тех, кто слышит, имеют специальные устройства, дающие им возможность наполнять мир звуками жизни. Сейчас уже нет возможности полностью восстановить, как развивалась у животных способность использовать звуковые сигналы. Можно лишь предполагать, что звуковой анализатор возник в связи с необходимостью слышать звуки, издаваемые жертвами или врагами.

Когда животные обзавелись ушами, то не могли не заметить, что немаловажную информацию можно получить и от своих ближайших сородичей, если прислушаться к производимым ими звукам. Эти сигналы рассказывали не только о том, что делают в настоящее время члены семьи или стаи, но и давали известное представление обо всем, что творится в мире. Отсюда один шаг до активной посылки сигнала своим сородичам.

У животных выработалась способность производить звуки для общения друг с другом. Чтобы достаточно точно воспроизводить эти звуки, нужно их очень хорошо слышать, поэтому звукопроизводящие и звуковоспринимающие органы должны были развиваться совместно.

Действительно, животные особенно хорошо воспринимают собственные звуки и голоса сородичей. Естественно, они не могли не заметить, что производимые ими звуки могут вызвать появление эха и что совершенно одинаковые звуки каждый раз могут породить весьма различное эхо. Когда природа поняла причину таких различий, она начала экспериментировать и ставила опыты до тех пор, пока не создала такие звуковоспроизводящие и воспринимающие системы, которые позволили животным использовать свои звуки непосредственно для собственной надобности.

Наиболее совершенным звуковым прибором обладают птицы и млекопитающие. Их голосовой аппарат, работающий за счет движения воздуха, способен издавать большую гамму звуков. Не все из них в одинаковой степени одарены природой, некоторых она почему-то обошла, создав их безголосыми. Тогда, чтобы внести лепту в общее море звуков или разнообразить репертуар, животным приходится изобретать свои способы выражения чувств и прибегать иногда для этого к подсобным средствам.

Наиболее характерным звуком для гудсонской совы является громкое щелканье клюва. Виртуозы с помощью клюва могут устраивать целые концерты. Звуки, издаваемые аистами, очень напоминают щелканье кастаньет. Широко варьируя ритм и силу звука, аисты исполняют чудесные серенады.

Дятлу одного клюва оказалось недостаточно. Влюбленный дятел выстукивает для своей подруги целые барабанные концерты, используя в качестве инструмента сухие деревья. Самец куропатки выбивает дробь крыльями, делая до 40 ударов в минуту.

У насекомых нет голосового аппарата, для производства звуков они обычно используют трение. Саранча водит лапкой по своим жестким крыльям. Кузнечики извлекают звук трением надкрылий друг о друга. У сверчков на трущейся поверхности крыла около 150 треугольных призм и четыре перепонки, вибрация которых усиливает звук. Не удивительно, что и уши у насекомых не на голове. У сверчка звуковоспринимающий аппарат расположен на коленке, у саранчи – при основании ножки.

Рыбы извлекают звуки при трении жаберных пластин. Карповые скрежещут глоточными зубами. Очень интересно устроен звуковой аппарат окуневых, особенно развитый у поющих рыб и морского петуха – триглы. Звуки издаются с помощью плавательного пузыря, благодаря сокращению особых барабанных мышц, которые вызывают колебания его стенок.

Многие звуки животные издают во время движения. Блеяние бекаса, несущееся с неба, возникает от вибрации рулевых перьев хвоста во время особого токового полета. Надсадный писк комара, от которого невольно замираешь, ожидая укуса, вовсе не является предупреждением – иду на вы, – какие посылал своим врагам киевский князь Ярослав Мудрый, собираясь на них напасть. Комариный писк возникает от движения крыльев, и, видимо, в некоторые моменты комар и рад бы замолчать, да не может.

Язык животных всегда интересовал людей. Желание понять его возникло еще на заре существования человечества. Жрецы, ученые, художники, писатели не раз обращались к этой теме. Языку животных посвящены целые тома. Среди их авторов много очень известных имен. Большинство этих произведений теперь уже забыты, в том числе «Азбука животных», принадлежащая перу известного английского писателя Чарльза Диккенса. Это было последним произведением выдающегося мастера слова.

Бесчисленные исследования не привели к дешифровке сигналов, которыми обмениваются животные. Только появление аппаратуры, позволяющей записывать, многократно воспроизводить и всесторонне анализировать звериные разговоры, позволило вплотную заняться этой захватывающей проблемой.

Назначение сигналов очень различно. Одни служат сигналом сбора, другие – опасности, третьими оповещают о находке пищи, четвертыми призывают подругу. Мелодичные, чарующие песни наших птиц чаще всего оповещают, что гнездовой участок уже занят.

Очень интересно и не совсем еще понятно, почему песни птиц и лягушек, в сущности несущие очень немного информации, столь сложные, а нередко еще и очень красивые музыкальные произведения. Способность к пению – врожденная реакция, но, чтобы правильно петь, птицам приходится учиться. Птенец, который ни разу не слышал голосов своих сородичей, никогда не станет хорошим певцом. Удивительно не то, что птицы способны учиться, а то, что они обладают хорошим вкусом. Никогда не бывает, чтобы хорошие певцы переняли плохую манеру петь, обычно плохие певцы учатся у хороших. Этим объясняется, почему в одних местах попадаются только хорошие певцы, а в других только плохие.

Язык животных оказался не столь бедным, как полагали. Особенно он богат у существ, живущих большими сообществами. На что уж куры глупые птицы, но даже у них ученые обнаружили до 30 слов-сигналов.

Каждому виду присущ только ему свойственный набор сигналов, а виды, широко распространенные по земному шару, распадаются даже на отдельные национальности или, вернее, языковые группы. Оказалось, что вороны, живущие в Соединенных Штатах, совершенно не понимают французских, а черноморские дельфины не знают языка своих средиземноморских собратьев.

С другой стороны, самые неродственные звери, если им приходится жить вместе, частично осваивают сигналы своих соседей, особенно оповещающие об опасности. Сигнал тревоги, который подает своим стрекотанием сорока, хорошо понятен всем обитателям окрестных лесов и полей. Даже косолапый хозяин тайги медведь или гроза уссурийских лесов полосатый красавец тигр не пропустят его мимо ушей. Наконец, среди птиц встречаются полиглоты. Это те, кому приходится кочевать. Так они осваивают различные варианты языка своих оседлых сородичей.

Голоса отдельных видов животных настолько разнятся, что их хозяев нередко легче отличить по этому признаку, чем по каким-нибудь другим. Знатоки птиц без ошибки скажут, к какому виду относится поющая пеночка, и, пожалуй, затруднятся определить, если птица попадет им в руки. Значительное различие голосов имеет глубокий смысл. Очень похожие пеночки никогда не дают гибридов, звуковые сигналы помогают им без ошибки узнавать друг друга. Такое же значение имеют песни многих насекомых. Даже комары узнают своих подруг по характерному для каждого вида писку, зависящему главным образом от частоты движения крыльев.

Сигналы, посылаемые животными, отличаются по длительности, по амплитудной и частотной модуляции, величине интервалов между отдельными звуковыми посылками, ширине спектральных полос, крутизне фронта нарастания и спадения сигнала и по ряду других признаков. Однако, как ни строго различаются между собой голоса животных, детальный анализ производимых ими звуков выявил известное сходство.

Оказалось, например, что сигнал воздушной тревоги у большинства птиц и мелких животных – длительный, медленно нарастающий звук. Такой сигнал с малой крутизной фронта нарастания очень трудно локализовать в пространстве, но в данном случае это значения не имеет. Когда враг грозит сверху, когда над головой ястреб или орел, готовый вас сию же минуту схватить, бесполезно удирать сломя голову. Сигнал «воздушной тревоги» не дает животным никакого указания на то, справа или слева, спереди или сзади угрожает опасность, а следовательно, не подсказывает, в какую сторону бежать. Остается только замереть на месте в надежде, что тебя не заметят, или юркнуть в ближайшее убежище. И только это может спасти при нападении сверху.

Совсем иначе выглядят сигналы наземной тревоги. В этом случае очень важно, с какой стороны грозит опасность, а следовательно, необходимо точно уловить, откуда подан сигнал. Поэтому сигнал наземной тревоги должен быть таким, чтобы его можно было точно локализовать. У кур это пачки коротких импульсов, круто нарастающих вначале, а затем медленно спадающих. На сигнал наземной тревоги птицы взлетают, а животные убегают в направлении, противоположном тому, откуда раздался сигнал.

Несмотря на неожиданное богатство языка животных, который может быть не только звуковым, это все же язык второго сорта. Все «слова» звериного языка передаются по наследству, а не выучиваются, как приходится делать детям. Сигналы, которыми обмениваются животные, возникают у них непроизвольно под влиянием тех или иных эмоциональных состояний. Когда курица испуганно кричит, увидев падающего с неба коршуна, это вовсе не означает, что она хочет оповестить подружек о грозящей опасности. Крик у нее вырвался так же непроизвольно, как вскрикиваем мы, случайно притронувшись к горячему утюгу. То, что язык животных врожденный, а обмен информацией происходит непроизвольно, одна из причин, почему он в отличие от языка людей развивается очень медленно.

Животные, длительное время обитающие вместе, в конце концов научаются извлекать из все тех же непроизвольных звуковых сигналов гораздо больше информации о нюансах окружающей обстановки. Так, по звуковым реакциям и общему поведению одной из двух живущих в доме собак вторая может совершенно точно знать, кого из членов хозяйской семьи увидела в окне ее товарка.

Животные могут и более активно пользоваться звуковой сигнализацией. Собаку не трудно научить подавать голос, когда ей хочется пить, громко и часто лаять, когда она голодна, и визжать, когда настало время для прогулки. Попугаев, голосовой аппарат которых ближе всего к человеческому, можно научить произносить отдельные слова и даже целые фразы на любом языке и употреблять их в соответствии с окружающей обстановкой. Попугай жако, которого привез в Англию отставной боцман одного из торговых судов, научился кричать «пить», когда в баночке высыхала вода, и говорить «дай салата», если ему хотелось пощипать зелени. Попугай никогда не забывал пожелать людям «спокойной ночи», даже если в комнате никого не было, прежде чем засунуть голову себе под крыло.

Подобная реакция уже шаг вперед по сравнению с непроизвольной сигнализацией, о которой говорилось выше, хотя от человеческой речи они все еще достаточно далеки. Это всего лишь условнорефлекторные реакции, ничуть не сложнее обычного условнорефлекторного отделения слюны, которое возникает у собаки в ответ на бренчание миски, когда хозяин наливает похлебку.

Возможны ли между животными более сложные формы сигнализации?

Недавно американские исследователи, изучавшие дельфинов, столкнулись с интересной загадкой. Двух животных, живших в одном бассейне, обучили при показе одной из двух фигур нажимать на левый рычаг, а при показе второй – на правый. Затем бассейн разгородили на две части. Дельфин, оставшийся в правой половине, хорошо видел фигуры, но не имел возможности дотянуться до рычагов. Второй дельфин, помещенный в левую часть бассейна, мог свободно нажимать на рычаги, но фигуры, предъявление которых служило сигналом для нажима, ему не были видны.

Когда обычный опыт впервые повторили в разгороженном бассейне, ученые были поражены тем, что левый дельфин, не видя сигнальных фигур, без ошибки нажимал на нужный рычаг. Это оказалось возможным потому, что правый дельфин сумел информировать своего левого собрата, когда и какие фигуры показывали.

Дельфины пользовались звуковой сигнализацией. Ее удалось даже записать на магнитную ленту. Неясным остается пока только характер этой информации. Возникают ли у правого дельфина звуковые реакции непроизвольно, как у собаки, увидевшей в окно своего хозяина, или дельфины могут в случае надобности активно обмениваться информацией об окружающей обстановке. Если правильным окажется второе предположение, это будет означать, что сигнальные реакции дельфинов ближе к разговору людей, чем сигнализация любых других животных.

Большое разнообразие и вместе с тем строгая специфичность звуковых сигналов не могли не вызвать подражания. Иногда сходство голосов двух животных бывает чисто случайным. Непосвященному горожанину, оказавшемуся ночью в лесу, где празднуют свои свадьбы безобидные, грациозные косули, придется испытать немало страха. Неожиданно сильный голос влюбленного самца очень напоминает рев крупного хищного зверя. Впрочем, ученые не знают, действительно ли это случайное сходство. Не исключено, что природа, планируя призывный клич косули, решила сделать его притягательным для самки и устрашающим для всех остальных. А как же иначе охранить этих беззащитных и в остальное время таких тихих и незаметных созданий, которые и защитить-то себя не в состоянии?

Гораздо чаще мы встречаемся с «сознательным» подражанием. Осы опасные существа, не каждый отважится на них напасть. Подражать им для беззащитных существ было бы весьма выгодно. Такие виртуозы нашлись. Там, где постоянно летают осы, нетрудно встретить крупных мух. Оса в пoлeтe жужжит, делая крыльями 150 взмахов в секунду. Мухи тоже жужжат, и звук их очень похож на осиный: они делают 147 взмахов в секунду. Такого сходства достаточно, чтобы хищники путали их с осами. Сами же мухи обладают достаточно изощренным слухом, чтобы не ошибаться: они никогда не пытаются заводить с осами любовные шашни.

Пчелиный улей – совершенно неприступная крепость. Только медведь решается вступить с пчелами в открытый бой, но и его нередко обращает в бегство дружная семья.

У летка в улей постоянно дежурит охрана, всегда готовая дать отпор любому обидчику. Мимо недремлющей стражи трудно пройти незамеченным. Как ни заманчив мед, как ни много желающих им полакомиться, пробраться в улей никто не может.

Вот почему ученых всегда удивляло, как это удается крупной бабочке бражнику «мертвая голова». Крылья и брюшко этой бабочки окрашены в черный и желтый цвета, а на спинке есть группа желтовато-белых пятнышек, очень напоминающих по форме череп и скрещенные кости, благодаря чему она и получила свое название. Проникнув в улей, «мертвая голова» выпивает огромное количество меда и, отяжелевшая, почти неспособная лететь, безнаказанно убирается восвояси. Бражник умеет издавать довольно резкие звуки. Эти «песни» «мертвой головы» и завораживают стражу. На пчел они оказывают такое же неотразимое влияние, какое песни сладкоголосых сирен на древних мореходов. Недавно удалось понять причину этой власти: оказалось, что бабочка умеет подражать «голосу» молодой пчелиной матки.

Пчелы без матки чувствуют себя сиротами. Когда в начале лета часть их вместе со старой маткой покидает отчий дом, улей погружается в уныние. Но вот из кокона вылупилась молодая матка, и в притихшей на несколько дней пчелиной семье все изменилось. Почти сразу же молодая матка начинает знакомиться с ульем, оживленно бегает по сотам и при этом «тюкает» (поет), объявляя рою о своем появлении на свет.

Тюканью только что вышедшей из кокона молодой матки и подражает «мертвая голова». На пчел это действует как магическое заклинание. Воспользовавшись временным замешательством, «мертвая голова» забирается на соты, торопливо сосет мед и спешит покинуть улей, пока его обескураженное население не успело прийти в себя.

Случаи звукоподражания, своеобразной звуковой мимикрии, встречаются и у других животных, хотя эти явления изучены еще недостаточно хорошо. Они чаще наблюдаются у водных животных, для которых звуки имеют гораздо большее значение, чем для наземных. К звукоподражанию прибегают хищники, чтобы беспрепятственно подобраться к жертвам; со своей стороны, жертвы подражают более сильным существам, чтобы отпугнуть хищников. Нередко используются ультразвуки, не воспринимаемые человеческим ухом, что значительно затрудняет изучение этого интересного явления.

Для животных, ведущих ночной образ жизни, использование эха так же привычно, как и другие виды звуковой сигнализации. Принцип прост: звуковая волна, порожденная животным, отражается от встретившихся ей на пути предметов и возвращается обратно. По тому, сколько времени потребовалось, чтобы звуковая волна вернулась обратно, животное может судить, как далеко находится предмет, а по характеру эха – и о свойствах этого предмета.

Способностью к эхолокации обладает подавляющее большинство высших животных. Лишенная зрения собака за один-два дня способна научиться не натыкаться на стены и крупные предметы. Ее изощренное ухо легко замечает отраженный от сплошных поверхностей звук, порождаемый шумом ее шагов. После более длительной тренировки собака может научиться избегать и более мелкие предметы.

Человек также способен пользоваться эхом. Слепые от рождения, обладающие очень развитым слухом, ориентируясь по звуку собственных шагов или палки, научаются в конце концов не натыкаться даже на не очень толстые деревья. По сравнению с дельфинами или летучими мышами это, конечно, очень грубый способ ориентировки, но характер звуков, используемых человеком, не дает ему возможности осуществлять более точные реакции.

Сходным образом ориентируются рыбы, движение их тел вызывает в подводном царстве местные сжатия, распространяющиеся в разные стороны, как обычные волны. Их отражение от встречных предметов улавливается особым органом, боковой линией, которая есть у всех рыб и хвостатых амфибий. С помощью такой вибролокации (волны, создаваемые рыбами, не относятся к звуковому диапазону) они даже ночью не натыкаются на подводные препятствия.

Чтобы локация стала более совершенной, природе потребовалось реконструировать у животных звуковоспроизводящие органы. Во-первых, при локации нет необходимости посылать звук во все стороны, как это происходит при звуковой сигнализации между животными. Гораздо выгоднее посылать звук узким пучком строго в том направлении, которое необходимо обследовать. Во-вторых, не каждый звук пригоден для локации. Чтобы звук хорошо отразился, препятствие должно быть в 2–3 раза больше звуковой волны. Поэтому для локации используются, как правило, короткие волны.

Из птиц, способных к эхолокации, наибольшей известностью пользуется гуахаро, живущий на островах Карибского моря и в близлежащих странах Латинской Америки. Эти крупные, шоколадно-коричневые в белую крапинку птицы, размах крыльев которых достигает без малого метра, очень похожи на больших ястребов.

У гуахаро ночной образ жизни. Весь день проводят они в глубине пещер, где вьют свои гнезда на недоступных карнизах. Ночью птицы вылетают на кормежку в поисках плодов тропических пальм, а с рассветом возвращаются обратно. Уверенно проносятся они в полной темноте по извилистым подземным коридорам, не натыкаясь на стены и выступы. Птицам хорошо «видна» дорога, они «освещают» ее звуком.

Во время полета гуахаро издают частые, короткие звуки в диапазоне 7000 колебаний в секунду, вполне доступные человеческому уху. Звук, как известно, в воздушной среде распространяется со скоростью 340 метров в секунду, то есть в 12–15 раз быстрее скорости птицы, поэтому звуковая посылка всегда успевает на много раньше, чем сами гуахаро, достичь препятствия и вернуться обратно. Птицы получают своевременную и исчерпывающую информацию о ближайших отрезках пути. Для той же цели пользуются звуковой эхолокацией ласточки-саланганы и некоторые другие ночные птицы.

Летучим мышам и дельфинам эхолокация нужна не только для того, чтобы избегать препятствий. Она необходима и при поисках пищи, поэтому им пришлось взять на вооружение ультравысокие звуки с частотой от 40 до 300 тысяч в секунду и длиной волны 1–3 миллиметра.

Летучие мыши, питающиеся плодами, ягодами и крупными сидящими на ветвях и листьях насекомыми, и вампиры, пьющие кровь крупных животных, лоцируют с помощью звуков слабой интенсивности и частотой до 150 тысяч в секунду. У этих животных задача относительно легкая: отыскать хотя подчас и небольшие, но неподвижные объекты, поэтому они используют звуки постоянной частоты.

Гораздо сложнее задача у дельфинов и летучих мышей, хватающих добычу на лету. Им нужно получить информацию не только о том, где в данный момент добыча, но и куда, с какой скоростью держит путь. Видимо, поэтому большинство летучих мышей используют для локации звуковые посылки, в которых частота колебаний звуковых волн меняется.

Например, некоторые гладконосые мыши, повиснув где-нибудь на ветке вниз головой, как птицы-мухоловки, высматривают добычу, поворачивая мордочки в разные стороны и посылая в пространство 10–20 раз в секунду сигналы, состоящие примерно из 50 звуковых колебаний, которые начинаются на частоте 90 тысяч, а заканчиваются при частоте 45 тысяч, то есть в одной посылке нет даже двух одинаковых частот. Когда добыча обнаружена, частота посылок увеличивается до 200 в секунду, а длительность каждой сокращается до 0,001 секунды.

Ученые считают, что, определяя направление полета жертвы, летучая мышь руководствуется изменением длины звуковых волн эха по сравнению с размером волн локационного импульса. Если добыча движется навстречу мыши, то отраженные звуковые волны будут короче. Они как бы сжимаются летящей жертвой, и чем ее скорость больше, тем больше будут сжиматься отраженные волны, тем звуковой состав эха будет более высоким. Если же добыча улетает от мыши, звуковые волны эха растягиваются тем больше, чем быстрее она летит, и тем более низкий звук доходит до ушей преследователя.

Эхолокатор летучих мышей настолько совершенен, что они могут отличить одинаковые кусочки бархата от наждачной бумаги и фанеры. Каждый предмет по-своему отражает звуковые волны. От гладких поверхностей они отражаются полнее, тогда как шероховатые, мягкие поверхности их гасят. Этим объясняется, почему иногда летучие мыши запутываются в высоких дамских прическах. Они вовсе не собирались причинить вреда их испуганным обладательницам, а просто случайно столкнулись с пышной шевелюрой, не получив от нее эха.