Ультразвук и летучие мыши (4)
Способность летучих мышей дифференцировать объекты по размерам, качеству и форме еще не изучена до конца. Многие стороны этого вопроса остаются неизвестными. Ученые пока не пришли к определенным заключениям. Строятся лишь предположения, выдвигаются гипотезы, которых из-за их сложности мы касаться не будем.
В одном из популярных польских журналов был напечатан тест-шутка на самостоятельность мышления. Среди других вопросов в нем был такой: «Летучие мыши вцепляются в волосы?» Отрицательный ответ на этот вопрос оценивался большим количеством баллов, то есть характеризовал испытуемого как человека, лишенного груза укоренившихся взглядов и представлений. Шутка шуткой, а между прочим, мнение о том, что летучие мыши могут вцепляться в волосы, широко распространено среди людей. Что ж, возможно, оно не лишено оснований. Только в этом нет никакого злого умысла со стороны рукокрылых. «Жертвами» такого нападения могут стать люди с пышной высокой прической. Копна волос плохо отражает ультразвуковые сигналы и воспринимается летучей мышью как пустое место, по которому не грех пролететь разок другой. Тем более что человека в теплый летний вечер неотступно сопровождает толпа жаждущих крови комаров и мошек.
Эхо, улавливаемое животным от отражающих объектов, слабее первоначального сигнала в сотни и тысячи раз. Но это не беда — чувствительность органов слуха достаточно высока, чтобы принять отраженный сигнал. Здесь другая проблема: как бы не оглохнуть от собственного крика. Вы знаете, что трудно услышать слабый звук после сильного. Как же летучие мыши умудряются прислушиваться к едва заметному эху в оглушительном «реве» своего локатора?
Выяснить этот вопрос удалось профессору Йельского университета доктору О. Хенсону. Оказалось, в среднем ухе летучей мыши есть мышца, которая, сокращаясь, оттягивает стремечко от окна слуховой улитки. Сокращение мышцы происходит перед посылкой каждого импульса. Таким образом, канал, по которому звук передается во внутреннее ухо, обрывается. Как только излучение импульса закончено, стремечко возвращается на свое место, зверек прислушивается — ловит эхо.
Ослабление чувствительности уха в момент подачи импульса велико, но вовсе не лишает животное возможности слышать. При излучении импульсов с частотой более 140 в секунду сокращение мышцы становится непрерывным, а это затрудняет не только прием локационных сигналов, но и самого эха. Впрочем, это не столь уж существенно. Ведь на близких расстояниях от объекта (то есть когда происходит учащение импульсов) эхо значительно громче. По крайней мере, громкость его, видимо, достаточна для прослушивания слабочувствительным ухом.
Наиболее удивительной и, пожалуй, наименее изученной является способность летучих мышей настраиваться только на интересующие их сигналы. Какой хаос разнообразных акустических помех окружает зверька ежеминутно, ежесекундно! Тут и собственные лоцирующие сигналы, и сигналы летающих неподалеку сородичей, сотни и тысячи отраженных от окружающих предметов сигналов, звуки насекомых, ультразвуковой «шелест» растительности и многие, многие другие.
В специально проведенных опытах было показано, что с увеличением интенсивности помех наблюдается повышение интенсивности ориентационных сигналов летучих мышей. Заглушить полезный для зверька сигнал удается не всегда. Успех работы помехозащитного механизма в значительной степени зависит от частоты помех, от их громкости, а также от направления прихода полезного сигнала и шума.
В настоящее время принципы выделения летучими мышами полезного сигнала при наличии помех привлекают самое глубокое внимание не только биологов, но и специалистов в области бионики, инженеров, физиков. Раскрыв тайны этих механизмов, вероятно, можно будет их использовать в системах радиосвязи, которые не достигли пока желаемого совершенства.
Маленькая, только что родившаяся летучая мышь не обладает даром «видеть ушами». Развитие локационных способностей идет постепенно, изо дня в день. Сначала малыши издают протяжные низкочастотные крики, хорошо слышимые человеческим ухом. Назначение этих криков — контакт с матерью. Несмотря на кажущееся сходство, призывные крики разных мышат отличаются друг от друга некоторыми не доступными нашему уху нюансами. Каждая мамаша прекрасно знает голос своего детеныша и безошибочно отыскивает его после возвращения с ночных прогулок.
Если недельного малыша остроухой ночницы посадить на ладонь или другую горизонтальную поверхность, то зверек начинает пищать, запрокидывая голову вверх. В этом положении он чем-то напоминает маленькую собачку, которой вздумалось потосковать в полный голос. В возрасте двух недель мышонок уже не «воет», а потихоньку «лает», держа голову прямо. Длительность криков сокращается, они становятся едва слышимыми. На самом деле их гром кость вовсе не ослабевает, просто увеличивается частота, и мы улавливаем лишь низкочастотные составляющие сигналы.
Крылан коротконосый (Cynopterus sphinx)
С этого времени крики детенышей, помимо первоначального значения — связи с родительницей,- начинают играть роль локационных сигналов. Даже в раннем возрасте характер сигналов связан с состоянием, в котором находится зверек. Быстрые взмахи крыльев или частое переступание лапками сочетаются обычно с высокой скоростью следования импульсов. Медленно движущиеся или спокойно сидящие детеныши редко издают крики. В возрасте 25 дней, когда молодая остроухая ночница делает первые попытки расправить крылья и даже пытается подпрыгивать, многие параметры ее сигналов уже близки к параметрам сигналов взрослых животных. Но лишь к полуторамесячному возрасту сонар достигает полного совершенства, и зверек начинает охотиться за насекомыми.
Интересно, что новорожденные подковоносы издают звуки, так же как и все гладконосые, через рот. Немного подросший детеныш может использовать для этой цели ноздри. Постепенно «носовые» призывные сигналы приобретают значение локационных. Способность издавать крики через рот сохраняется у молодых подковоносов до одного года. Однако такие звуки зверек испускает лишь в подвешенном состоянии. В полете работают только ноздри.
Не всех рукокрылых природа наделила одинаково эффективными локационными устройствами. Да и ни к чему! было такое равноправие. Зачем, скажем, ложному вампиру, питающемуся крупными малоподвижными насекомыми и мелкими позвоночными, иметь высокочувствительный и дальнодействующий сонар. В поисках жертвы ложный вампир летает обычно вблизи стен зданий, столбов, деревьев и собирает добычу с поверхности этих предметов. На малых расстояниях нецелесообразно использовать длительные импульсы высокой интенсивности. Поэтому ложные вампиры излучают тихие сигналы с большой частотой следования импульсов. Громкость этих сигналов настолько мала, что даже при современной аппаратуре записывать их довольно трудно.
Такие же слабо интенсивные сигналы наблюдаются у американских листоносов, у настоящих вампиров. С легкой руки Дональда Гриффина, вся эта группа летучих мышей из-за их тихоголосия названа «шепчущими» летучими мышами. Среди семейства обыкновенных летучих мышей тоже есть «шепчущие». Это ушаны, которые, как вы помните, предпочитают охотиться за неподвижными насекомыми, собирая их с веток деревьев.
Говоря о локации летучих мышей, мы еще ни разу не упомянули о представителях второго подотряда рукокрылых — крыланах. Неужели сонары — привилегия настоящих летучих мышей? Вовсе нет. Оказывается, и крыланы обладают способностью к звуковой ориентации. Правда, не все.
Еще в 195 году ученые Мерее и Кульцер заметили, что египетская летучая собака в полете, а также при .посадке и на старте издает хорошо слышимые звуки, напоминающие «тикание» часов. Приближаясь к препятствию, животное увеличивает громкость и частоту этих звуков. Причем в темноте звуки становились еще громче. Зверьков выпускали в освещенное помещение, и они летали почти беззвучно. Но стоило выключить свет, начинало раздаваться «тикание«. При плотно заткнутых ушах в полной темноте крыланы делались совершенно беспомощными.
Летучие собаки используют эхолокацию только в полете. Висящий на ветке или находящийся в руках экспериментатора зверек звуков не издает. С помощью киносъемки удалось установить, что рот животного во время испускания сигналов закрыт. Однако губы вытянуты, и чуть приоткрыты по бокам. Предполагают, что эти щели служат выходом для локационных звуков. Самым важным органом при подаче сигналов является язык. Проще говоря, крылан щелкает языком. Щелчки возбуждают колебание воздуха в ротовой полости, которая служит своего рода резонатором. Каждый зверек имеет «резонатор» с сугубо индивидуальными резонансными свойствами. Поэтому характер звуков, издаваемых разными зверьками, может быть различным. Тем не менее все сигналы летучих собак лежат в пределах слышимого человеком диапазона частот.
До недавнего времени считалось, что ориентироваться при помощи звуков могут лишь представители одного рода-крыланов — летучие собаки. Но исследования последних: лет обнаружили способность издавать звуки рукокрылыми рода эполетовых крыланов. Наблюдения эти были проведены в Кении. Крыланы, лишенные возможности видеть, легко ориентировались и маневрировали среди густых ветвей. В тихую и безветренную ночь можно было ясно слышать едва уловимые потрескивающие звуки. Ни днем, ни в сумерках, ни при искусственном освещении наличие этих звуков установить не удалось. Сделав анализ звуковой спектрограммы, ученые пришли к заключению, что сигналы эполетовых крыланов имеют большое сходство с ориентационными звуками летучих собак.
Трубконосые крыланы в полете издают высокие свистящие крики. Когда крылан кричит, его ноздри выгибаются наружу и приходят в движение. Служат ли эти звуки для ориентации животного или используются только в целях общения с себе подобными, пока еще не установлено.
Возможно, в недалеком будущем список крыланов, обладающих способностью к локации, расширится. Но чтобы там ни было, а сейчас уже вполне определенно доказана первостепенная роль в жизни этих животных других органов чувств — обоняния и зрения. Впрочем, настоящие летучие мыши, как мы скоро убедимся, тоже нередко прибегают к использованию этих «обычных» средств контакта с окружающей средой.
Источник: Мосияш С. С. Летающие ночью.- М.: Знание, 1985.- 160 с.
