Вода, как мы знаем, плотнее воздуха. Она хорошо)
проводит звук, но плохо пропускает свет. Световая энер-' гия,
проникающая в воду, быстро поглощается, рассеивается и частью
преобразуется в тепловую энергию., В прозрачной воде открытого океана
яркость освещения убывает с глубиной в среднем в десять раз на каждые 50
метров.
Известно, что солнечный свет состоит из лучей видимого и невидимого
спектра. Видимая часть спектра включает все цвета радуги. К невидимой
части относятся ультрафиолетовые и тепловые инфракрасные лучи. Морская
вода обладает избирательной способностью к поглощению световых лучей. До
глубины 0,5 метра поглощаются только инфракрасные лучи, благодаря чему
освещение в полуметровом верхнем слое остается белым. На глубине 5
метров к нормальному солнечному свету слегка примешиваются
синевато-зеленоватые тона. Дальше происходит энергичное поглощение
красных и желтых лучей. Синевато-зеленоватые тона становятся
преобладающими. На глубине 50 метров сине-зеленые тона сгущаются,
приобретая цвет поверхности моря.
Чем глубже, тем меньше проникает света. Нетрудно] представить себе, что
происходит на большой глубине там царит мрак. Вот как один из
исследователей подводных глубин описал свои впечатления о 900-метровой
глубине: "Еще глубже глаз не улавливает, а ум отказывается словами
определять цвета. Солнце побеждено, краски изгнаны до тех пор, пока
человеческое существо не проникнет сюда и не пронзит желтым
электрическим лучом пространство, которое оставалось бесконечно черным в
течение биллионов лет".
Тем не менее в этом "бесконечно черном" пространстве существует жизнь,
что для науки представляет огромный интерес. Ведь необычные условия
(высокое давление, отсутствие света и пр.) должны непременно повлиять на
форму живущих там существ, их строение и образ жизни. Ясно, например,
что зрение в привычном для нас представлении там не нужно, эту утрату
природа компенсирует развитием каких-либо других органов восприятия
внешней среды.
Вот возьмем дельфинов. В воде они могут видеть на расстоянии не более 30
метров, причем, конечно, в тех слоях воды, куда достигает дневной свет.
Поэтому хотя они и не живут постоянно на больших глубинах,
недостаточность зрительного восприятия у них все равно компенсирована
хорошим слухом, являющимся важным элементом сложной системы эхолокации.
У дельфинов чрезвычайно хорошо развит голосовой и слуховой аппарат, что
позволяет им издавать и воспринимать звуки в широком диапазоне частот -
от нескольких сотен до нескольких десятков тысяч герц. Именно поэтому
так разнообразны звуки, издаваемые ими: напоминают они то визг и свист,
то лай и щелканье, а иногда и скрип. С музыкальной точки зрения голос
дельфина перекрывает все диапазоны баритона, тенора, сопрано и даже
летучей мыши, доходя до 160-180 килогерц, то есть до фа десятой октавы.
В общей сложности голос дельфина охватывает 12 октав - никем из живых
существ не превзойденный рубеж.
Исследования последних лет показали, что дельфинов с полным основанием
можно отнести к очень "болтливым" животным. Установлено также, что
дельфиний язык отличается от языка других животных. Причем настолько,
что даже ученые, скептически относящиеся к утверждениям о "высоком
интеллекте" дельфинов, об их способности разговаривать между собой
"почти по-человечески" и т. д., признают сложность их языка, а стало
быть, и его большую коммуникационную роль в жизни дельфинов. Но это, как
говорится, одна сторона "дельфиньей проблемы". Другая ее сторона в том,
что дельфины имеют современнейший эхолокационный аппарат, который,
кстати сказать, изучен лучше, чем система их звукового общения.
Дельфин безошибочно подплывает к дробинке, брошенной в воду на
расстоянии 15-20 метров от животного, предварительно "ощупав" ее
ультразвуковым пучком. Ставились и такие опыты: дельфину надежно
закрывали глаза и сажали в построенный в воде лабиринт. Животное
выходило из него, не коснувшись препятствий ни одним участком тела.
Дельфин никогда не ударится в стеклянную перегородку, поставленную на
его пути. Как правило, он легко отыскивает в сетях "щели", через!
которые и проходит.
Дельфины прекрасно ориентируются в самых различных водоемах и отличают
живые организмы от неживых! предметов. Во время одного из экспериментов
в бассейн! с мутной водой подвесили 36 полых металлических, стержней. Их
разместили в шесть рядов по шесть в каждом на расстоянии 2,5 метра друг
от друга. Дельфины плавали между ними так же свободно, как и в бассейне
без этих препятствий.
У дельфинов нет голосовых связок. Чем же тогда они издают звуки? Звуки
рождаются в специальных полостях, заполненных воздухом. При сжатии
полостей происходит вибрация перепонок и возникают ультразвуковые и
звуковые колебания. Роль же фокусирующего элемента, как предполагают
ученые, выполняет жировая линза. Отразившись от костей черепа,
ультразвуковые лучи проходят через жировую линзу и в ней фокусируются. В
зависимости от расстояния до пеленгуемого объекта дельфин сжимает или
разжимает линзу, и фокусировка бывает большей или меньшей.
Отличный слух дельфина позволяет ему улавливать малейшие звуки в
ультразвуковом, звуковом и даже ин-фразвуковом диапазонах. Из
бесчисленного количества звуков дельфины легко выделяют голоса своих
сородичей или звуки, исходящие от организмов, служащих им пищей.
Дельфины с поразительной точностью определяют направление на источник
звука. Секрет такой способности заключен в органах слуха, надежно
изолированных от костей черепа. Изоляция достигается тем, что среднее ,i
внутреннее ухо окружено со всех сторон воздушными полостями и камерами,
заполненными пеной из жировой умульсии. Пена поглощает звуковые
колебания, поэтому внутреннее ухо ограждено от посторонних раздражений.
Звуковые волны проходят только через наружный слуховой проход. Благодаря
направленному восприятию звука дельфин точно определяет положение его
источника. При необходимости дельфины способны изменять в миллиард раз
мощность своего излучения и в тысячу раз - частоту повторения
ультразвуковых импульсов.
В эхолокационном устройстве китообразных имеются два самостоятельных, но
взаимосвязанных механизма: передающий и приемный. Передающее устройство
включает три пары воздушных мешков, тесно связанных с носовым каналом,
гортань, лобно-носовую подушку, или жировую линзу, и рефлектор,
образованный передней поверхностью черепа. Приемное устройство, к
которому возвращаются отраженные звуки, включает органы слуха, нижнюю
челюсть и, возможно, механорецепторы головы.
В эхолокационном устройстве дельфина передающий механизм очень сложен.
Главную роль в нем играют воздушные мешки, расположенные в мягких тканях
головы над костными ноздрями. У разных видов дельфинов воздушные мешки
устроены по-разному. Как правило, у дельфинов таких мешков три пары.
Первая пара - вестибулярные мешки - открывается в носовой канал на один
сантиметр ниже наружной щели дыхала. Вторая пара - трубчатые мешки -
залегает ниже первой пары в виде двух подкововидных трубок вокруг
ноздри. Они открываются с заднебоковой стороны носового канала. Третья
пара - нижние мешки - залегает на межчелюстных костях и открывается как
раз впереди наружного края костных ноздрей, у самого основания мягкой
части носового канала. Эта пара связана со второй соединительными
проходами. Все мешки работают с помощью сложной системы носочелюстных
мышц. Роль каждого мешка в механизме звукообразования очень сложна и еще
не до конца изучена.
Функции мешков в звукообразовании различные. Одна афалина, например,
щелкала левыми воздушными мешками, а свистела правыми, но могла делать и
то и Другое одновременно. Левая и правая части звукосигнального аппарата
могут действовать независимо: правая - издавать свист в воздухе
или под водой, а левая щелкать.
Как уже было сказано, приемный механизм эхолокционного устройства
дельфина позволяет ему воспринимать не только звуки слышимых частот, но
и звуки ультразвукового и инфразвукового диапазонов. Дельфину прекрасно
разбираются в многоголосом хаосе моря и очень точно определяют, с какого
направления поступая звук. В воде это не может сделать ни одно наземное
млекопитающее. Вибрация черепа под воздействием звуковых волн мешала бы
этому, если бы уши китообразных не были изолированы от костей черепа.
Диапазон воспринимаемых дельфином частот лежит в пределах от нескольких
десятков герц до 190 килогерц; Это в 10 раз выше верхнего предела
слышимости у человека. Дельфин может воспринимать звуки такой частоты,
которые сам не в состоянии воспроизвести, в чем и заключается одно из
отличий дельфина от наземных млекопитающих: последние слышат звуки такой
частоты, какие издают сами.
Дельфины, оказывается, воспринимают также инфра! звуки ("голос моря") -
предвестники шторма. Перед надвигающейся бурей, угрожающей выбросить их
на отмель, они обычно уходят из прибрежной зоны. Очевидно, они
улавливают шум волн, омывающих их тело!, всплески на поверхности моря,
гул, издаваемый косяка! ми рыб, ракообразными, морскими млекопитающими,
а также отраженное эхо разных частот. Способность дельфинов воспринимать
звуки в очень широких пределах частот позволяет им получать
исключительно полную информацию об окружающей среде, что вполне
компенсирует недостаточное развитие их зрительных и вкусовых ощущений.
Высокое развитие слуха у китообразных способствовало формированию у них
превосходного голосового аппарата и весьма богатой звуковой
сигнализации. Северный дельфин белуха получил прозвище морской канарейки
за свою способность хрюкать, стонать, свистеть издавать звуки,
напоминающие плач ребенка, женским пронзительный крик, шум толпы, игру
на флейте, щебетание птиц. Слух и голос китообразных стали предметом
тщательных экспериментальных исследований. Каждым вид китообразных
пользуется несколькими типами звуков. Ученые пытаются разобраться во
множестве сигналов китообразных, классифицировать их в зависимости от
физических характеристик и назначения. ' Уже установлено, что сигналы по
физическим свойствами разделяются на непрерывные и прерывные, состоящие
из серии импульсов или щелчков. Все звучания дельфинов по физическим
свойствам можно объединить в Три класса: эхолокационные, ультразвуковые
щелканья (до 170 килогерц); непрерывные звуки, свисты (частотой от 4 до
20 килогерц); звуки сложного спектра - комплексные волны высокой
амплитуды, называемые по внешней аналогии с сигналами других животных
кряканьем, мяуканьем, лаем, воем, жужжанием, ревом. Оказалось, что один
и тот же дельфин способен издавать акустические колебания двух или даже
всех трех классов одновременно. По биологическому значению акустические
сигналы дельфинов можно условно подразделить на две группы:
эхолокационные сигналы первого класса, которые издаются для ориентации,
навигации, рекогносцировки, для разыскивания пищи; коммуникационные
сигналы второго класса - для связи или общения со своими сородичами.
Акустические же сигналы третьего класса, по-видимому, используются и как
эхолокационные, п как коммуникационные.
На основании опытов в океанариумах и наблюдений в природе сделан общий
вывод, что эхолокация у китообразных - главный способ распознавания
объектов, погруженных в воду. Ультразвуковыми сигналами они изучают"
окружающую обстановку и получают необходимую информацию. Принцип
действия эхолокационного свойства дельфинов широко применяется в
технике в виде сонаров (sonar происходит от начальных букв трех
английских слов: sound - "звук", navigation - "навигация" и range -
"дальность"). Корабельные приборы излучают в воду высокочастотные
импульсы; отразившись от каких-либо объектов, они приходят обратно на
принимающее устройство и приносят с собой необходимую информацию.
Информация эта однозначна, то есть "-'е принимать можно только так:
впереди (сбоку, внизу, сзади) какой-то объект - риф, мель, айсберг,
судно и т. д. На этом же принципе работают эхолоты при измерении глубин
и поисках косяков рыб.
Ультразвуковые приборы - надежные помощники в кораблевождении и в
рыболовстве. Однако эффективность природных локаторов дельфинов
оказалась гораздо выше технических характеристик существующих сонаров
эхолотов. Гидролокатор дельфина отличается в лучшую: сторону но
сравнению с корабельной гидроакустикой, более устойчив к помехам, имеет
большую ширину спектр излучаемых колебаний, совершенную модуляцию по
интенсивности и частоте повторения импульсов. Гидролокатор дельфина -
природный чудо-прибор, непревзойденный пока прототип для моделирования в
технике.
Сонар дельфинов объединяет оба основных принципа современной технической
гидроакустики: активный поиск, когда посылается высокочастотный импульс
и улавливается отраженный эхо-сигнал, и пассивное прослушивание шумов и
звуков, которыми богата среда обитания животного. Гидробиоников
привлекает феноменальная точность локации дельфинов и замечательная
портативность их локатора, превосходящая все образцы аппаратов того же
назначения, созданных человеком. Например, рыбопоисковый эхолот
"Дельфин" весит столько же, сколько дельфин афалина, в то время как
гидролокатор самой афалины составляет ничтожную часть ее массы.
Поражает способность дельфинов выделять из хаоса звуков только
необходимые. В этом неоднократно убеждались ученые, исследовавшие
поведение животных, содержавшихся в дельфинариях - специальных
бассейнах. Были, в частности, поставлены такие эксперименты. Записали (а
современная техника это позволяет) гидролокационные сигналы афалин, а
потом этими сигналами их же и "облучили". Казалось бы, это должно было
афалин "сбить с толку", обмануть, однако ничего подобного не произошло.
Афалины каким-то образом сумели "разоблачить" обман. Можно предположить,
что органы гидролокации дельфинов (как и органы чувств у нас, у людей,
только на ином качественном уровне) связаны с мозгом, где и происходит
необходимый анализ внешней информации.
Коммуникационные сигналы китообразных звучат по-разному. Но что
скрывается за каждым сигналом, какому поведению животного соответствуют
эти звучания? В какой ситуации они издается и какие вызывают ответные
действия у сородичей? Ответы на эти вопросы еще только начинают
проясняться. Ответы животных на сигналы в неволе и в море не всегда
совпадают.
Наиболее распространенный звук у дельфинов свист частотой 7-18 килогерц,
свидетельствующий о их возбужденном состоянии. Свист является сигналом
поддержания опастности. Детеныши сразу после рождения начинают
пользоваться таким сигналом и реагируют на свистящий призыв самки.
Другой характерный звук - лай, представляющий собой короткие звуки
длительностью 50-350 миллисекунд с частотой от сотен герц до 10
килогерц. По мнению исследователей, дельфины лают в состоянии сильного
возбуждения, например во время кормежки, когда в бассейне появляется
человек, а также в брачный период.
Сигнал, слышимый как хлопок в ладоши, сопровождаемый быстрым открыванием
и закрыванием рта, имеет значение угрозы или доминирования. Крупный
самец, возглавляющий стадо, такими хлопками запугивает более слабых
сородичей. Самка подобным знаком и жестом выражает недовольство, когда к
ее детенышу или к ней самой приближается агрессивно настроенный самец.
При испуге дельфины издают сигнал тревоги или страха. Он слышится как
резкий треск, перекрывающий по силе эхолокационные скрипы и лай
дельфинов. Механизм, с помощью которого создается столь энергичный звук,
не установлен.
У дельфинов существует сигнал боли, напоминающий громкий, отрывистый
визг поросенка. Сигнал боли - это редкий сигнал, так как его издают
далеко не все загарпуненные китообразные. Среди акустических сигналов
китообразных выделяется сигнал бедствия. Сигнал, при котором забывается
собственная безопасность и животные мчатся к месту, откуда подается
призыв о помощи. У разных видов китообразных этот сигнал звучит
по-разному и особенно действует в тех случаях, когда сородичу грозит
опасность задохнуться под водой. У афалины он слышится как двухколенный
продолжительный свист, повторяющийся через разные интервалы до тех пор,
пока не подоспеет помощь.
Некоторые звуки дельфины издают лишь после длительного контакта с
человеком, они приобретают некоторое сходство с голосом дрессировщика.
Сравнение виброграмм с записью голосов дельфинов и человека подтвердило
это. Если голос дрессировщика звучал с частотой от 200 до 3000 герц, то
голос дельфина, подражающего дрессировщику, имел частоту от 1000 до 8000
герц. Интерес к дельфинам огромный - как научный, так и практический.
Ученые, в частности, увлечены идеей "одомашнивания" этих весьма
"сообразительных" морских животных. Будущие обязанности первых морских
домашних животных по своему многообразию могут быт, подобны тем, какие
выполняет собака, одомашненна почти 20 тысяч лет назад. Собака
используется для выполнения самых различных действий: сторожевой и
розыскной службы, охоты, охраны и защиты, переноски и перевозки грузов,
связи, помощников геологов, выпас скота, поиска мин, спасения
утопающих, выноса раненым сопровождения слепых и др.
Существует мнение, что дельфины, эти высокоорганизованные обитатели
моря, могут стать первыми морскими "домашними" животными. Одомашнивание
дельфинов - кропотливая и трудная работа, несмотря на то что они легко
приобретают навыки при обучении, быстра вырабатывают условные рефлексы и
стойко их сохраняют. Видимо, только при содружестве разных специалистов
- биологов, физиологов, физиков - здесь может быть достигнут успех.
Дельфины могут стать помощниками океанологов и других специалистов,
изучающим Мировой океан. Уже сейчас известно, что дельфина можно
приучить быть связистом при подводных работах. Она станет
помощником океанологов - носителем датчиков для сбора информации о
солености, радиоактивности, температуре, течениях на различных глубинах.
Он будет разведчиком морского дна, доставляя пробы грунта, спасателем
утопающих, защитником человека от акул, буксировщиком пловцов,
переносчиком грузов. Дельфин будет нести поисковую службу в море,
отыскивая раз личные объекты, интересующие человека, одомашненный и
обученные дельфины будут полезны в рыбном хозяйстве. Они смогут
обнаруживать и удерживать до прибытия рыболовецкого судна рыбьи косяки,
загонять рыб в сети, причем именно тот вид, который нужен. Недаром уже
сейчас очень высоко ценят этих помощников рыболовства в некоторых
районах мира.
Раскрывая "секреты" летучих мышей, дельфинов i других животных, ученые и
специалисты все больше убеждаются в том, что у великого изобретателя -
при роды есть чему поучиться. И не просто поучиться, а использовать на
практике многие из "живых патентов".
"Звук, ультразвук, инфразвук" автор: И.Г. Хорбченко, Издательство
"Знание" Москва 1986 год.