Живые локаторы океана - Сергеев Борис Федорович (хорошие книги бесплатные полностью TXT) 📗
Прозрачность для звуковых волн различных материалов может явиться серьезным осложнением для эффективной локации, особенно если прозрачность объекта близка к прозрачности воды. В этом случае на границе двух сред вода – лоцируемый объект отражение звуковых волн будет незначительным и объект окажется невидимым. Поэтому дельфин, особенно в условиях, когда локация затруднена наличием акустических помех, может не заметить рыбацкие сети и иные аналогичные преграды.
Тело рыб хорошо проводит звуковые волны и дает незначительное эхо. Расчеты позволяют предположить, что живую ставридку, длиной в 12–15 см, если она повернута боком к дельфину, животные способны обнаружить лишь за 12–15 м.
Мертвая рыба «видна» хуже. С хвоста дельфин обнаруживает ее за 3,4 м, с головы за 3,8, а сбоку за 9–10 м. Живая рыба более заметна, так как ее плавательный пузырь наполнен воздухом. Он лучше всего «виден» дельфину, хотя и находится внутри. Эксперименты по обнаружению живой рыбы малопоказательны. Ее не заставишь позировать дельфину в строго заданном месте. Ученые не знают, как дельфины находят рыбьи стаи. Здесь опять пришлось прибегнуть к расчетам. Они показали, что если локационный импульс упирается в тела четырех тысяч ставридок, то животные должны заметить стаю никак не меньше, чем за 100 м, но вряд ли обнаружат ее дальше чем за полкилометра.
По тем же расчетам, дельфины могут находить друг друга с помощью эхолокатора за 100–130 м. При этом им сильно помогают наполненные воздухом легкие, так как остальные части тела дают гораздо менее интенсивное эхо. Возможно, друг друга дельфины «видят», как на рентгенограмме: на фоне общих очертаний слабо просвечивают контуры костного скелета, сердце, печень, другие органы, а в центре – яркое пятно легких.
В первые годы исследования дельфинов опыты проводили в мутной воде, ночью или в затемненном бассейне, чтобы зрение не могло помочь животным решать локационные задачи. Однако работать в таких условиях нелегко. Позднее объекты, предназначенные для распознавания, догадались отгораживать матерчатым экраном. Животные отнеслись к нововведению достаточно равнодушно. Экран не мешал работе эхолокатора.
В воде хлопчатобумажная ткань так же прозрачна для звуковых волн, как оконное стекло для солнечных лучей. Эксперименты, проведенные в разных лабораториях мира, подтвердили, что эхолокатор дельфинов работает, как рентгеновский аппарат. Животные легко отличали бутылку с водой от бутылки, наполненной воздухом. Из нескольких опущенных в бассейн бутылок дельфины без ошибки находили ту, где остался пузырь воздуха.
Металл для звуковых волн более прозрачен, чем для рентгеновских лучей. За латунной пластиной помещали вторую, меньших размеров, так, чтобы спереди она не была видна. Дельфинам не составляло труда ее обнаружить. Их не могли смутить никакие ухищрения экспериментаторов. Даже когда ученые для надежности прятали пластины в фанерный ящик, животные без труда определяли, одна там пластина или две.
Сравнивая органы чувств дельфина и человека, невольно впадаешь в уныние. Ужасно обидно, что мы лишены такого универсального приспособления, как эхолокатор. Как он пригодился бы в познании окружающего мира! К сожалению, у медали есть и оборотная сторона. Вряд ли кому-нибудь доставило бы удовольствие постоянно заниматься изучением скелета своих близких и заполненностью их желудочно-кишечного тракта. Впрочем, эстетические критерии весьма изменчивы. Не исключено, что при наличии эхолокатора мы пользовались бы иными, чем сейчас, критериями женской красоты. Вместо цвета глаз, длины ресниц и грациозности стана обращали бы внимание на какие-нибудь костные выросты черепа, замысловатый узор ребер или особенности лопаток. Возможно, дельфины так и поступают при выборе подруг. Им не помешало бы иметь представление об объеме легких своих избранниц. Это один из показателей приспособленности млекопитающих к жизни в водной среде.
От кончика носа до кончика хвоста
Наш глазомер нередко подводит нас. Большая часть человечества ему не доверяет, и там, где это возможно, мы подкрепляем оценку «на глаз» результатами измерений. Животные, делая оценки на глазок, добиваются лучших результатов.
У эхолокационного устройства дельфина хороший «глазомер».
Уже давно было замечено, что афалины и белобочки отличают мелких рыб от рыб в два раза крупнее с расстояния в 1–3 м.
Изящных дельфинов-белобочек попытались научить определять размер пенопластовых пластин. После длительной подготовки животные в конце концов поняли, чего от них хотят, и тут выяснилось, что для дельфинов совсем не безразлична форма сравниваемых пластин. Квадратные пластины различались с большой точностью. «Рассматривая» их с расстояния в 5 м, дельфин замечал разницу, если площадь одного из квадратов была всего на 7% больше площади другого. Площадь треугольников должна была отличаться на 25%, чтобы дельфины могли заметить разницу. В различных лабораториях мира ученые заставляли животных разбираться в величине шаров, цилиндров, пластин.
Почему выбрали эти объекты, а не кубы, бруски, призмы или полусферы? Животным нельзя предъявлять для распознавании жестко фиксированные предметы. В подобной системе под ударами локационных посылок будут возникать сложные колебания. Они дадут возможность не путать лоцируемые объекты.
Однако различать их дельфин будет по признакам, лишь косвенно связанным с размером предметов. Нельзя подвешивать подобные предметы и на тонкую ниточку, как это делают с шарами и цилиндрами, поскольку невозможно добиться, чтобы куб или брусок занимали всегда абсолютно одно и то же положение. Да и дельфина не уговоришь изучать их всегда из одной и той же точки пространства. Сравнивая кубы, висящие к животному то ребром, то гранью, вряд ли можно добиться надежных результатов.
Ну, а с определением размеров шаров и цилиндров животные справляются отлично.
Образ один
Уже давно известно, что дельфины с помощью эхолокации умеют определять форму предмета, но никому до сих пор не известно, формируют ли они при этом его образ.
С точки зрения кибернетики, образ – это обобщенное описание предмета. Благодаря сформированному в головном мозге образу мы узнаем предмет независимо от его положения в пространстве, изменения освещенности, масштаба, цвета и т. д.
Благодаря обобщающему эффекту образа мы узнаем разные предметы, относящиеся к одному классу. Для нас стол останется столом – стоит ли он в комнате или вынесен на улицу, перевернут ли вверх ножками или погружен на грузовик, белый ли он, коричневый или черный, маленький или большой, покрытый скатертью или клеенкой, уставленный яствами или пустой, старый ломаный или новенький, еще пахнущий лаком. Мы воспринимаем как стол и тот предмет, за которым обедаем, низенький журнальный столик и высокий лабораторный стол, стол с одной, тремя, четырьмя – с любым количеством ножек, круглый, треугольный или квадратный, письменный со множеством ящиков или в виде простой плоской платформы, прикрепленной на кронштейне, как принято в пассажирских купе и каютах.
Животные также способны формировать зрительные образы, правда, существенно менее обобщенные, чем у людей. В процессе эволюции по мере развития мозга эта функция совершенствуется. Рыбы способны запоминать весьма сложные изображения, но малейшее изменение собьет их с толку. Треугольник, немного увеличенный или уменьшенный, остается для рыбы треугольником, но треугольник, окрашенный в другой цвет или перевернутый, они за треугольник не признают. Сусликов и крыс удается научить узнавать геометрические фигуры, как бы их ни повернули, но найти что-либо общее между черным кругом на белом фоне и белым на черном они не могут.
Обезьяны легко узнают фигуры, в какой бы цвет их ни окрасили и на каком бы фоне ни изобразили. Шимпанзе узнают простые фигуры даже на ощупь. Бегло взглянув на подготовленный экспериментатором рисунок и недолго порывшись в мешочке, куда заглядывать не разрешается, обезьяна найдет среди других фигур вырезанный из толстого картона треугольник. Человек способен к гораздо более сложным формам обобщения. Двухлетний ребенок, если ему показать треугольник, составленный из отдельных кружочков (как складывают бильярдные шары перед началом игры), узнает в нем треугольник. С подобной задачей не в состоянии справиться даже человекообразные обезьяны.
