Живые локаторы океана - Сергеев Борис Федорович (хорошие книги бесплатные полностью TXT) 📗
Конкретные объемные и плоские фигуры дельфины без большого труда запоминают и не путают. Исследования по различению плоских фигур осуществили московские ученые.
Фигуры вырезали из толстого плексигласа и покрыли слоем пористой резины, хорошо отражающей звуковые волны. Исследователям казалось, что материал, обладающий высокой отражательной способностью, значительно упростит дельфинам задачу. После тренировки, и, видимо, немалой, животные научились на расстоянии 10–18 м отличать квадрат со сторонами 10x10 см от различных треугольников, ромбов и круга, имеющих ту же площадь – 100 см?. Исследователи не пытались установить, какими критериями пользовались животные. Вероятно, не одной лишь силой отраженного эха. Об этом свидетельствует другой эксперимент.
Животных научили различать квадраты со сторонами 10x10 см и 7x7 см. Когда дельфины научились безошибочно выбирать больший квадрат, их время от времени пытались сбить с толку, подсовывая для выбора такой же по величине квадрат, но дырявый. Дырки были квадратной формы, размером от 1 до 86 см?, и располагались в центре. При самой большой дыре квадрат превращался в 4-миллиметровую рамку с крохотной площадью. Из пары маленький квадрат – большой дырявый квадрат дельфины чаще выбирали фигуру с дырой.
Это значит, что они оказались способными определять размер даже тоненькой рамки, дающей весьма слабое эхо.
Некоторые наблюдения заставили заподозрить, что дельфины плохо замечают дырки. Во всяком случае, феноменальных способностей они при этом не обнаружили. Тем же животным предлагалось отличить сплошной квадрат от такого же по величине, но дырявого. Дельфины прекрасно решали эту задачу, если площадь отверстия составляла 25 см?. Вполне удовлетворительно справлялись они с заданием, если площадь отверстия равнялась 6,2 см?, но самые маленькие дырки, размером в 1 см?, не замечали совсем. Из многочисленных опытов известно, что интенсивность эха животные оценивают с точностью до 10%. Следовательно, отверстие в 6 см?, составляющее всего 6% фигуры, пользуясь этим критерием, заметить трудно.
Между тем дельфины уверенно отличали дырявые фигуры от сплошных. Значит, им помогают другие свойства эха. Скорее всего, его спектральные характеристики. При отражении локационной посылки от сплошных поверхностей искажение спектра будет происходить в более низкочастотной области, чем при отражении от рамок. Видимо, дельфины широко пользуются спектральным анализом. Остается выяснить, замечают ли они просто ослабление эха и изменение его спектра или действительно обнаруживают дырки?
Использование для анализа окружающей среды косвенных признаков – прерогатива не одних лишь дельфинов. Мы, люди, тоже склонны в процессе познания пользоваться боковыми тропинками. Академик Л. А. Орбели любил рассказывать о семье своих знакомых, центром которой являлся четырехлетний малыш. Взрослые дружно славословили ребенка. Особенный восторг вызывала его зрительная память. Когда приходили гости, на свет извлекалась большая кипа фамильных фотографий. Мальчик безошибочно называл изображенных на них людей. Орбели подметил, что ребенок одинаково свободно ориентировался и по лицевой стороне фотоснимков, и по обратной. И, видимо, с обратной стороны узнавать их было проще, надежнее: здесь были пятна, надписи, клейма ателье. Косвенные признаки были достаточно удобными. Дельфины пользуются ими очень широко. Впрочем, возможно, что косвенными они кажутся только нам. Не исключено, что самые неожиданные виды информации, извлеченные из эха, однозначно информируют животных о вполне определенных свойствах лоцируемого объекта.
Очень заманчиво узнать, какими критериями пользуются дельфины, чтобы решить вопрос о материале лоцируемого объекта. Каждую локационную посылку дельфина шар возвращает в виде двойного эха. Его первая порция – истинное эхо. Оно является отражением от шара локационной посылки.
Вторая часть эха создается собственными колебаниями лоцируемого объекта. Ее характер зависит как от материала, так и от размера шара. Ученым удалось убедиться, что именно эта вторая часть эха и дает возможность узнать о том, из чего сделан шар.
Не стоит удивляться тому, что ученым пока не удалось вникнуть в интимные стороны восприятия дельфинами окружающего мира. Человеку еще многое неясно даже в особенностях собственного восприятия действительности. Оно подчас бывает очень причудливым и замысловатым. Пример тому – искусство абстракционистов. Просмотрев десяток-другой произведений, можно расстроиться от сознания, что твое собственное восприятие нищенски бедное и многое ты вовсе не способен увидеть. Недавно в Лондоне на одной из художественных выставок был представлен скульптурный портрет футбольного мяча, не попавшего в ворота! Очевидно, человеческий мозг может создавать и такие образы.
Дельфины, пользуясь эхолокатором, способны многое подметить в окружающем их мире. Но какой при этом образ возникает в их большом, изборожденном бесчисленными извилинами мозгу, мы узнаем еще нескоро.
Кто громче?
Раздался громогласный звук труб – и крепостные стены города Иерихона рухнули, рассыпавшись во прах! Богатый, хорошо укрепленный город был взят без боя. Так повествует библия о падении Иерихона. В наши дни подобные таланты звуковых волн ни у кого не вызывают особого удивления.
Мы знаем, что в своих крайних пределах инфра- и ультразвук может обладать значительной силой. Звук может разрушать, звук может убивать, совершенно очевидно, что сильный звук способен помешать восприятию более слабых звуков.
Море редко бывает спокойным и тихим. Вздымаясь и падая, беспрерывно катятся волны, догоняя одна другую. Много ли надо, чтобы заглушить слабое эхо локационных посылок дельфина? Когда же ветер усиливается и океан начинает реветь, грохот волн способен заглушить все остальные звуки.
К шуму воды присоединяются звуки биологического происхождения, голоса живых существ. Большинство морских обитателей пользуются ультразвуками в диапазонах, близких дельфинам. Не меньше помех создает для дельфина ненужное лишнее эхо. Локационные посылки многократно отражаются от бугристой поверхности моря, ото дна, если оно лежит не глубоко, от товарищей по стае, от других обитателей морских просторов и любых предметов, оказавшихся на пути звуковой волны. Эта какофония звуков способна поглотить эхо от предмета, особо интересующего дельфина.
Собственные локационные посылки тоже мешают воспринимать нужное эхо. Дельфины излучают их большими сериями по 10–50 в секунду. Частота импульсов может существенно возрастать. Чем ближе животное подплывает к интересующему его предмету, тем чаще посылаются локационные сигналы, пока расстояние не сократится до 40 см, тогда скорость генерации сигналов скачком увеличивается до 200 посылок в секунду и продолжает возрастать, если обстановка для дельфина достаточно сложна. У афалин частота может достигать 525, у дельфинов-белобочек – 400, у азовок – 600 импульсов в секунду. Может ли слабенькое эхо продраться сквозь частокол локационных сигналов? Анализ показал, что локационные посылки не являются помехой для эха. Как бы их частота ни возрастала, как бы ни сократился между ними интервал, дельфин, – прежде чем генерировать очередной импульс, обязательно прослушает эхо от предыдущего.
Известно, что ухо человека и животных, уловив акустический сигнал и послав о нем информацию в мозг, на некоторое время отключается от анализа и восприятия звуков. У дельфинов время невосприимчивости значительно короче, чем у человека, иначе животные не смогли бы услышать эхо от большей части посланных на разведку локационных посылок.
Их слуховая система совершеннее. Способность реагировать на последующие звуковые раздражители восстанавливается у них за 0,5–1 мс. Они способны услышать до 2000 коротких звуков в секунду, что в четыре раза больше числа реально излучаемых сигналов. Работа слуховой системы дельфинов имеет достаточный запас прочности.
Чтобы оценить помехозащищенность эхолокатора дельфина, были поставлены специальные эксперименты. Через гидродинамик в воду подавался сильный шум. На его фоне дельфин должен был отыскать опущенный в бассейн на капроновой нити крохотный предмет. Животные обнаруживали его с расстояния 8 м. Сильный шум не нарушил чувствительность эхолокатора животного. Дельфин справился с поставленной задачей.
