Юрий Дмитриев - Соседи по планете Млекопитающие
На протяжении всей истории нашей планеты лишь три группы животных поднимались в воздух. В прошлом это были ящеры-птерозавры, в настоящее время летают насекомые и птицы. Млекопитающие, хоть среди них есть и планеристы и парашютисты, по-настоящему летать не научились и остались на земле. Все, кроме зверьков одного отряда, который называется отрядом рукокрылых. Это большой отряд (сейчас известно почти 1000 видов рукокрылых).
Рукокрылые — разные по величине и по облику — имеют один общий и очень существенный признак — крылья, в которые превратились передние конечности животных.
Обычно принято всех рукокрылых называть летучими мышами. Но q научной точки зрения такое объединение неверно. Отряд рукокрылых не случайно разделен на два подотряда — крылановых и летучих мышей. Летучих мышей примерно 800 видов. А остальные (около 150 видов) — крыланы. Они — хоть и имеют крылья, хоть и входят в отряд рукокрылых — к летучим мышам не относятся. (Наиболее крупных крыланов называют летучими лисицами или летучими собаками, хотя, само собой разумеется, к подлинным лисицам и собакам они никакого отношения не имеют!)
Крыланы очень разнообразны. Среди них есть и карлики и великаны. У наиболее крупных крыланов размах крыльев более полутора метров, а вес почти килограмм. Таких среди летучих мышей нет. Зато среди них есть малютки, весящие меньше 2 граммов!
Крыланы, как правило, животные растительноядные (точнее даже — плодоядные), хотя некоторые, кроме растительной пищи, охотно поедают и насекомых. Летучие мыши же почти все насекомоядные.
И все-таки одно из основных отличий летучих мышей от крыланов — способность издавать неслышимые звуки. Крыланы (за редким исключением) этого делать «не умеют».
То, что летучие мыши не только летают, но и охотятся в темноте, люди заметили давно. И давно пытались выяснить, как же это происходит. Еще в 1793 году итальянский ученый Спалланцани пытался понять, почему летучие мыши так ловко ориентируются в темноте. Выяснить это ему не удалось, но удалось доказать, что зрение в данном случае не играет роли: зверьки прекрасно летают и с заклеенными глазами. Через год швейцарец Ш. Жюрин доказал, что ориентацию летучие мыши теряют не тогда, когда не могут видеть, а когда не могут слышать. Жюрин пришел к выводу, что летучие мыши «видят ушами».
А еще через несколько лет Ж. Кювье высказал мнение, что дело не в зрении и не в слухе, а в осязании, в особой восприимчивости кожи на крыльях летучих мышей. Эта кожа, по мнению Кювье, реагирует на сгущение воздуха, которое возникает между телом летящего зверька и встречным предметом.
Теория, выдвинутая Кювье, существовала более ста лет. Правда, позже стали подумывать и о слухе. В одном из научных трудов прошлого века было написано: «Слух у нее так тонок, что хищные виды должны затыкать себе уши для того, чтоб спать спокойно; они имеют для этого маленькие подвижные наушники, при помощи которых могут по желанию делать себя глухими… Растягивание носовых перепонок позволяет им так же закрывать ноздри для того, чтоб воздух не вылетал во время лета…»
Лишь в 1913 году люди снова вернулись к гипотезе Жюрина, но, конечно, взглянули на нее с новых позиций. Американец X. Максим, известный всем как изобретатель станкового пулемета, и мало кому известный как отличный инженер, и еще менее известный как знаток природы, немало сделавший для ее изучения, высказал мнение, что у летучих мышей существует эхолокация. Но X. Максим ошибочно полагал, что летучие мыши издают звуки небольшой частоты, не учитывая или не зная, что низкочастотные звуки имеют особенность как бы «обтекать» препятствие, в то время как хорошо отражаются от препятствий лишь звуки высокочастотные.
Еще дальше в этом вопросе пошел голландский ученый Дийграаф. Он доказал, что летучие мыши «издают множество криков, но почти все они попадают в диапазон частот, лежащих за порогом человеческого уха».
Однако гипотеза, выдвинутая Кювье в 1800 году, жила еще и в XX веке. Лишь в 1938 году американец Д. Гриффин открыл у летучих мышей эхолокацию и доказал ее существование.
Но прежде чем говорить об эхолокации, следует вспомнить, что такое звук вообще.
Звук — это колебание воздуха. Струна гитары, если ее тронуть, будет колебаться. Колеблясь, она заставляет колебаться и окружающие ее частички воздуха. Колебания воздуха в нормальных условиях распространяются в воздухе со скоростью примерно 340 метров в секунду. Достигнув барабанной перепонки человеческого уха, заставляют и ее колебаться. Сигналы эти через нервные волокна, соединенные с барабанной перепонкой, передаются в мозг, и мы слышим звук. Однако — не всякий.
В физике существуют такие понятия, как скорость звука и частота звука. Частички воздуха, колебля друг друга, создают серию сжатий и разрежений, то есть распространяется звуковая волна. Скорость распространения этих волн и есть скорость звука в воздухе. А число волн, проходящих через какую-то точку, называется частотой звука. Частоту звука выражают в условных единицах — герцах. И считают: 1 герц — это одно колебание в секунду, или, иными словами, через выбранную точку в одну секунду проходит одна волна (одно колебание). Звуки, частота которых более 20 тысяч герц, называются высокочастотными или ультразвуком, ниже 20 герц — низкочастотными или инфразвуком. Чем больше частота, тем выше звук, и наоборот. Люди, как правило, могут слышать звуки, частота которых не ниже 16–20 герц и не выше 20 тысяч герц. Это называется пороговыми пределами. Все, что выше или ниже этих пределов, недоступно нашему слуху. Но ведь звуки, частота которых выше или ниже наших пороговых пределов, в природе, конечно же, существуют.
Именно такие высокочастотные звуки (или ультразвуки) и издают летучие мыши. Некоторые из них способны издавать звуки, частота которых около 150 тысяч герц (150 тысяч колебаний в секунду!). Другие издают звуки с меньшим числом колебаний, но все же они лежат за пределами человеческого восприятия. Однако издавать звуки — для эхолокации еще недостаточно: надо еще услышать их отражение, так называемый эхосигнал.
Каждый знает, что такое эхо. Достаточно даже негромко крикнуть, хотя бы в пустой комнате, как через мгновение звук, отразившийся от стен, вернется обратно. Правда, вернется несколько измененным: степень изменения зависит от многих причин, в том числе и от формы препятствия, вставшего на пути звука, и от материала, из которого сделано препятствие, и от расстояния, на котором оно находится. Именно на этом и основана звуковая ориентация, или эхолокация, летучих мышей.
В принципе все выглядит так. Летучая мышь издает серию звуков высокой частоты, посылает их в пространство. Звуковые волны распространяются свободно, пока не наткнутся на какое-то препятствие. Наткнувшись, возвращаются обратно. И зверек слышит их. По тому, как скоро вернулся звук, зверек узнает, на каком расстоянии находится предмет.
Конечно, на самом деле все гораздо сложнее. Но в упрощенном виде все выглядит именно так.
Сейчас мы уже многое знаем об этой удивительной способности летучих мышей «видеть ушами». Известно нам, например, что среди летучих мышей есть «шептуны» — это листоносые и десмодовые, издающие сигналы в 30–40 раз слабее, чем другие. Знаем, что у каждого вида свой «голос»: разная частота звуков, разное количество серий и разные паузы между ними. Некоторые летучие мыши испускают широкий, рассеянный пучок звуков, другие — узкий. Знаем, что благодаря эхолокации летучие мыши не только ловят насекомых или отыскивают плоды, но и прекрасно ориентируются, не натыкаются на предметы, способны даже обнаружить натянутую проволоку толщиной в человеческий волос!
Благодаря своей эхолокации летучие мыши могут определить расстояние до предмета или до насекомого, определить, в какую сторону насекомое летит, отличить несъедобные предметы от насекомых, даже если эти предметы по форме и по весу такие же, как насекомые. Иными словами, эхолокация имеет очень важное значение в жизни летучих мышей.
Однако летучие мыши, по крайней мере многие из них, способны издавать звуки и вполне различимые человеческим ухом. Эти звуки зверьки издают не для того, чтобы отыскать еду или сориентироваться в пространстве.
Профессор Мельбурнского университета в Австралии Джон Нельсон, долгое время изучавший «язык» рукокрылых, пришел к выводу, что слышимые нами звуки, издаваемые рукокрылыми, можно разделить на несколько групп. На группу воинственных сигналов, когда самцы готовятся вступить в схватку друг с другом; территориальных, когда в брачный период самцы охраняют свой участок и свой небольшой «гарем»; предостерегающих, когда сторож или часовой замечают опасность и предупреждают остальных; группу звуков, которые издают самцы, поющие «серенады» дамам своего сердца, и, наконец, звуки, с помощью которых мамаша общается со своим детенышем.
