Сергей Рязанцев - В мире запахов и звуков
Подавляющее большинство летучих мышей насекомоядны и добывают свою пищу в стремительном полете. Темп, в котором летучие мыши ловят насекомых, очень высок. Наблюдения за процессом охоты в естественных условиях показали, что кожан в течение одного только часа совершает 1283 броска за пролетающими насекомыми, а маленькая ночница — 1159 бросков.
Однако среди летучих мышей встречаются виды, характеризующиеся иными способами питания. Так, в Центральной и Южной Америке обитает довольно многочисленная группа, которая подобно крыланам перешла к растительной пище — фруктам, нектару и пыльце цветов. Там же встречаются и настоящие вампиры, которые по способу питания не имеют конкурентов во всем классе млекопитающих и напоминают этим, скорее, некоторых паразитических насекомых. С помощью длинных острых резцов летучая мышь-вампир молниеносно делает на теле жертвы глубокую рану и слизывает языком вытекающую из нее кровь. Нападению в основном подвергаются рогатый скот, лошади и мулы. В Бразилии, Панаме, на Кубе известны рыбоядные летучие мыши. Они летают низко над озером или рекой и как будто ощупывают их поверхность своим ультразвуком. Только пойдет по воде рябь от стайки рыбок — летучая мышь тут как тут. Хвать — и добыча на когте, как на крючке.
В тропиках Юго-Восточной Азии и Южной Америки обитают и лягушкоядные летучие мыши. Оказалось, что в поисках добычи эти летучие мыши ориентируются на крики, издаваемые лягушками. Как только лягушка замолкает при появлении летящего зверька, она сразу оказывается в безопасности, но единственный, пусть даже слабый звук всегда стоит ей жизни. Проведенные учеными эксперименты выявили много удивительных вещей. Например, удалось установить, что летучие мыши прекрасно отличают по голосу съедобных лягушек от ядовитых жаб, а также лягушек обычного, «съедобного» размера от тех, которые слишком велики.
Но несмотря на разнообразие способов питания у летучих мышей, исходным типом для всей этой группы, несомненно, была ловля насекомых. Все остальные приспособления можно считать вторично приобретенными.
Погоня за быстролетающими насекомыми, да еще в условиях слабой освещенности, потребовала создания особых средств для ориентации на расстоянии, иногда значительном. У летучих мышей в процессе эволюционного развития выработалась способность к ультразвуковому лоцированию впереди лежащего пространства с последующим анализом полученного эха от встречаемых на пути предметов. Системы эхолокации позволили летучим мышам вести активную деятельность в сумеречно-ночное время, а также освоить темные туннели пещер, которые надежно укрывают их в течение дня. Таким образом, рукокрылые, с одной стороны, оказались конкурентоспособными с многочисленными представителями пернатых, питающихся аналогичным способом, и с другой — избавились от разнообразных дневных хищников.
Что же такое эхолокация? Принцип, лежащий в основе этого необычного способа ориентации, предельно прост. Животные издают звуковые или ультразвуковые импульсы и, принимая отражение — эхо — этих импульсов от встречающихся на пути предметов, своевременно обнаруживают препятствия. Таким же образом они могут находить и даже преследовать быстроперемещающуюся добычу Этот способ контактирования с внешней средой был назван эхолокацией по аналогии с работой радио- и гидролокационных систем, созданных умом и руками человека. Однако это теперь нам кажется все простым и ясным, а когда натуралисты впервые пытались объяснить, каким образом летучие мыши ориентируются в темноте, то им еще ничего не было известно о принципах радиолокации. Сначала они встали в тупик перед загадкой природы. И это явление на протяжении длительного времени не поддавалось научному объяснению.
История открытия эхолокации ведет свое начало с 90-х годов XVIII столетия и связана с именем итальянского ученого Лазаро Спалланцани. В 1793 году в возрасте 64 лет Спалланцани заинтересовался способами ориентации ночных животных и установил факт исключительной важности: летучие мыши свободно летают в темной комнате, где даже совы совершенно беспомощны. Это послужило толчком к длительным и остроумным экспериментам.
Первоначально Спалланцани полагал, что избегать препятствия в темноте летучим мышам позволяет необыкновенная острота зрения. Тогда на головы зверьков он надел светонепроницаемые колпаки. Полет летучих мышей стал сразу неуверенным, и животные, натыкаясь на препятствия, падали на пол. Казалось, разгадка была близка. Но когда ученый провел контрольные опыты с прозрачными колпаками, это не улучшило способность летучих мышей своевременно обнаруживать предметы на своем пути. Чтобы окончательно решить вопрос со зрением, естествоиспытатель ослепил летучих мышей. К его удивлению, животные, оправившись после операции, летали так же хорошо, как и неоперированные зверьки, то есть не испытывали никаких затруднений.
Результаты своих исследований Спалланцани немедленно разослал некоторым европейским коллегам. Он просил повторить его эксперименты и сообщить ему о результатах. Большинство полученных ответов подтвердило его опыты, но в одном из них содержались новые, еще более удивительные сведения. Швейцарский энтомолог, орнитолог и ботаник Шарль Жюрин в своих экспериментах с летучими мышами пошел дальше Спалланцани и в феврале 1794 года сделал важное открытие. Он установил, что если уши животных плотно закупорить воском или другим материалом, то они становятся беспомощными и наталкиваются на любые преграды. На основании этого Жюрин пришел к заключению, что, по-видимому, органы слуха летучих мышей принимают на себя функцию зрения, позволяя животным избегать препятствия.
Узнав об опытах Жюрина, Спалланцани вначале отнесся к ним скептически, но как только получил новую партию летучих мышей, сам повторил опыты швейцарского ученого и убедился в его правоте. Спалланцани был дотошным исследователем. Чтобы избежать механического воздействия ушных пробок на ориентацию летучих мышей, он выточил маленькие латунные трубочки и точно подогнал их по диаметру слухового прохода летучей мыши. Стоило заткнуть внешний конец такой трубочки, и летучая мышь оказывалась полностью дезориентированной; если же концы трубочек оставались открытыми, животные, даже ослепленные, летали свободно, легко избегая преграды. Незадолго до смерти, в 1799 году, Спалланцани сделал основной вывод: летучие мыши могут прекрасно обходиться без зрения, но всякое серьезное повреждение слуха для них равносильно гибели. Тем не менее ни Спалланцани, ни Жюрин не смогли дать достоверного объяснения полученным фактам. И не удивительно, так как в их время полет летучих мышей считался совершенно беззвучным. Поэтому выводы этих ученых о преобладающей роли слуха в ориентации летучих мышей их коллегам показались абсурдными, не нашли сторонников, были высмеяны и впоследствии совершенно забыты.
Забвению гипотез Спалланцани и Жюрина немало способствовала теория, выдвинутая в 1800 году блестящим французским зоологом Жоржем Кювье. Он с легкостью отбросил выводы своих предшественников, сославшись на то, что методика их опытов была крайне жестока. Кювье считал, что затыкание ушей само по себе могло оказывать гораздо большее влияние на животных, чем просто ограничение их слухового восприятия. В то время он выдвинул свою так называемую тактильную теорию, из которой следовало, что способность летучих мышей ориентироваться в темноте основана на хорошо развитом у них чувстве осязания. Благодаря авторитету Кювье тактильная теория была принята большинством естествоиспытателей без всяких экспериментальных доказательств и просуществовала в науке более ста лет.
Впервые предположение о наличии звуковой локации у летучих мышей высказал в 1912 году X. Максим — изобретатель скорострельного станкового пулемета. К мысли о звуковой локации Максима привел трагический случай гибели парохода «Титаник», столкнувшегося с айсбергом. Максим предложил для безопасности судоходства локационное предупреждающее устройство, которое сигнализировало бы о приближении к айсбергу. Обосновывая принцип действия своего сигнального аппарата, Максим высказал мысль, что и летучие мыши, возможно, пользуются при полете в темноте звуковой локацией. Это была совершенно новая, прогрессивная постановка вопроса. Однако Максим ошибочно считал, что при полете летучие мыши используют отражения низкочастотных звуков, лежащих ниже слухового порога человека и создаваемых взмахами крыльев.
С другого конца к открытию эхолокации у летучих мышей пришел английский нейрофизиолог X. Хартридж. В 1920 году Хартридж, работая ночью в своем кабинете в Кембридже, заметил, что в открытое окно влетело несколько летучих мышей, которые преследовали насекомых. Закрыв окно, он стал наблюдать за животными, любуясь их быстротой и маневренностью. Его удивило, что они продолжали летать из комнаты в комнату даже тогда, когда свет был выключен, а дверь частично притворена. Будучи экспериментатором, он и тут остался верен себе. Делая щель в двери то шире, то уже, Хартридж установил, что летучие мыши точно определяли свои возможности и ни разу не пытались пролететь в слишком узкую для них щель. Животные совершенно явно располагали средствами, позволяющими им определить, достаточно ли широка щель, совсем не видя при этом двери и не прикасаясь к ней.
