Откуда родом

Эти птицы очень похожи. Длина тела, крыльев, размер головы, строение пера у них одинаковы. У обеих — темно-красная «уздечка» вокруг клюва, желтые полоски на крыльях и белые пятнышки поперек хвоста. Но у одной на голове черная «шапочка», а у другой она серо-стального цвета. По этому единственному отличительному признаку и назвали их: первую — черноголовым щеглом, вторую — седоголовым. Никакой враждебности друг к другу они не проявляют. Черноголовые щеглы, прилетев в Среднюю Азию на зимовку, держатся с седоголовыми в общих стайках.
Когда кандидат биологических наук Марина Михайловна За-блоцкая решила заняться изучением этих птиц, она обнаружила, что мнения специалистов по поводу того, к какому виду относятся седоголовый и черноголовый щеглы, противоположны. Часть ученых считала, что птицы принадлежат к одному виду, некоторые орнитологи утверждали, что седоголовый и черноголовый щеглы —два разных вида. Кто же прав? Ведь если один вид, значит, и те и другие просто родственные группы. А если нет—это два молодых вида и, выходит, видообразование происходит на наших глазах. Такое случается не часто и, разумеется, интересно с эволюционной точки зрения.
Разобраться, кто есть кто, систематике — науке, изучающей родственные связи животных, — должна была помочь биоакустика. Потому что именно песни птиц очень часто единственный и веский аргумент при разрешении подобного рода споров.
Еще в XVIII веке было обнаружено, что близкие виды птиц могут отличаться по голосу. Долгое время пеночек — весничку, теньковку, трещетку — причисляли к одному виду, пока в Англии не заметили, что поют они по-разному, и разделили на три вида. С тех пор песни птиц не раз помогали зоологам. Однако если песни пеночек хорошо различимы на слух, о песнях щеглов этого сказать было нельзя. Вот мнение двух специалистов. В 1898 году русский зоолог Н. А. Зарудный описал многие из подвидов седоголового щегла и отметил, что песни их схожи с песнями черноголовых, только, пожалуй, чуть беднее. Позднее крупный советский зоолог академик П. П. Сушкин, занимающийся исследованием птиц Алтая, не преминул подчеркнуть, что пение седоголового и черноголового щеглов сходно. А также заметил, что песня первого чуть беднее, более резкая.
М. М. Заблоцкая, которая посвятила изучению щеглов четыре года (записи сигналов этих птиц заняли 11 километров пленки), пришла к аналогичному выводу: человек, не обладающий абсолютным музыкальным слухом, песни щеглов не отличит.

Эти птицы очень похожи. Длина тела, крыльев, размер головы, строение пера у них одинаковы. У обеих — темно-красная «уздечка» вокруг клюва, желтые полоски на крыльях и белые пятнышки поперек хвоста. Но у одной на голове черная «шапочка», а у другой она серо-стального цвета. По этому единственному отличительному признаку и назвали их: первую — черноголовым щеглом, вторую — седоголовым. Никакой враждебности друг к другу они не проявляют. Черноголовые щеглы, прилетев в Среднюю Азию на зимовку, держатся с седоголовыми в общих стайках.
Когда кандидат биологических наук Марина Михайловна За-блоцкая решила заняться изучением этих птиц, она обнаружила, что мнения специалистов по поводу того, к какому виду относятся седоголовый и черноголовый щеглы, противоположны. Часть ученых считала, что птицы принадлежат к одному виду, некоторые орнитологи утверждали, что седоголовый и черноголовый щеглы —два разных вида. Кто же прав? Ведь если один вид, значит, и те и другие просто родственные группы. А если нет—это два молодых вида и, выходит, видообразование происходит на наших глазах. Такое случается не часто и, разумеется, интересно с эволюционной точки зрения.
Разобраться, кто есть кто, систематике — науке, изучающей родственные связи животных, — должна была помочь биоакустика. Потому что именно песни птиц очень часто единственный и веский аргумент при разрешении подобного рода споров.
Еще в XVIII веке было обнаружено, что близкие виды птиц могут отличаться по голосу. Долгое время пеночек — весничку, теньковку, трещетку — причисляли к одному виду, пока в Англии не заметили, что поют они по-разному, и разделили на три вида. С тех пор песни птиц не раз помогали зоологам. Однако если песни пеночек хорошо различимы на слух, о песнях щеглов этого сказать было нельзя. Вот мнение двух специалистов. В 1898 году русский зоолог Н. А. Зарудный описал многие из подвидов седоголового щегла и отметил, что песни их схожи с песнями черноголовых, только, пожалуй, чуть беднее. Позднее крупный советский зоолог академик П. П. Сушкин, занимающийся исследованием птиц Алтая, не преминул подчеркнуть, что пение седоголового и черноголового щеглов сходно. А также заметил, что песня первого чуть беднее, более резкая.
М. М. Заблоцкая, которая посвятила изучению щеглов четыре года (записи сигналов этих птиц заняли 11 километров пленки), пришла к аналогичному выводу: человек, не обладающий абсолютным музыкальным слухом, песни щеглов не отличит.
Но вот работа, связанная с записью голосов щеглов, закончена. Началось исследование звуковых сигналов.
Данные осциллограмм и сонограмм показали, что сигналы, которые птицы издают во время кормежки или находясь в стае, чтобы другие члены стаи могли ориентироваться, у седоголовых и черноголовых щеглов сходны. Аналогичная картина была и с сигналами тревоги, раздававшимися, когда щеглы пугались человека или когда мимо их стайки пролетала пустельга. Однако иаступил следующий этап. Заблоцкая перешла к изучению криков, издаваемых птицами в период размножения. Пальма первенства среди них принадлежит так называемому демонстрационному сигналу. Его издают самцы, которые и криком и всем видом словно говорят: «Мы холосты, в полном расцвете сил». Перед тем, как заявить об этом, самец седоголового щегла устраивается на видном месте. Подобрав перья, он приподнимает голову и в момент крика дважды дергает хвостом в вертикальной плоскости. Самец черноголового щегла принимает такую же позу, но когда издает свой сигнал, делает маят-никообразные движения хвостом в горизонтальной плоскости.
Неодинаково было поведение птиц, неодинаковыми оказались и их сигналы. Они сильно отличались друг от друга по длительности и частоте. Разными были и сигналы, с помощью которых общаются самки и самцы, и крики недавно вылетевших из гнезда птенцов. Больше того, выяснилось, что и большинство нот в песнях щеглов на самом деле различны. Черноголовый свободнее переставляет слоги и мелодии. А у седоголового четче выделяются отдельные фразы. Ноты и слоги собираются в жестко фиксированные фразы, а перестановки идут целыми фразами. Видимо, поэтому от его песни и остается впечатление, что она более простая и резкая.
Анализ был завершен, затянувшемуся спору положен конец. Щеглы, без сомнения, относятся к разным видам. Но почему похожи некоторые их крики? О чем это говорит? Об одном: общем предке черноголового и седоголового щеглов. Вернее, о том, как он пел.
Вряд ли для кого-нибудь будет откровением, что наблюдать за животными в их естественных местах обитания сложно. Но факт остается фактом, и особенно трудно приходится зоологам, когда объектами их исследований становятся редкие звери и животные, которые ведут скрытный образ жизни. Однако неужели нельзя найти выход и как-то облегчить их работу? Совсем недавно выяснилось, что довольно просто многое можно узнать, если применять в полевых исследованиях биологии млекопитающих биоакустические методы.
До последнего времени ученые, годами скрупулезно собиравшие материал, были убеждены, что шакалы живут парами, а молодые звери остаются с родителями лишь до осени. И вдруг известие: мнение ошибочное. Как же так? Что служит основанием для подобного опровержения? Что? Вой.
Шакалы, живущие в заповеднике «Тигровая балка», и все их сородичи, обитающие в иных местах, поддерживают связь друг с другом с помощью воя, точнее — семейного воя. Потому что шакалий вой представляет собой перекличку одного из родителей со своими детенышами. При анализе звуков, издаваемых шакалами, было обнаружено, что вой состоит из трех частей. Оказавшись на большом расстоянии от дневки, первым начинает кричать взрослый шакал. Ему принадлежат первые две части воя, а дальше отвечают молодые или взрослый со щенками.
Обычно вой начинает звучать в начале лета и все чаще и чаще его можно слышать в последующие месяцы. Достигает максимума он в сентябре, однако звери оглашают своими звуками окрестности и позже. Когда ученые записали вой в середине февраля, выяснилось, что по структуре он был тем же. Снова раздавался вначале крик одного шакала, а ему с дневки или с ее ближайших окрестностей отвечали молодые. Это означало, что они по-прежнему были со своими родителями. Но в какое тогда время молодые отделяются от взрослых шакалов? Дальнейшие наблюдения показали, что в первых числах июня, когда только что родившиеся щенки еще не выходят, можно опять услышать шакалий вой. Правда, звучит он уже иначе. Взрослые перекл.и-каются с довольно крупными шакалами, которые тем не менее, отвечают им хором, но ответ их раздается далеко от дневки, т. е. кричат переярки, шакалы, родившиеся в прошлом году. А вскоре наступает период, когда на вой взрослого откликаются уже два хора: один звучит с дневки — это щенки, а в отдалении кричат их старшие братья и сестры. Лишь к началу июля переярки перестают отвечать своим родителям. Именно в этот момент они и выходят из-под опеки взрослых.
Вой помог выяснить и некоторые подробности, связанные с питанием шакалов. Определяя по крику, где находится шакал, ученые установили, что во время сенокоса звери отправляются на охоту на выкосы. Скашивают новые участки — и шакалы меняют место охоты: там больше рептилий, насекомых, полевок.
Даже из этих нескольких примеров видно, какой выигрыш могут получить от содружества с биоакустикой такие науки, как систематика, эволюционная теория, экология. Биоакустика изучает, каким образом животные издают свои сигналы, как происходит их прием и анализ, а значит — она связана с морфологией и физиологией животных. Биоакустика занимается исследованием диалектов, географической изменчивости голосов животных. Это направление представляет интерес для зоогеографии. Немало точек соприкосновения у биоакустики и бионики — науки, посвященной совершенствованию современной техники на основе изучения биологических систем. Ведь прежде чем копировать природные модели, надо их всесторонне исследовать, знать, как они устроены и как работают.
Прототипами самых различных устройств, особенно датчиков информации, могут послужить органы чувств насекомых. Исключительно высокая чувствительность, помехоустойчивость, избыточность конструкции, низкая затрата энергии на работу — именно эти свойства органов чувств интересуют в первую очередь биоников. У насекомых чувствительность рецепторных клеток практически доведена до физического предела. Что же касается избыточности конструкции живых систем, она состоит в том, что разрушение части органа не выводит его из строя. А у насекомых это свойство сочетается еще с крайней миниатюрностью всех органов.
В последнее время все большее внимание инженеров привлекают и способы кодирования информации в звуковых сигналах животных, ее прием и анализ. Создателям сложных электронно-вычислительных машин и самоорганизующихся систем нужны знания принципов обмена информацией между животными. А как скоро появятся малогабаритные надежные гидролокаторы и портативные приборы для ориентировки слепых, которые позволят им заранее узнавать о всяких препятствиях на пути и чувствовать себя уверенно, зависит от тех экспериментальных данных, которые будут получены при изучении эхолокации дельфинов.
Сейчас делаются попытки смоделировать локатор сов. Работа органа слуха этих птиц при охоте на мышей напоминает работу пассивного ультразвукового локатора, а сам слуховой аппарат представляет собой устройство, сходное с остронаправленной антенной с двумя нулевыми точками.
Много лет подряд ученые различных стран исследуют эхолокатор летучих мышей. Поразительная способность летучих мышей-рыболовов обнаруживать добычу под водой уже давно не дает покоя военным специалистам США. Они хотят сконструировать радары, с помощью которых самолеты смогли бы «засекать» подводные лодки.
С первых лет возникновения радиовещания специалисты решают проблему: как выделить полезный сигнал на фоне искусственных и естественных помех? Разумеется, они достигли немалого, однако радиосвязь все время усложняется, и снова перед ними встает прежний вопрос. Вот отчего проявляется огромный интерес к способности животных несмотря на сильный шум, различные помехи слышать нужный сигнал, уметь его выделить порой среди хаоса звуков. А летучие мыши попадают в особое положение потому, что они рекордсмены среди многих своих сородичей. Эти зверьки способны обнаруживать полезный сигнал, если даже помехи превышают уровень сигнала в 30 раз.
Эхолокатор летучих мышей может прекрасно выделять нужный сигнал не только из шума. Он устойчив к взаимным помехам, т. е. не реагирует на звуки, издаваемые другими зверьками, которые охотятся рядом. Его отличает необыкновенная чувствительность при определении дальности и угловых координат цели. По всем этим параметрам локационный аппарат летучей мыши превосходит самые современные радиолокационные системы более чем в 100 раз. Прибавьте еще сюда его миниатюрность: весит он доли грамма, габарит — доли кубического сантиметра, расход энергии — ничтожный. Думаю, картина ясна.
Круг контактов биоакустики с другими науками с каждым годом расширяется. И, говоря об этом, было бы несправед ливо умолчать о лингвистике. Связи между биоакустикой и лингвистами тоже становятся все теснее. Интерес лингвистов понятен: они хотят найти истоки человеческого языка в языках животных, разобраться в истории возникновения языка человека. Стремительно развивается сейчас и одно из направлений семиотики — науки о знаковых системах в природе и обществе. Это направление, получившее название биосемиотики, или зо-осемиотики, призвано исследовать системы сигнализации животных.