17 лет в безмолвии

Одно из положений теории информации — дисциплины, лежащей в основе кибернетики, гласит: каналом связи называется материальная среда, через которую передается информация. Но чтобы информация была передана по каналу связи и, естественно, принята теми, кому она предназначена, должны существовать определенные системы знаков разного ранга и сложности, которые бы являлись символами состояний, ситуаций, процессов или явлений.
Каких только знаковых систем нет на свете! Природе и тут не откажешь в выдумке, не обвинишь ее в жадности. Насекомые, рыбы, амфибии, птицы и звери объясняются друг с другом с помощью знаков-жестов, знаков-запахов, знаков — красочных пятен, знаков-звуков… Большинство животных — полиглоты, им обычно известен не один язык, они употребляют, как правило, несколько способов передачи информации.
Самый древний канал связи — химический. Следовательно, самый древний язык — язык запахов. Им пользуются очень многие животные.
Личинки раков беззащитны, и поэтому несколько недель они должны провести с матерью, прячась у нее под брюшком. Однако время от времени чувство голода заставляет их отправиться на поиски пищи. Но вода в реках часто бывает мутной, на дне для крошечных малышей полно препятствий, а если еще на дворе ночь — заблудиться не мудрено. Однако личинки после путешествий опять возвращаются в свое безопасное убежище; чтобы они не плутали, мать дает им знать о том, где она находится, рассылая специальные химические сигналы. По ним личинки и ориентируются.

Читать далее «17 лет в безмолвии»

Сигналы доходят до цели

Если летом в тихую погоду подняться на аэростате, то на высоте около километра может создаться впечатление, что ты на земле: так отчетливо слышно кваканье лягушек. А пение петухов и мычание коров без труда различают, пролетев вверх еще полтора километра. Однако ясная, безветренная лег ода, как известно, редкость, к тому же и при ней не бывает абсолютной тишины. Исследования показали, что в погожие дни уровень зашумленности в лесу равен 32 децибелам1. А начнется мелкий моросящий дождь, чуть подует ветер, и прибавится еще 13 децибел. Даже безобидный лесной ручей, который вроде бы еле журчит, создает звуковой фон. На расстоянии 30 метров он составляет 45 децибел. Раскаты же грома повышают уровень зашумленности до 90 децибел2.
Не только явления природы повинны в отсутствии тишины. Сами животные вносят немалую лепту в это. Повышает звуковой фон птичье пение, а мощный хор кузнечиков, достигающий своего апогея в Черноморском заповеднике после 9 часов вечера, поднимает уровень зашумленности на 11 децибел. Однако тихо или очень шумно вокруг, а общаться, информировать друг друга о самом важном все равно надо. Как же ухитряются передавать свои сигналы неискаженными (иначе какой в них смысл?) животные, несмотря на многочисленные естественные помехи? В последнее время проблема эта волнует многих ученых.

Читать далее «Сигналы доходят до цели»

Зачем олень шевелит ушами!

Было это несколько лет тому назад, в Черноморском заповеднике. Лесов там, как в средней полосе России, не найдешь, зато есть колки — зеленые оазисы, резко выделяющиеся среди степной или пустынной растительности. И вот однажды на одном из кордонов глазам моим предстало прекрасное зрелище: на фоне изумрудной листвы стоял ярко-рыжий с белоснежными пятнами олень. Его появление было неожиданным и сам он, застывший как изваяние, казался нереальным, если бы не уши. Они его выдавали. По ним было ясно — олень настороже, пытается уловить, ждет ли его какая опасность.
Еще в детстве, когда нам читают сказку про Красную шапочку и Волка, мы усваиваем, зачем нужны животным большие уши. Волк отвечает правильно: «Чтобы лучше слышать». Но не все животные используют уши в этих целях: у слонов, свиней, зайцев они служат в основном для того, чтобы регулировать температуру тела при жаре. Есть еще одна очень важная функция у ушей — защитная. Наружное ухо предохраняет барабанную перепонку и остальные структуры среднего уха от вредных воздействий. Благодаря ему в слуховом проходе вблизи барабанной перепонки все время поддерживается постоянный уровень температуры и влажности независимо от колебаний температуры и влажности во внешней среде. В результате барабанная перепонка всегда упруга. Однако эти уточнения хоть и нужны, все же они никак не умаляют правильности ответа Волка. А подтверждают его ответ эксперименты: при удалении ушных раковин у большинства животных значительно снижается чувствительность слуха. Раковины не только способствуют определению характера и направления звука, но усиливают попадающие в них звуки и выделяют наиболее важные для животного сигналы. Задача эта решается тем успешнее, чем больше уши по размеру, чем сложнее их внутренняя поверхность, на которой имеются специальные клапаны, наконец, чем подвижнее сами уши.

Читать далее «Зачем олень шевелит ушами!»

Чемпионы слуха

Среднее ухо белок, бурундуков и летяг, проводящих много времени на деревьях и в дуплах, отличается от уха песчанок, но поскольку им тоже важно иметь хороший «сейсмический слух», у них есть специальные для этого устройства. Обнаружены они и у любителей старых захламленных хвойных и смешанных лесов — куниц. И что интересно, у лаек, специализирующихся на добыче белок и куниц, тоже повышается чувствительность «сейсмического слуха», вырабатывается повадка «брать зверя на коготок».
Тихо. Ни ветерка. Прямо, без малейшего отклонения, опускаются на землю снежинки. Когда так неожиданно начинает вдруг идти снег, хочется замереть на месте и, воткнув палки рядом с лыжами, преградить варежкой путь падающим снежинкам. Что из того, что знаешь: среди них не бывает и двух одинаковых? Словно вернувшись в детство, в пору первых открытий, стоишь и рассматриваешь каждую.
Но вот снежинок становится все меньше и меньше. Снег кончился. Вокруг белая кипень. Деревья преображаются: объемнее, четче прорисовываются стволы берез и сосен, а про ели и говорить не приходится — на верхушках невообразимые шапки, на ветвях развешаны гирлянды. Пройдет немного времени и чистая снежная скатерть будет вся испещрена причудливыми узорами — следами деятельности животных.

Читать далее «Чемпионы слуха»

Это меня не касается

Лорус Дж. Милн и Маргарет Милн в своей книге «Чувства животных и человека» рассказывают о таком случае. Ученый, не раз слышавший пение сверчков, решил сконструировать электронную стрекоталку, которая бы имитировала их звуки. Когда прибор был готов, его привезли на место, где песни сверчков были хорошо слышны, и включили. Однако реакции со стороны аборигенов никакой не последовало. Решили прибор настроить иначе, потом последовал еще вариант, но сверчки совершенно не обращали внимания на звуки, издаваемые человеческим детищем. Причина полного фиаско выяснилась позже. Оказалось, что сверчки общаются в основном с помощью ультразвуков, т. е. таких звуков, которые человеческое ухо уловить не в состоянии. Само же по себе стрекотание, которое человек слышит, воспроизведенное без ультразвуковых сигналов, для них не имеет особого значения. Потому сверчки и не считали нужным реагировать на «песни» прибора.
Сверчки не единственные животные, которые относятся выборочно к звукам, доносящимся из окружающего их мира. Лягушки прекрасно слышат сигналы своих собратьев, остальное, видимо, их интересует мало. Да и другие тоже обращают внимание не на все. Животные воспринимают лишь небольшую часть звуков, достигающих их ушей. Одно объяснение этому—ступень, занимаемая данным видом на эволюционной лестнице, а значит и уровень развития слуха, другое —на раздражитель, который не приведет к важному результату, реагировать нет смысла. Именно поэтому избираются и регистрируются только звуки, которые имеют для животных привычный и специфический смысл, разработанный многовековой эволюцией. Обладая большой избирательностью, органы чувств животных воспринимают лишь го, что существенно для жизни и сохранения данного вида. Если бы животному приходилось перерабатывать всю информацию, которую оно способно воспринимать с помощью своих органов чувств, его центральная нервная система оказалась бы сильно перегруженной. И тогда за деревьями можно было бы не увидеть леса.

Читать далее «Это меня не касается»

Джонстонов орган, лагена и саккулюс

Жизнь животных тесно связана с окружающей их средой. Среда эта, конечно, у всех разная. Дельфины не покидают водных просторов, белки редко оставляют деревья, а кроты почти не расстаются со своими подземными галереями. Но как бы ни была различна среда обитания, устремления всех одинаковы: искать пищу, спасаться от врагов, продолжать свой род. Именно эти три вида деятельности составляют жизненно важное поведение любого животного. Осуществление же их самым непосредственным образом зависит от органов чувств, которые улавливают любые изменения, происходящие в окружающей среде. То, что органы чувств воспринимают из внешнего мира, современная наука называет информацией.
Задачу, возложенную на органы слуха животных, можно определить так: получить информацию путем анализа звуков — упругих волн, распространяющихся или в воде, или в воздухе, или в твердых телах — земле, древесине и т. д. Переоценить роль слуха в жизни животных невозможно. Когда на нашей планете зарождалась жизнь, только световые волны могли распространяться быстрее, чем звуковые. Но зрение информировало животных лишь о происходящем на расстоянии десятков метров. Что касается обоняния, с его помощью можно было получить сведения в основном при непосредственном контакте. Поэтому одна из главных ценностей звуковой информации заключалась как раз в том, что благодаря ей животные заранее узнавали нужное о существах, которые находились достаточно далеко — в сотнях метров. И в зависимости от этих сведений они заблаговременно принимали то или иное решение и вели себя соответственно.

Читать далее «Джонстонов орган, лагена и саккулюс»

Как кричат ослы

Звери изобретательны не менее птиц. И они способны издавать звуки, не прибегая к услугам своих голосов. Что только не идет у них в ход в разных ситуациях. Бобры шлепают по воде хвостом, а дикобраз трещит иглами. Безобидный боязливый зверек агути, которого за красивый мех называют золотым зайцем, барабанит по земле передними лапами, беляки же, русаки, кролики и тушканчики стучат задними лапами. Аналогичным образом поступают олени, бараны и серны. Приходя в возбуждение, они стучат копытами. Но этим арсенал звукообразующих средств млекопитающих не ограничивается. Не последнее место в нем занимает такой «инструмент», как зубы. Ими скрежещут и щелкают. Хомяки, полевки и паки могут даже издавать с помощью зубов своеобразный треск. Стучат зубами и олени, а представители семейства собачьих производят характерные звуки, щелкая челюстями. Горилла в возбужденном состоянии бьет себя кулаками в грудь, а шимпанзе могут ритмично барабанить ладонями по брюху.
Еще сравнительно недавно считалось, что вокальные способности зверей слабы, а их звуки не могут доставить эстетического наслаждения. Люди были не совсем справедливы по отношению к «братьям своим меньшим», так сразу всех их оговорив огулом. Разве не приятен на слух торжественный, напоминающий звуки валторны голос марала? Разве некоторые сигналы бурундука не похожи пусть на незатейливую, но все же песенку? А вот что пишет Салли Кэрригер о голосах .гиббонов— обезьян, большую часть времени проводящих на верхушках высоких деревьев: «Все гиббоны от мала до велика… пели одну и ту же песню. Это была настоящая мелодия, начинающаяся с ноты «ми» и переходившая в полную октаву, после чего голоса начинали гибко выводить трели. Каждый звук открывался нотой «ми», а потом вся рулада развертывалась в мажорной, ликующей тональности. Достигнув максимума в полноте звучания, гиббоны начинали трепетать всем телом, и звуки постепенно снижались на четверть тона.
У гиббонов есть целый репертуар окликов и звуков, но утреннее представление считается образцом их хорового пения. Гиббоны — единственные живые существа в природе, не считая человека, которые способны петь чистыми голосами. Их голос аналогичен человеческому».

Читать далее «Как кричат ослы»

Скворец, а мяукает

Солнце стало делать первые шаги по небосклону, и лес начал оживать. Запела яркогрудая зарянка. В молодом ельнике принялись летать дрозды-рябинники, крича «тра-тра», «кра-рарарара». Один из них, усевшись на макушку, сильно дергает распущенным хвостом, нагибается и трясет крыльями, особенно старательно трещит. Вот где-то впереди раздались красивые трели черноголовой славки. Послышались нежно-переливчатые флейтовые звуки. Это запела маленькая с серовато-зеленой спинкой птичка — весничка. И все больше и больше голосов звучит в лесу.
Разнообразие птичьих звуков поразительно. Одни птицы поют только простенькие мелодии, другие выводят очень замысловатые, третьи не брезгуют экзотикой — то замяукают, как кошка, то затарахтят, словно идущий трактор, а четвертые без всяких усилий произносят человеческие слова настолько чисто, что очень часто люди, не видя «оратора», а только слыша его, поначалу не подозревают, что говорит птица.
Много было всяких предположений по поводу того, где рождаются звуки у птиц. Но в 1686 году французский ученый Д. Вернэ, придя на заседание Парижской академии с живым петухом, без лишних слов проделал серию опытов и доказал почтенной публике, что главный голосовой аппарат птиц — си-ринкс, нижняя гортань.
Устроен сиринкс у большинства пернатых достаточно сложно. Расположен он там, где проходит граница между дыхательной трубкой — трахеей и бронхами, и представляет собой своеобразную камеру. Внутрь ее от наружных стенок вдаются наружные голосовые перепонки — тонкие слизистые мембраны, а снизу, от места ветвления трахеи, — внутренние голосовые перепонки. Кроме голосовых перепонок есть еще эластичные утолщения — голосовые губы. А там, где внутренние стенки бронхов соединяются, расположен небольшой хрящ — козелок. Над ним возвышается полулунная складка. Козелок и полулунная складка разделяют голосовые щели. В результате в каждом бронхе образуется свой источник звука. Причем эти два модулятора совершенно не зависят один от другого, что дает птицам огромное преимущество: они могут одновременно исполнять две фразы своей песни или брать две разные ноты.

Читать далее «Скворец, а мяукает»

Почему лягушки такие голосистые!

Может, это кому-то покажется странным, но мне нравится лягушачье пение. Теплыми весенними вечерами и в летние дни я могу подолгу слушать их жизнерадостные рулады. Обнаружить солистов часто бывает непросто. Живут бесхвостые амфибии в самых различных местах, и, естественно, там же находятся их «концертные площадки». Обыкновенная квакша, которая большую часть жизни проводит на суше, забравшись на дубы, грабы, ивы или кусты, распевает свои песни на высоте не меньше метра. Жабы «поют», сидя на земле или в глубине нор. Жерлянки, которых легко узнать по брюшку (оно у них ярко-оранжевое или лимонно-желтое с синевато-черными пятнами), обычно кричат целый день, утихомириваясь лишь к ночи. При этом они держатся передними лапами за лист, стебель, а голову немного выставляют из воды. Скрытные чесночницы, обладающие способностью за две-три минуты зарываться в грунт и совершенно исчезать из виду, могут издавать звуки под водой.
Вряд ли нужен необыкновенный слух, чтобы разобраться: разные виды бесхвостых амфибий кричат по-разному. Песня зеленой жабы не очень громка, но мелодична, она напоминает «Пиццикато», исполненное на скрипке. Звуки обыкновенных квакш похожи на кряканье уток, а когда в конце апреля начнут подавать голос серебристо-голубые лягушки, которые носят название остромордых, создается впечатление, что журчит весенний ручей.
Амфибии произошли от древних кистеперых рыб. Но звуковые аппараты рыб, которым не нужна была большая мощность, так как вода обладает высокой звукопроводимостью, оказались неприемлемыми для использования их в воздушной среде. Требовались совершенно новые приспособления, и амфибии их «придумали»: появилась гортань, голосовые связки, а у многих и голосовые мешки: выступающие по бокам головы или под горлом «шары», которые иногда достигают внушительных размеров.
Лягушки — животные в общем-то мелкие, но звуки многие из них издают очень громкие. Особенно это осознаешь, если оказываешься в непосредственной близости от певцов. Однако рулады наших земноводных не идут ни в какое сравнение со звуками некоторых их родственников. Пение жаб Фаулера, живущих в США, слышно за несколько километров, вдобавок оно напоминает воинственные крики индейцев, что в свое время наводило ужас на завоевателей Америки. У лягушки-быка голосок тоже не из слабых. Когда раздается ее крик, несведущий человек решает, что кричит какой-то крупный зверь. За счет чего же земноводные могут быть такими голосистыми? Устройством, многократно усиливающим звук, являются голосовые мешки, они служат жабам и лягушкам резонаторами.

Читать далее «Почему лягушки такие голосистые!»

Сигналы из плавательного пузыря

В 1942 году на Атлантическом побережье США, у входа в Чесапикский залив, от которого рукой подать до Вашингтона, были установлены гидрофоны. Эти приборы, изобретенные в первую мировую войну и к сороковым годам уже достаточно усовершенствованные, предназначались для улавливания звуков в воде. В Чесапикском заливе гидрофоны должны были «нащупывать» шумы, производимые винтами фашистских подводных лодок микромалюток, и предупреждать о приближении врага. Однако ожидаемых, хорошо известных шумов в районе, находящемся под строгим наблюдением, слышно не было, зато в один из весенних дней, когда солнце давно зашло, приборы уловили какие-то непонятные звуки. Напоминали они удары отбойных молотков или треск огромного количества дрелей. Была объявлена военная тревога. Но враг не появился. На следующий день все повторилось. Опять объявили тревогу. И снова вражеских подводных лодок не было. Что же это за звуки? Отгадка привела в изумление многих. Призванные на помощь биологи выдали виновников происходящего. Ими оказались рыбы. В это время в Чесапикский залив приплыли квакуны, рыбы-барабанщики. По предположениям специалистов, их собралось там около 400 миллионов. Когда нескольких квакунов поймали и, посадив в аквариум, записали их голоса, а потом сравнили со звуками, зарегистрированными гидрофонами, сомнений не было: в заливе «пели» рыбы.
Другие звуки рыб — шумы, возникающие при движении их косяков, как выяснилось после войны, были хорошо известны японцам: они их имитировали, запуская свои «живые» торпеды для взрывов американских кораблей возле Каролинских островов. Американцы долго не могли понять, в чем причина гибели кораблей, пока случайно не обнаружили одну из таких торпед с погибшим японским майором. А что японцы действительно использовали шумы, производимые плывущими рыбами, стало окончательно ясно, когда у американцев. в качестве трофея оказался японский фильм о звуках моря и о способах их воспроизведения.
И хотя еще древнегреческие ученые писали о рыбьих «разговорах», хотя имелись сведения, собранные за века рыбаками, знавшими, что рыбы не немы, и существовали даже исследования зоологов, сообщение, что рыбы издают звуки, было сенсацией.

Читать далее «Сигналы из плавательного пузыря»