Читать «В мире китов и дельфинов» онлайн - страница 66

Акустический глаз кашалота: а — пузырчатая ткань, выполняющая роль сетчатки; б — верхний спермацетовый мешок-звукопровод, проводящий акустические лучи на пузырчатую ткань-сетчатку. Фото В. А. Козака.

2. В ходе эволюции органов чувств (зрения, слуха) происходила их постепенная защита от грубого непосредственного внешнего воздействия. Например, улитка органа слуха млекопитающих оказалась спрятанной в толще черепа, а сетчатка глаза — на дне глазного яблока в углублении костных глазниц. В условиях, такой защиты органов чувств и развились очень чувствительные сенсорные системы. Авторы же обсуждаемых гипотез поместили воспринимающие структуры приблизительно в те же самые места, где происходит излучение эхолокационных импульсов дельфина, звуковое давление в которых может достигать огромных значений — до 4 • 104 дин/см2. Какой невероятной скоростью релаксации должны обладать рецепторные и нейронные элементы, чтобы, спустя считанные миллисекунды после воздействия мощного импульса они были в состоянии воспринимать тончайшее эхо с ничтожно малым звуковым давлением (сотые и даже тысячные доли бара, т. е. в миллион раз меньшие сигналы). В природе неизвестны случаи пространственного совмещения органа звукоизлучения и звукоприема. Напротив, следует ожидать у дельфинов существования специальных дополнительных механизмов защиты слуховой системы от воздействия собственных зондирующих сигналов.3. Детальность звукового изображения зависит от отношения длины волны звукового сигнала к размеру входной аппертуры, в данном случае к диаметру звуковой линзы. Так как максимум спектра эхолокационного сигнала дельфина приходится на 75 кгц (длина волны 2 см), а диаметр линзы не превышает 10 см, то отношение этих величин составляет 0,2. В этих условиях звуковое изображение, если бы оно существовало, было бы весьма грубым и не позволило бы дельфинам иметь высокую разрешающую способность.4. Трудно себе представить способность рецепторов надчерепных структур дифференцировать частоты звуковых сигналов. В органе слуха для этой цели служит специальная система — улитка с базилярной и текториальной мембраной и органом Корти. Непонятно, как могло бы происходить различие частоты звука, если бы не функционировала слуховая система дельфина.5. Трудно с эволюционной точки зрения объяснить необходимость нового органа звуковой рецепции при наличии у млекопитающих великолепно развитого слуха, в частности бинаурального слуха, позволяющего объяснить способность человека и животных осуществлять пространственный слуховой анализ. Это тем более верно, что именно слуховая система дельфина развита исключительно хорошо.Все это вместе взятое позволяет считать указанные гипотезы, основанные на принципе голографии, искусственными.В связи с вопросом о голографическом восприятий у дельфинов рассмотрим очень интересную концепцию биолога В. А. Козака (Институт физиологии АН УССР) о звуковидении у кашалота. Этот автор исполинскую голову крупнейшего зубатого кита уподобляет гигантскому плавающему «акустическому глазу», в котором есть и «сетчатка», и «линза», и «стекловидное тело», и сложный нервный аппарат. К вогнутой передней стенке черепа кашалота примыкает полость — фронтальный воздушный мешок. Внутри этого мешка на его задней стенке В. А. Козак обнаружил множество (3 — 4 тысячи) пузырьков размером от горошины до голубиного яйца (рис. 40, с). Пузырьки заполнены жидкостью, сильно иннервированы и снабжены огромным количеством рецепторных клеток. По мнению исследователя, это пузырчатое рецепторное поле выполняет роль сетчатки, позволяющей воспринимать звуковые образы, аналогично зрительным образам, воспринимаемым глазом. Акустическую линзу в голове кашалота создает уплотненная ткань, расположенная впереди верхнего спермацетового мешка. Эта «линза» концентрирует и направляет звуковые лучи на пузырчатую выстилку. Верхний спермацетовый мешок (рис. 40, б), прозрачный для звуковых лучей, играет роль стекловидного тела и служит звукопроводом. Предполагается, что ход звуковых лучей при эхолокации кашалота таков: отраженный от объектов звук падает на переднюю стенку головы животного, проходит, концентрируясь, через плотную линзу в вытянутый спермацетовый мешок и попадает на пузырчатую выстилку — рецепторное поле фронтального мешка. Отсюда раздражение поступает в соответствующий центр головного мозга, где и создается звуковой образ. Звуковидение для кашалота, питающегося в зоне вечного мрака, имеет первостепенное значение и позволяет даже слепым особям иметь нормальную упитанность. В ходе эволюции глаза этого кита все больше и больше сдвигались на бока головы, а вперед выдвигалась звукопреломляющая акустическая линза и спермацетовый мешок — акустический канал — волновод. Орган акустического зрения кашалота формировался для работы на глубинах, где протекала большая часть его жизни. Как полагает В. А. Козак, огромный «акустический глаз» позволяет кашалоту получать стереоскопическую картину окружающей обстановки в трехмерном измерении. Свою концепцию об акустическом, зрении кашалота этот ученый построил на основании им же открытого рецепторного пузырчатого поля, которое не обнаружено у дельфинов. Поэтому, в какой мере критические замечания Н. А. Дубровского о голографическом восприятии дельфинов затрагивают и теорию В. А. Козака о звуковидении кашалота, предстоит выяснить в будущем.В естественных условиях локационный аппарат китообразными используется на каждом шагу. Дельфины применяют его, например, для разведки препятствий на их пути. При этом время между произведенным щелчком-сигналом и возвратом его эха животные, видимо, используют для определения расстояния до объекта.Калифорнийские исследователи Вильям Эванс и Джон Дреер с судна «Си-Квест» наблюдали поведение стайки афалин в лагуне Скаммона. На пути плывущей группы из пяти афалин оказался звуковой барьер из вертикальных алюминиевых труб. Животные, эхолоцируя, заметили барьер в 360 м от себя и замедлили ход. Затем стайка повернула к берегу, а от нее отделился разведчик. Он, лоцируя, подплыл к препятствию и вернулся к группе; тогда вся стайка, издавая эхо-сигналы, направилась к преграде, проплыла между алюминиевыми трубами и продолжила путь в первоначальном направлении.Подобное наблюдение повторили биологи США Давид и Мельба Колдуэллы и Сибеналер во время лова атлантической афалины в узком заливчике во Флориде. Как только одна стайка дельфинов вошла в залив, выход из него перекрыли сетями. Тогда от стайки отделился вожак, разведал преграду, а затем в сопровождении крупной самки атаковал сеть. Через разрыв сети и через места, где верхний край ее погрузился, вся стайка ушла в море.На основании опытов в океанариумах и наблюдений в природе был сделан общий вывод, что эхолокация у китообразных — основной способ распознавания объектов, погруженных в воду. Скрипучими сериями звуков высокой частоты они «ощупывают» окружающую обстановку и получают необходимую информацию.В условиях хорошей освещенности дельфины ориентируются и зрением. Французские исследователи Р. Бюснель и А. Дзидзик наблюдали в Средиземном море, что белобочки в ясную и тихую погоду осуществляют «молчаливую навигацию» и пользуются своим гидролокатором гораздо реже, чем при недостающем свете.Эхолокация разъясняет многие таинственные явления в жизни, мелких китообразных. Например, почему они в мутных водах и ночью не ловятся в мелкоячеистые сети, но попадают в крупноячеистые, «прозрачные» для отраженных звуков, не касаются мин, когда резвятся на минных полях; почему речные дельфины — инии и соталии, — не повреждая себя, свободно плавают в сумеречных лесах, заливаемых во время половодья реки Амазонки, а обитатель мутного Ганга — слепой дельфин платаниста, возможно, обходится вообще без зрения.Принцип действия эхолокационного аппарата дельфинов ныне широко применяется в технике в виде сонаров. Термин «сонар» происходит от начальных букв трех английских слов: «sound» — звук, «navigation» — навигация и «range» — дальность. Звукоизлучающие приборы посылают импульсы в воду, а их эхо доставляет информацию о направлении и расстоянии до подводных лодок противника, до невидимых препятствий, опасных для навигации (айсберги, мели, рифы и т. п.). На этом же принципе построена работа эхолотов при измерении глубин и поисках косяков рыб.Такие приборы — верные помощники человека в службе безопасности кораблевождения и в рыболовстве. Однако эффективность природных локаторов оказалась гораздо выше технических характеристик существующих сонаров и эхолотов. Гидролокатор дельфина поражает ученых своей универсальностью, миниатюрными размерами и точностью лоцирования. Он выгодно отличается от применяемых в морской практике гидролокационных аппаратов более высокой устойчивостью к помехам, большей шириной спектра излучаемых колебаний, богатством модуляций по интенсивности и частоте повторения. Гидролокатор дельфина является ныне важнейшим прототипом для моделирования в технике.Естественные свойства дельфинового сонара объединяют оба основных принципа современной технической гидроакустики: активный поиск, когда посылается пакет волн и улавливается от него эхо, и пассивное подслушивание шумов и звуков, присущих самим лоцируемым объектам.Гидробиоников привлекает феноменальная точность локации дельфинов и замечательная портативность их локатора, превосходящая все образцы аппаратов того же назначения, созданных человеком. Рыбопоисковый эхолот «Дельфин» весит столько, сколько и афалина, тогда как гидролокатор афалины составляет ничтожную часть ее веса.Современные подводные лодки снабжены мощным гидролокационным оборудованием. Природа гидролокатора идентична дельфиновой, но этот сложный прибор занимает огромное место в лодке, и его обслуживает целый штат техников.Удивление вызывает способность дельфинов выделять из хаоса звуков только необходимые. В бассейн, где жили афалины, с целью их дезориентации излучались их же гидролокационные сигналы, записанные ранее. Однако эти сигналы не могли сбить животных и помешать точности их гидролокации.