Этот обыкновенный загадочный дельфин

Ну а что касается тканей нашего тела, то ведь они в значительной степени состоят из воды, поэтому акустические свойства живых тканей очень близки к свойствам воды, то есть значительно отличаются от свойств воздуха.

Поэтому когда звук, распространяющийся в воздухе, достигает поверхности нашего тела — намного более жесткого, чем воздух, — он как бы наталкивается на препятствие. Звук практически не проникает внутрь тела, а почти полностью отражается от него. Естественно, что если бы орган слуха был полностью спрятан внутри нашего тела, то звук не мог бы его достигнуть. Поэтому нам (как и всем животным, живущим в воздушной среде) необходим слуховой проход — специальный, заполненный воздухом канал, по которому звук беспрепятственно проводится прямо до органа слуха. Там специальная мембрана — барабанная перепонка — отзывается вибрацией на приходящие звуковые волны и передает эти колебания дальше по назначению.

Но и способность звука отражаться от тканей тела тоже с пользой используется нашим организмом: именно благодаря такому отражению ушная раковина может работать как хороший рефлектор. Форма ушной раковины такова, что звук, отраженный от ее внутренней поверхности, фокусируется, концентрируется как раз в области слухового отверстия.

Совершенно иная ситуация создается в воде. Поскольку акустические свойства воды и тканей тела очень близки, звуковые волны, распространяющиеся в воде, почти «не замечают» границы между водой и телом животного, они свободно проникают прямо внутрь живых тканей. Под водой тело животного становится практически «прозрачным» для звука! А раз так, то не нужен никакой специальный канал для подведения звуковых волн к органу слуха: волны приходят к нему прямо сквозь тело. Ушная же раковина становится попросту бесполезной: ясно, что если она прозрачна для звуковых волн, то не может их отражать, не может выполнять роль рефлектора.

Вот почему на поверхности тела дельфина мы не видим ни ушной раковины, ни отверстий слуховых проходов. Животное прекрасно обходится без них.

Но, как оказалось, нечто, выполняющее роль слуховых проходов, у дельфинов все же есть. Но на обычный слуховой проход, какой мы видим у себя или у нашей кошки, или собаки, это ни капельки не похоже. Я уже говорил, что по способности проводить звук ткани живого тела довольно похожи на воду. В общем-то, это верно, но все-таки живые ткани — не совсем вода, и у разных тканей — кожи, мышц, кости — свойства заметно различаются. Так что какие-то ткани проводят звук лучше, а какие-то хуже. А нельзя ли из тех тканей, которые проводят звук лучше, чем другие, соорудить такой звуковод, канал для проведения звука, чтобы звук попадал к органу слуха легче и с наименьшими потерями? Выяснилось — можно. И такой звуковод в голове дельфина есть. Но расположен он… Готов поспорить: тот, кто раньше не читал и не слышал об этом, сам ни за что не догадается, где устроен звуковод в дельфиньей голове. Оказалось — в нижней челюсти!

А впрочем, если посмотреть на это непредвзято, почему бы и нет? Нижняя челюсть занимает очень выгодное положение, чтобы устроить звуковод именно в ней. Челюсти дельфина вытянуты довольно далеко вперед, поэтому звук, приходящий к нему спереди (а для любого животного это самое важное направление), первым делом достигает челюстей. А нижняя челюсть и у дельфина, и у других животных, и у нас с вами прикрепляется к черепу как раз под тем местом (оно называется барабанной костью), где и расположен орган слуха. Так что устроить там звуковод — прямой резон.

Кость нижней челюсти у дельфина полая внутри, и этот полый канал заполнен особым жироподобным веществом, которое является прекрасным проводником звука. Таких каналов, конечно, два — в правой и левой стороне челюсти, и подходят они соответственно к правому и левому уху. Передний конец каждого канала почти выходит на наружную поверхность челюсти, и в этом месте кость настолько тонкая, что она совсем не мешает звуку попадать из воды через кожу и тонкую кость внутрь этого канала. Понятно, почему это место на поверхности челюсти называют акустическим окном. А попав во внутричелюстной канал, звук почти без потерь распространяется до заднего конца этого канала, который подводит звук прямо к барабанной кости, к органу слуха. Хоть такая конструкция и представляется на первый взгляд несколько странной, но работает безотказно.

Вот уж и вправду удивительный зверь наш дельфин:

Этот зверь макушкой дышит, Подбородком звуки слышит…

Глава одиннадцатая Как проверить слух у дельфина

Многие вещи нам непонятны не потому, что наши понятия слабы; но потому, что сии вещи не входят в круг наших понятий.

Козьма Прутков

Что же способен услышать дельфин такими необычно устроенными ушами? Оказалось, очень многое. Но прежде чем перечислять, на что способен и на что не способен слух этого животного, имеет смысл вкратце рассказать о том, как можно узнать про слуховые способности дельфина. Это ведь не очень просто.

Когда пациент приходит к ушному врачу, тот обычно определяет остроту слуха пациента просто: очень тихо произносит разные слова и просит их повторять. Если пациент хорошо слышит все слова, произносимые врачом, и безошибочно их повторяет, значит, со слухом у него все в порядке. Если пациент что-то недослышал и повторить не может — слух неважный. Иногда врач пользуется специальным прибором — аудиометром, который издает звуки строго определенной высоты и громкости, а пациент сообщает, какие звуки он слышит, а какие — нет. В любом случае врач по ответу пациента узнает, что тот смог, а что не смог расслышать.

Но с животным, в том числе с дельфином, такой способ не пройдет. Животное ведь не сможет сказать человеку, что именно он услышал: мы уже выяснили, что разговаривать с ними на их языке люди еще не научились, а дельфины на человечьем языке — и подавно. Так что приходится действовать хитрее. Тем не менее есть много способов узнать, что слышит дельфин.

Один способ очень похож на тот, который использовался при исследовании зрительных способностей. Нужно обучить дельфина совершать определенное действие — например, нажать челюстями на опущенную в воду педаль или на мячик — в ответ на определенный сигнал. Только сигнал на этот раз будет не зрительный, а звуковой. Наберемся терпения и потренируем дельфина как следует, чтобы в ответ на звуковой сигнал он совершал нужное движение без осечки. А когда эта цель достигнута, начнем менять какие-то свойства звука, например делать его все более и более тихим. До поры до времени это никак не влияет на поведение дельфина: он по-прежнему в ответ на каждый сигнал подходит к педали и нажимает ее (конечно, за каждый такой правильный поступок он получает в награду рыбку, чтобы интерес к работе не угас). Но вот убавили громкость звука еще немного, и, несмотря на свое желание заработать очередную рыбку, дельфин начинает ошибаться, пропускает сигналы. Сделали звук еще потише, и животное совсем перестало его замечать. Значит, мы достигли той предельно низкой громкости, при которой дельфин еще может уловить звук. Эта минимальная громкость называется порогом слышимости. Найдя эту величину, можно сравнить ее с тем, что получается в таких же испытаниях у других животных или у человека, и оценить, насколько хорош или плох слух дельфина.

Определение пороговой громкости — это пример, поясняющий основной принцип определения свойств слуха по поведению животного. Ясно, что таким же способом можно исследовать не только чувствительность, но и другие, самые разные возможности слуха. Это делают, меняя разные свойства звука и устанавливая, при каких условиях животное способно услышать звук, а при каких — нет.

Можно, например, менять частоту звуковых колебаний (от нее зависит то свойство звука, которое мы называем высотой) — делать ее все более и более высокой; когда частота звуковых колебаний станет слишком уж высокой, они перестанут восприниматься слуховой системой, и поведение обученного дельфина тотчас «доложит» нам об этом. Так можно установить, какую предельную частоту звуковых колебаний способен слышать дельфин — это тоже важнейшая характеристика слуха.

Более того, можно определить, насколько хорошо животное не только воспринимает, но и различает звуки. Например, опустим в воду два источника звука (такие подводные излучатели звука называют гидрофонами) и сделаем так, чтобы один из них издавал звук более высокого тона, а другой — более низкого. Научим дельфина в ответ на звук подходить всегда к тому гидрофону, который издает, например, более высокий звук (можно и наоборот, это совершенно не важно). Пока разница в тональности звуков от одного и от другого гидрофона достаточно велика, дельфин безошибочно выбирает тот, который нужно. Начнем уменьшать эту разницу — звуки от двух источников становятся все более и более близкими по тональности, более похожими друг на друга. Если уменьшить различие между звуками до определенного предела, то дельфин уже не сможет разобрать, к какому из двух гидрофонов надо подходить, начнет путаться, действовать наугад. Значит, мы определили то минимальное различие между звуками, которое животное еще улавливает, — это различие и есть точная мера его способности различать звуки. Понятно, что таким же точно способом можно измерить, как дельфин различает звуки не только по высоте, но и по громкости, тембру, по любым другим свойствам.

Какие именно слуховые возможности дельфинов исследовались и что при этом получилось, об этом речь пойдет немного позже. А сейчас посмотрим, нет ли более удобного и эффективного способа исследовать слуховые возможности дельфинов. Ведь предварительная дрессировка, которая требуется для исследования слуха описанным выше способом, — это очень трудоемкое и долгое занятие, да и вся последующая процедура измерения требует от исследователя бездны терпения и упорства. Это ведь только на первый взгляд все выглядит так просто и ясно: подошел дельфин к гидрофону или педали — значит, слышит; не подошел — не слышит. В реальности все намного сложнее. Он может подойти к педали и не расслышав звука, просто случайно либо на всякий случай — вдруг получит награду. А может и расслышать, но не подойти: отвлечет его что-то или задумается о чем-то своем, о дельфиньем. Чтобы из хаоса таких случайностей выделить «чистые», заслуживающие доверия сведения, нужны многократные пробы, повторения, результаты которых будут потом обработаны методами статистики. А тут новые сложности: повторили несколько раз сигнал, каждый раз поощряя дельфина рыбкой, и он уже сыт, да и надоело ему повторять одно и то же — больше работать сегодня он не хочет. А то просто окажется в дурном настроении (с подружкой поссорился или с приятелем подрался) и не захочет работать: звук явно слышимый, а дельфин, как обиженный ребенок, уткнулся носом в угол и не желает подходить к педали. Эксперимент насмарку, и нужно ждать, пока испытуемый снова захочет работать активно. Иногда для проведения одной серии измерений требуются месяцы и годы. Может быть, можно придумать такой способ, чтобы измерения проводить побыстрее и не зависеть от капризов животного? Оказывается, можно. Этот способ основан на регистрации электрических сигналов мозга.