Этот обыкновенный загадочный дельфин

Но кроме задержки звука, есть еще одна «подсказка», которая помогает определить направление на источник звука. Посмотрите еще раз рисунок. Когда источник звука находится прямо спереди, то звук достигает обоих ушей одновременно, не встречая никаких препятствий. Поэтому оба уха слышат его одинаково громко или одинаково тихо. А вот если источник звука находится сбоку, то к одному уху он по-прежнему приходит прямо, но чтобы достигнуть другого уха, звук должен обогнуть голову, которая создает своего рода «звуковую тень». Создается эта тень потому, что воздух и ткани живого тела имеют очень разные акустические свойства; об этом уже шла речь выше (посмотрите главу «Где у дельфина уши?»), так что голова человека или животного малопрозрачна для звука. Из-за этого звук в «затененном» ухе будет тише, чем в «незатененном». Эта разница в громкости для правого и левого уха не очень велика, но заметна, и она также создает ощущение, что звук приходит сбоку — с той стороны, с которой он слышится громче.

Кроме того, многие животные помогают себе определять направление на источник звука, поворачивая подвижные рупоры ушных раковин: в каком направлении ушной раковины звук слышен громче, там и расположен его источник. Но этот дополнительный механизм не обязателен: человек, к примеру, обходится без него.

Все сказанное выше касается только звуков, распространяющихся в воздухе. В воде это происходит по-другому. Во-первых, скорость звука в воде почти в 5 раз выше, чем в воздухе, — около 1,5 километра в секунду. Значит, во столько же раз короче задержки звука. То есть при крайнем боковом положении источника звука задержка едва-едва достигнет 0,1 миллисекунды, а при меньшем смещении источника звука — и того меньше. Анализировать такие короткие задержки мозг просто не в состоянии, не успевает, и ощущение направления на источник звука исчезает.

С «затенением» звука головой в воде тоже проблема. Это от воздуха ткани тела значительно отличаются по своим акустическим свойствам, а от воды они отличаются очень мало — об этом тоже подробно говорилось в главе «Где у дельфина уши?». Многие ткани довольно-таки прозрачны для звука, приходящего из воды, а значит, и сильного «затенения» создавать не могут. Так что и с этой «подсказкой» в воде могут быть большие проблемы.

И вот результат: если, нырнув, мы попытаемся определить под водой направление на источник звука, то у нас ровно ничего не получится. Звук может быть прекрасно слышен, можно догадываться, что его источник где-то совсем близко, но где именно — справа, слева, спереди, сзади — понять совершенно невозможно, сколько ни верти головой. Кажется, что звук приходит сразу отовсюду и в то же время ниоткуда конкретно.

А как же дельфины? Они тоже не могут определять направление на источник звука? Оказывается, прекрасно могут. Это совершенно точно доказано и наблюдениями за их поведением, и специальными экспериментами. Если, например, научить дельфина подплывать к источнику звука, то, услышав сигнал, животное сразу же берет правильный курс в нужном направлении, причем определяет это направление с большой точностью. Почему же мы не можем узнавать в воде направление на источник звука, а дельфин может? Ушных раковин у него нет, да они были бы для него и бесполезны из-за звукопрозрачности живых тканей в воде. Может быть, его нервные клетки работают в несколько раз быстрее, чем у других животных? Ничего подобного, нервные клетки у всех теплокровных животных работают примерно одинаково (у холоднокровных они работают еще медленнее). Может быть, ткани головы у дельфина обладают такими свойствами, что даже в воде они могут достаточно эффективно затенять ухо, противоположное положению источника звука? Не исключено. Но как это проверить?

Вопрос этот долгое время был источником головной боли для специалистов, но в конце концов удалось распутать и этот клубок. Сделано было это совместными усилиями нескольких групп ученых из России и США. Для начала нужно было как-то проверить, может ли все же голова дельфина создавать заметное затенение одного уха по отношению к другому. Это удалось сделать российским ученым — Владимиру Попову и автору этих строк. Здесь опять была применена регистрация электрических ответов мозга и слуховых нервов на звуки, но весь смысл работы был в том, чтобы раздельно регистрировать ответы правого и левого уха на один и тот же звук. Благодаря этому можно было наблюдать, одинаковы ли ответы обоих ушей на звук или одно из них слышит этот звук громче, чем другое.

И обнаружилось, что разница в громкости между двумя ушами существует, да еще какая! Достаточно сдвинуть источник звука всего лишь на 10–15 градусов в сторону от средней линии (это соответствует сдвигу примерно на 6–8 сантиметров на расстоянии одного метра), и мощность звука на противоположном (к направлению смещения) ухе падает приблизительно в 100 раз! Это примерно 25–50 % на каждый градус отклонения источника звука. Оказывается, свойства тканей в голове дельфина таковы, что обеспечивают сильнейшее ослабление звука, как только его источник уходит в «тень» от длинного дельфиньего клюва-рострума. Правда, дальнейший сдвиг в сторону источника звука уже не увеличивает разницу в громкости между двумя ушами — дальше уж некуда.

Но чтобы понять, насколько хорошо дельфин умеет использовать это обстоятельство для определения положения источника звука, нужно знать еще одну очень важную вещь, а именно насколько велика чувствительность слуха дельфина к таким перепадам громкости между двумя ушами. То есть, к примеру, разница в 25 %, которая появляется при сдвиге источника звука вбок на 1 градус, — это много или мало? Может дельфин уловить такую разницу, или она для него ничего не значит? Вот тут и пригодились очень интересные результаты, полученные американским ученым Патриком Муром. Он приучил дельфина к тому, что у него на голове устанавливали две присоски: одна на правой, а другая на левой стороне головы, около ушей животного. В каждую из этих присосок был вмонтирован миниатюрный источник звука, и громкость звука от каждого из них можно было регулировать независимо. А кроме того, дельфин был обучен реагировать определенными движениями в зависимости от того, на каком ухе звук был громче — на правом или на левом. Меняя громкость звука, поступающего в правое и левое ухо и следя за ответными движениями дельфина, можно было прямо установить, какую минимальную разницу в громкости звука может уловить животное. И оказалось, что предел различия — всего лишь около 10–12 %. Сравним эту величину с тем, о чем говорилось выше — что сдвиг источника звука всего на 1 градус создает «перекос» в громкости звука на целых 25 %. Значит, дельфин способен отметить смещение источника звука всего лишь на полградуса! Это совершенно рекордный результат. Можете убедиться в этом сами, попробовав с закрытыми глазами указать направление на какой-нибудь источник звука; если ошибка составит несколько градусов, можете гордиться своими слуховыми способностями; скорее всего, ошибка будет заметно больше — и это вполне нормально. О точности же в полградуса нам не приходится и мечтать. А для дельфина это — самое обыкновенное дело.

Перечисление удивительных свойств слуха дельфина можно было бы продолжать и дальше, да боюсь надоесть. Вместо этого лучше обратиться к естественному вопросу, который, может быть, уже возник у пытливого читателя; а зачем, собственно говоря, нужен дельфину орган слуха с такими невероятно широкими возможностями?

Конечно, не ради достижения рекордов. Именно такие характеристики слуха нужны дельфину для того, чтобы использовать слух как основное средство ориентации под водой, чтобы он мог пользоваться еще одним замечательным приспособлением, которым наделила его природа, — звуковым локатором. О нем речь в следующей главе.

Глава тринадцатая Уши вместо глаз

Если у тебя спрошено будет: что полезнее, солнце или месяц? — ответствуй: месяц. Ибо солнце светит днем, когда и без того светло; а месяц — ночью.

Козьма Прутков

Нам трудно даже представить себе, как можно ориентироваться в окружающей обстановке без помощи зрения. Именно зрение дает нам подавляющую часть сведений о том, что происходит вокруг. Для человека и его ближайших родственников — обезьян — роль зрения совершенно исключительна. Ведь недаром мы говорим «моя точка зрения» (а не, например, «точка осязания»), «мировоззрение» (собака, наверное, сказала бы «мирообоняние»), «поживем — увидим» (а не «поживем — услышим»), «лучше один раз увидеть…» — продолжать можно было бы долго. Лишиться зрения в результате болезни или несчастного случая — страшное горе для любого человека. Но и для большинства других животных, за немногими исключениями (кроты, слепыши — животные, обитающие в темноте под землей), роль зрения в их жизни огромна. Если собака, кошка, антилопа, кролик потеряют зрение из-за болезни или травмы, в природных условиях они обречены.

Но с таким успехом пользоваться зрением могут только наземные млекопитающие, живущие в воздушной среде. Для обитателей водной среды зрение хоть иногда и очень важно, но все же значительно менее эффективно.

Все дело в прозрачности воды и воздуха. В воздухе в ясную погоду мы можем хорошо видеть предметы, расположенные на расстоянии десятков километров от нас — например, вершины отдаленных гор. В воде же это, к сожалению, невозможно. Даже в очень чистой и прозрачной воде видимость, как правило, не превышает нескольких десятков метров; дальше все расплывается в дымке. Если же вода замутнена частицами грунта или ила или в ней много мельчайших живых организмов, плавающих в водной толще, — планктона, то видимость может составлять всего лишь несколько метров, а иногда и на расстоянии вытянутой руки не видно ничего.

К тому же вода, даже относительно прозрачная, заметно поглощает проникающий сверху солнечный свет. Поэтому на глубине нескольких десятков метров (а в мутной воде — на глубине нескольких метров) всегда, даже в солнечный день, царит полумрак, а еще глубже — вообще кромешная темнота. Человеку-водолазу еще может помочь фонарь, но ни рыбы, ни дельфины такой возможностью не располагают. Согласитесь, в таких условиях зрение не всегда может быть полезным. Поэтому дельфины, хотя и располагают отличным зрением, далеко не всегда могут им пользоваться в своем подводном мире.