Этот обыкновенный загадочный дельфин

Правда, зрение неплохо служит дельфинам не только под водой, но и над поверхностью воды, где воздух чист и прозрачен, — все это мы обсудили, когда речь шла о дельфиньем зрении. Однако надводное зрение хоть и очень помогает дельфину, но все его проблемы, конечно, не решает: для животного в первую очередь важно все же знать, что делается в водной толще, в основной среде его обитания. А именно там возможности зрения ограничены.

Но, несмотря на ограниченные возможности подводного зрения, все дельфины — и зрячие, и полуслепые, и совсем слепые — прекрасно ориентируются под водой даже тогда, когда зрение оказывается бесполезным. Это потому, что природа заботливо снабдила их другим замечательным средством ориентации. Это средство — акустический локатор.

Больше полувека назад американские ученые Уильям Шевилл и Барбара Лоуренс, сотрудники Океанографического института, всерьез заинтересовались способностью дельфинов прекрасно ориентироваться даже в самой мутной, непрозрачной воде. Они специально поместили дельфина в заводь с особенно мутной водой и стали проверять, действительно ли он может видеть, не пользуясь глазами. Видимость в воде была практически нулевой — ничего нельзя было различить уже на расстоянии в полметра. А дельфин не только плавал безо всяких видимых затруднений, но и уверенно обнаруживал и различал в воде разные предметы. Если в воду опускали несколько кусков рыбы, он безошибочно направлялся к тому, который побольше, а если предлагали разных рыб, то уверенно выбирал самую любимую.

Когда обнаружилась эта замечательная способность дельфинов, стали проводить специальные эксперименты. Животных приучали к тому, что глаза им закрывали специальными наглазниками, так что видеть они наверняка не могли абсолютно ничего. И что же? Дельфинов это нимало не смущало. Как ни в чем не бывало они плавали в своем бассейне, лихо разворачиваясь у стенок, но никогда на них не натыкались; в любом, самом укромном месте бассейна отыскивали вкусную рыбешку, а если их обучали, то и любые другие предметы. Пространство бассейна специально перегораживали трубами, проходящими в разных направлениях и под разными углами, — дельфины с наглазниками, не снижая скорости, свободно маневрировали между ними, ни разу не ударившись о препятствие. И что очень важно: во всех таких случаях подводный приемник звуков — гидрофон — обязательно регистрировал характерные звуки. Для человеческого уха они звучали то как прерывистые щелчки, то как скрип или пронзительное визжание.

Именно тогда и возникло предположение, что дельфин ориентируется под водой с помощью акустического (звукового) эхолокатора. Основной принцип действия акустического локатора достаточно прост и понятен; он показан на рисунке. Чтобы воспользоваться локатором, дельфин издает особые звуки. Распространяясь в воде перед животным, звук может встретиться с какими-то предметами; тогда он отражается от них, и возникает эхо. Распространяясь в обратном направлении, звук (то есть эхо) может быть услышан дельфином. Прослушивая эхо от издаваемых им звуков, дельфин по характеру этого эхо может совершенно точно определить, что находится перед ним — чистая вода или какие-то предметы, и какие именно: рыба, камень, другой сородич или что-нибудь еще. Это и есть акустический (звуковой) локатор.

К моменту описанных экспериментов с дельфинами в принципе уже было известно, что некоторые животные могут пользоваться звуковым локатором: такая способность была обнаружена у летучих мышей. Эксперименты Шевилла и Лоуренс, а потом американских ученых Уинтропа Келлогга и Кеннета Норриса недвусмысленно показали, что и дельфины не лишены такого таланта. Многие ученые в разных странах мира, в том числе и российские исследователи Николай Дубровский, Евгений Романенко, Всеволод Белькович, в своих экспериментах уверенно это доказали.

Кстати, звуки дельфиньего локатора можно легко услышать, если доведется купаться недалеко от стаи дельфинов. В отличие от коммуникационных звуков, которые, как уже говорилось, похожи на высокие протяжные свисты, локационные сигналы — это короткие резкие щелчки. Иногда эти щелчки слышны по отдельности, но чаще издаются длинными «очередями», улавливаемыми как характерный треск. А если щелчки следуют друг за другом очень часто, они сливаются в звук, очень напоминающий скрип ржавой дверной петли.

Необыкновенно интересно следить за поведением дельфина, если в это время опущенный в воду гидрофон транслирует издаваемые животным звуки. Вот дельфин неторопливо плывет, слегка поводя головой из стороны в сторону, как будто осматривая окружающую обстановку; так оно в принципе и есть, но осматривает он не глазами (они могут быть закрыты наглазниками), а своим локатором: об этом свидетельствуют периодически следующие один за другим резкие короткие щелчки. Но вот дельфин заметил что-то интересное — рыбку, например. Он устремляется к цели, и сразу же щелчки становятся более громкими и частыми — тем чаще, чем цель ближе; через секунду они уже сливаются в пронзительный треск, и вдруг — все смолкает: рыбка уже в пасти у дельфина. После такой демонстрации никакой скептик не станет отрицать существование эхолокации.

Основной принцип действия локатора — использование эха от специально посылаемых сигналов — известен человеку достаточно давно, и, кстати, локатор был изобретен человеком совершенно независимо от природы, то есть до того, как стало известно, что локаторы есть и у животных. По этому принципу действуют и созданные человеком радиолокаторы (радары), и звуковые локаторы (сонары). В первых в качестве посылаемых сигналов используются радиоволны, во вторых, как и у дельфинов, — звуки.

Принцип-то, конечно, понятен, но осуществить его не так уж просто. Давайте-ка мы с вами попробуем завязать глаза и для начала хотя бы пройтись по незнакомой комнате, ориентируясь таким же образом, как это делают дельфины, то есть пытаясь услышать эхо от собственного голоса. По-моему, совершенно ясно, каков был бы результат такого мероприятия. В лучшем случае мы отделались бы несколькими синяками от столкновения с мебелью и со стенами, в худшем — пришлось бы еще и поломанную мебель чинить. Да и вообще, мы сразу же заявили бы, что, несмотря на все старания, попросту не слышим никакого эха от окружающих предметов.

В чем же тут дело? Может быть, нас окружают предметы, не способные отражать звук, не создающие эха? Ничего подобного! Звук прекрасно отражается от большинства предметов, окружающих нас в повседневной жизни. Фактически мы постоянно живем в мире эха, которое составляет неотъемлемую часть окружающего нас звукового фона. Просто в повседневной обстановке мы не замечаем эха и не умеем им пользоваться.

В некоторых научных учреждениях, где исследуются свойства звука, есть специальные безэховые камеры; они нужны, чтобы при проведении точных акустических измерений эхо от окружающих предметов и стен комнаты не влияло на результаты. Безэховая камера — это комната, в которой все стены, пол и потолок покрыты специальными материалами, которые почти полностью поглощают падающий на них звук и практически не отражают его, не создают эхо. До сих пор помню свои ощущения, когда впервые вошел в такую камеру. Первое и самое яркое впечатление — странное, совершенно непривычное, никогда ранее не испытанное ощущение давящей глухоты, как будто уши заложены ватой. И это при том, что все звуки вроде бы прекрасно слышны; можно спокойно разговаривать, даже кричать и шуметь в такой камере, но все равно ощущение приглушенности не исчезает, все звуки какие-то ненормальные, непривычные, как будто мгновенно вязнут в чем-то, и стоит хоть на мгновение замолчать — ощущение давящей тишины моментально наваливается вновь. А секрет такого необычного ощущения прост: все из-за того, что там отсутствует привычное нам эхо. Значит, в обычных условиях эхо вокруг нас присутствует постоянно. Просто мы не умеем им пользоваться, не научились по его характеру определять, что нас окружает. Мы не способны это делать до такой степени, что просто перестали замечать эхо в обычной обстановке. Но обнаруживаем эхо, только когда оно особенно сильно и, главное, отчетливо прослушивается отдельно от вызвавшего его звука, тогда мы говорим: «В этом месте есть эхо». В большинстве же случаев мы эхо совершенно не замечаем.

Обычно эхо трудно услышать прежде всего потому, что оно возвращается к нам слишком быстро. Сделаем несложный подсчет. Скорость звука в воздухе довольно высока — примерно 330 метров в секунду. Значит, если мы разговариваем в комнате, стена которой находится от нас на расстоянии 3 метров (то есть путь от нас до стены и обратно — 6 метров), то эхо возвращается к нам раньше чем через 0,02 секунды. А от расположенных более близко предметов эхо возвращается еще быстрее. Это слишком короткое время, чтобы по отдельности расслышать исходный звук и вызванное им эхо: исходный звук и эхо сливаются. Вспомните, о чем мы говорили немного выше: человеческий слух воспринимает звуки раздельно, если они следуют друг за другом не чаще чем 50 раз в секунду, то есть с интервалами не меньше чем как раз 0,02 секунды. Но это ведь предел возможного, при котором возникает лишь едва-едва уловимое смутное ощущение, что звук не совсем равномерный. А чтобы четко слышать звуки раздельно, нужно, чтобы интервал между ними был хотя бы 0,1–0,2 секунды, а лучше (учитывая, что и сами звуки, которые мы умеем издавать, обычно не слишком короткие) — около полсекунды. Чтобы задержаться на полсекунды, звук должен пробежать больше 160 метров, то есть это может быть эхо от предмета, удаленного метров на 80. При таком удалении предмета эхо от него уже не сольется с исходным звуком. Но зато появится другая проблема: эхо от столь удаленного предмета, как правило, окажется слишком слабым.

Поэтому только в отдельных местах, где обстановка благоприятствует тому, чтобы эхо пришло к нам от отдаленных предметов, но при этом все же оказалось достаточно громким, мы хорошо различаем его и говорим: «В этом месте есть эхо». На самом же деле эхо есть всегда и везде, потому что всегда и везде на небольшом расстоянии от нас найдутся предметы, отражающие звук (даже если кругом пустыня — есть ведь земля, на которой мы стоим, есть, в конце концов, наше собственное тело). Но наличие эха от близко расположенных предметов не замечается нами, а лишь придает звукам определенную окраску.