Экология
Многие морские животные обитают в мире, где форма ощущается с помощью звуков. Они производят щелкающие звуки, которые отражаются от предметов, для того, чтобы ясно представлять себе карту местности, а также выслеживать добычу.
Исследователи из штата Гавайи недавно открыли, на сколько точно могут быть настроены "приборы эхолокации" у этих существ. Зубатые киты могут фокусировать звуковой пучок, выделяя цель с помощью потока щелкающих звуков для того, чтобы изучить его во всех деталях.
Лора Клоеппер (Laura Kloepper) , студентка Гавайского Университета , которая руководила исследованиями, работала с дрессированной малой косаткой (семейство дельфиньих) по кличке Кина, которая жила в загороженной бухте исследовательского института с 1993 года.
Прошлые исследования показали, что она может различить предметы, которые минимально различаются по толщине. Разница в толщине может быть меньше человеческого волоса! Ученые подозревали, что эта удивительная точность частично связана со способностью китов настраивать фокус на эхолокационный звуковой пучок.
Клоеппер и ее команда впервые провели тесты, чтобы точно измерить пучок, когда животное меняет фокус, если "эхолокационное задание" становится более сложным.
Исследователи научили Кину опознавать цилиндр особых размеров. В случае, если она узнает предмет, Кина подплывает к поверхности и дотрагивается носом до меча. Всякий раз, когда задание было выполнено правильно, косатка получала угощение в виде рыбы.
Затем Кина должна была выполнить другое задание: найти свой предмет среди подобных. Первый цилиндр был уже ей знаком, стенки второго были толще на 1 сантиметр, а стенки третьего – толще всего на 0,2 миллиметра. Все три предмета были одной длины.
По сигналу дрессировщика Кина погружалась под воду и заплывала в специальное ограждение для выполнения задания. Выход впереди поднимался вверх, поэтому она не могла обнаруживать предмет перед ней с помощью эхолокации. Во время эксперимента исследователи использовали подводные микрофоны. Чтобы измерить звуковые пучки Кины.
"Записывая звук с разных позиций, мы смогли изобразить форму (размер) этого пучка" , - сказала Клоеппер.
Изображения показали, что Кина меняла размер пучка в зависимости от того, насколько сложно было идентифицировать цилиндр. Она производила более крупный звуковой пучок, когда цилиндр перед ней было сложнее отличить от ее цели.
Ученые считают, что когда Кина производила этот крупный пучок, ее лобная линза выступала в роли реагирующей звуковой линзы, улавливая все звуки, которые отражаются от интересующего предмета.
"В этом случае она получает назад больше звуковой энергии во время исследования предмета, - сказала Клоеппер.- Это имеет смысл, так как эхолокация помогает животным выживать. На больших глубинах мало что можно разглядеть, таким образом они отслеживают и ловят рыбу, используя звуки".
Последующие исследования команды ученых показали, что такая же способность фокусировать звук имеется у морских свинок.
Настраивая свой эхолокационный пучок, Кина способна изменить чувствительность слуха, сделать его супер чувствительным во время охоты, а также заблокировать его в случае потенциально опасных очень громких звуков.
Подводные охотники
Зубастые киты и дельфины, которые относятся к подотряду Odontoceti , используют эхолокацию для охоты и навигации.
Эхолокационные щелчки проходят сквозь жировую структуру в передней части черепа, которая называется лобная линза . Именно эта структура формирует видимый бугорок на голове у животных. Ученые считают, что она работает как настраиваемая акустическая линза, собирая звук в пучок, размер которого можно менять.
Другие морские обитатели, которые не используют эхолокацию, имеют другие хитрости для передвижения под водой. Тюлени, например, имеют супер чувствительные усы, которые способны определять, где находится самая жирная рыба, чувствуя след, которая она оставляет после себя.
Люди в течение длительного времени предполагали, что летучие мыши летают и охотятся в кромешной темноте с помощью хорошо развитого зрения. В наши дни известно, что эти животные имеют чувствительный и точный орган, который позволяет им ориентироваться в пространстве с помощью звука, а не света. Важнее зрения для летучих мышей являются слух и обоняние.
Основные данные:
Насколько хорошо „видит" летучая мышь?
Человек воспринимает окружающий мир в основном с помощью зрения. Поэтому трудно представить себе, как летучая мышь может создать такую же картину на основании анализа звуковых сигналов.
В результате проведения многих опытов было доказано, что летучие мыши „видят" очень хорошо. Летучие мыши могут точно определить расстояние до предмета, например, насекомые, также в каком направлении она движется. Единственное свойство предмета, которое не позволяет определить система эхолокации, - это его цвет.
Эхолокацией пользуются далеко не все виды летучих мышей. У большинства крыланов эхолокационного механизма не обнаружили. Они ориентируются с помощью зрения. Только пещерные виды крыланов выдают слабые шумовые сигналы. У кожановых механизм эхолокации развит в наиболее совершенной степени. Эти животные способны выделять отражение „своего" сигнала из смеси различных ультразвуковых и звуковых волн.
Полёт между проводами
Точность эхолокационного аппарата удивительная. Летучие мыши „замечают" провода толщиной 0,28 мм, находясь от них на расстоянии более метра. Если провода толще 3 мм, они „видят" их уже примерно за 2-3 метра. Система эхолокации южного подковоноса ещё лучше. Зверь в полёте может избежать столкновения с проводами толщиной 0,05 мм. Остроухая ночница обнаруживает проволоку диаметром 2 мм на расстоянии 1,1 м.
Чёткость „изображения"
В результате многочисленных опытов было доказано, что североамериканские большие летучие мыши могут отличить предметы, находящиеся на расстоянии примерно 10-12 мм друг от друга, также отличить треугольник с длиной сторон 10, 10 и 5 миллиметров от треугольника с размером сторон 9, 9 и 4,5 миллиметров.
Излучение сигнала: летучая мышь через определённые промежутки издаёт ультразвуковые сигналы. Животное довольно точно определяет время между сигналом и отражённым от предмета эхом.
Приём сигнала: эхо сигнала летучая мышь улавливает ушами, а в мозгу на основании полученных звуков строится картина - точное представление о форме и величине предмета.
Особенности приспособления
Образование звуков
Только в 1938 году учёные обнаружили, что летучие мыши издают очень много звуков, которые находятся выше порога слышимости человека. Частота ультразвука лежит в пределах 30-70 тысяч Гц. Летучие мыши издают звуки в виде дискретных импульсов, длительность каждого из которых составляет от 0,01 до 0,02 сек. Прежде чем издать звук, летучая мышь сжимает воздух в голосовом аппарате между двумя мембранами, которые под воздействием воздуха начинают колебаться. Мембраны натягиваются различными мышцами и позволяют летучей мыши образовывать различные звуки. Прежде чем звук выйдет через рот или нос, проходя через несколько камер, он усиливается и видоизменяется. У всех летучих мышей, которые посылают сигналы через нос, на носу расположены сложные наросты.
Строение ушей
Уши у летучих мышей исключительно чувствительны. Это необходимо для того, чтобы лучше воспринять сигналы, которые отражаются от предметов. Уши летучих мышей - это настоящие радары, которые улавливают и распознают звуки высокой частоты. Летучие мыши могут шевелить ушами, поворачивая их так, чтобы наилучшим образом воспринимать звуковые сигналы, которые идут с разных сторон. Звуковые волны, уловленные ушами, попадают в мозг, где они анализируются и составляются таким же способом, как в человеческом мозгу складывается трёхмерное изображение из информации, которую передают органы зрения, наблюдая за предметом. С помощью таких „звуковых" картинок летучие мыши абсолютно точно определяют место нахождения добычи.
ВИДЕНИЕ „ЗВУКОВОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ"
Летучие мыши получают картину окружающего их мира с помощью анализа отражений звуковых волн, подобно, тому как её получает и человек, неосознанно анализируя зрительные образы. Однако видение человеком предметов зависит от внешних источников света, а летучие мыши выстраивают картины благодаря звукам, которые они сами отсылают. Сигналы разных видов летучих мышей сильно различаются по своей интенсивности. Чтобы ориентироваться в темноте, они высылают серии коротких звуков высокой частоты, которые распространяются подобно свету фонарика. Когда такой сигнал встречает на своём пути какой-либо предмет, его отражение возвращается обратно и улавливается летучей мышью. Такой способ ориентации имеет много преимуществ.
Во-первых, звуки коротких волн легко различать, поэтому они годятся для поиска летающих насекомых, которыми питаются большинство летучих мышей. Низкие звуки длинных волн не отражаются от мелких объектов и обратно не возвращаются. Звуки высокой частоты очень легко отличить от звуков окружающего мира, частота которых значительно ниже. Кроме того, летучие мыши „видят", но сами остаются „невидимыми", поскольку звуки, которые они издают, неслышны для других животных (то есть, насекомые не могут заметить летучих мышей и избежать их).
РАЗГАДАНА ЗАГАДКА
Даже в самые тёмные ночи летучие мыши уверенно летают между ветвями деревьев и ловят летающих насекомых.
Когда-то учёные думали, что так же, как и другие ночные животные, летучие мыши имеют очень хорошо развитое зрение. Однако в 1793 году итальянский естествоиспытатель Л. Спалланцани заметил, что летучие мыши охотятся даже тёмными ночами, когда не летают никакие ночные птицы, которые имеют прекрасное ночное зрение, например, совы. Л Спалланцани определил, что летучие мыши с закрытыми глазами летают так же хорошо, как и с открытыми. В 1794 году швейцарский биолог Ш. Жюрин подтвердил опыты Л. Спалланцани. Он обнаружил, что эти зверьки с закупоренными воском ушами становятся беспомощными в полёте и не могут ориентироваться в воздухе. Позже эта версия была отвергнута и забыта, к ней вернулись через 110 лет. В 1912 г. X. Максим, изобретатель станкового пулемёта, высказал идею, что видение „ушами" объясняется механизмом эхолокации. В 1938 г. Д. Гриффин с помощью аппарата, который изобрёл Г. Пирс, записал звуки, которые издают летучие мыши. В начале 50-х годов XX века теория ультразвуковой эхолокации прочно вошла в науку.
ЭХОЛОКАЦИЯ И ЕЁ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ
Сигналы, что посылают летучие мыши, состоят из 5 звуков одинаковой или различной частоты. Один сигнал может содержать целую гамму частот. Продолжительность звучания сигналов может быть различной, от одной тысячной до одной десятой доли секунды.
Издавая звуковые сигналы различной частоты, летучие мыши „наблюдают", в какой очерёдности возвращаются звуковые отражения. Звуки разной частоты распространяются с разной скоростью. Из полученных отражённых звуковых сигналов летучая мышь составляет точную картину окружающего мира и регистрирует малейшие изменения в нём, например, движения летающих насекомых.
У большинства летучих мышей настолько тонкий слух, что они очень легко отличают „свои" сигналы от звуков, которые издают другие летучие мыши. Сигналы, которые посылают сверки, довольно короткие, поэтому летучие мыши отличают звуки, что выходят и возвращаются. Сила и частота сигналов меняется в зависимости от местности, через которую летит животное. Летая неподалёку от деревьев, летучая мышь отсылает сигналы меньшей силы, чтобы не вызвать громкого эха. В полёте раздаются привычные сигналы, а во время охоты летучая мышь использует всю мощь звуков.
ИНТЕРЕСНЫЕ ФАКТЫ. ИЗВЕСТНО ЛИ ВАМ, ЧТО...
- Большинство ультразвуковых сигналов, которые издают летучие мыши, человек не слышит, однако некоторые люди испытывают их давление и могут определить, что животные находятся рядом.
- Некоторые виды насекомых могут слышать сигналы, которые посылают летучие мыши, поэтому они пытаются скрыться от преследователей. Ночные бабочки даже высылают свои звуковые сигналы, чтобы запутать летучих мышей, которые на них охотятся.
- Звуковые сигналы, издаваемые летучей мышью, имеют такую же силу, как и звук, реактивного самолёта. Чтобы не оглохнуть, зверёк каждый раз перед тем, как „крикнуть", с помощью особых мышц крепко закрывает свои ушные отверстия.
- Выражение „слепой как летучая мышь" не соответствует истине. Почти у всех летучих мышей очень хорошее зрение. Например, крыланы питаются плодами, которые находят с помощью зрения.
- Летучих мышей, которые питаются насекомыми и нектаром, а также тех, что издают слабые звуки, учёные иногда называют летучими мышами, которые „шепчут". К группе летучих мышей относят десмодовых и листоносых. Сигналы этих летучих мышей являются смесью разнообразных ультразвуковых сигналов. Это шумовые сигналы.
Летучие мыши и другие эхолокаторы в природе. Рассказывает биолог Гунарс Петерсонс. Видео (00:33:01)
Эхолокация у животных (рассказывает биолог Илья Володин). Видео (00:24:59)
Животные используют эхолокацию для ориентации в пространстве и для определения местоположения объектов вокруг, в основном при помощи высокочастотных звуковых сигналов. Наиболее развита у летучих мышей и дельфинов, также её используют землеройки, ряд видов ластоногих (тюлени), птиц (гуахаро, саланганы и др.)... Рассказывает биолог Илья Володин.
Животный инстинкт. Серия 8. Дикая природа планеты Земля - эхолокация у дельфинов. Видео (00:02:39)
Дельфины - особые, уникальные существа. Их способности понимать людей всегда вызывали неподдельный интерес как у учёных, так и обывателей. Однако, есть также такие особенности, о которых мы можем даже не догадываться. Например, исследования, проведённые американскими учёными на Гавайских островах, выявили что дельфины, как и киты, выслеживают свою добычу при помощи эхолокации.
Интересные факты - Летучие мыши. Видео (00:05:46)
Летучие мыши - Интересные факты
Среди всего вида млекопитающих только летучие мыши способны к полёту. Причём их полёт довольно сложно спутать с другими зверьми, так как он довольно сильно отличается от привычного зрелища для наших глаз. Такой вид полёта присущ летучим мышам потому, что их крылья чем-то схожи с небольшим парашютом. Им не нужно постоянно взмахивать крыльями для полёта, летучие мыши, скорее, отталкиваются в воздухе.
Действительно существуют мыши, которые нуждаются в крови. Всего таких видов три. Но случаев, когда летучая мышь нападала на человека, дабы «отведать» его крови практически нет. Летучие мыши, прежде всего, делают акцент на животных, не способных им противостоять. К таким животным относятся, например, коровы. Обитают данные виды в Южной и Центральной Америке.
Ходят слухи о том, что летучие мыши способны переносить серьёзную заразу, а во взаимодействии с человеком существа могут его заразить опасной болезнью. На самом деле, североамериканские летучие мыши за последние пол столетия заразили всего лишь 10 человек. Сами летучие мыши боятся человека гораздо больше, чем мы их. Поэтому существа стараются не встречаться с человеком, а в случае контакта сразу же улетать. Если же вас укусила летучая мышь, переживать особо не стоит. Если сразу обратиться в больницу, ничего серьёзного не произойдёт – обычный укол избавит вас от лишних опасений. Здесь же стоит опасаться другого, если летучая мышь выпила хоть немного вашей крови, то сильно велика вероятность того, что именно это существо вновь «наведает» вас в скором времени. Она как бы понимает, что вы доступный источник питания, поэтому выбирает именно вас. Если, конечно, сумеет найти вас, а сделать это ей вполне возможно, так как летучие мыши запоминают и различают человека по его дыханию.
8 ФАКТОВ О ЛЕТУЧИХ МЫШАХ. Видео (00:06:12)
Летучие мыши с давних времён считались одними из самых загадочных животных. Они вызывали опасение, страх и при этом огромный интерес. И это не удивительно, ведь очень отличаются от своих бескрылых собратьев. Сегодня предлагаем вам ознакомится с самыми интересными фактами о летучих мышах.
Эхолокация.Необычные возможности человека. Видео (00:03:20)
Эхолокация очень необычная способность, которая встречается у малого числа представителей животного мира. Со временем и люди научились использовать эту способность. Дэниэл Киш первый, кто интуитивно освоил эхолокацию.
Животные-эхолокаторы издают волновые колебания, которые, встречая на своем пути камни, скалы, деревья или другие преграды, отражаются от них и возвращаются обратно. Животное воспринимает эхо как информацию и создает образ. Средой локации может служить воздух или вода, а средствами - волны: водные, звуковые, ультразвуковые и электромагнитные.
Для осуществления эхолокации животным надо иметь не только орган, который воспроизводит волны, но и который воспринимает эхо. У рыб для этого имеются с двух сторон тела боковые линии, заполненные маленькими сетевидными рецепторами. Рецепторы воспринимают отражение от обыкновенной водной волны, и это помогает рыбам не ударяться об острые подводные камни при плавании, особенно когда вода мутная. Другие животные используют ультразвуковые волны, производимые ими самими с помощью специальных органов, которые находятся у губ. Типичные ультразвуковые эхолокаторы - летучие мыши, а среди морских животных - дельфины, касатки, киты. Все они могут воспроизводить волны и воспринимать их как эхо отраженных ультразвуковых колебаний. Есть и такие животные, которые излучают настоящие электромагнитные волны. Технические принципы электрических органов похожи на таковые современных радаров. Вернее, радары построены по принципу жизненных приспособлений у животных. Для ориентации животных используются и инфракрасные волны.
Звуки издаются животными не только в воздухе, но и в водных глубинах. Обитатели моря, например, издают их миллионы лет, но исследователи лишь недавно приступили к систематическому их изучению. Сейчас установлено, что значительное количество морских организмов (от ракообразных до китов) могут издавать звуки более широкого диапазона, чем человек. Звуки издают и многие рыбы. Анатомически внутреннее ухо рыбы не отличается от внутреннего уха человека, но рыба не имеет внешнего и среднего уха, поэтому звуковые волны проходят у нее через все тело до головы. Рыбы издают звуки с помощью плавательного пузыря.
Рыбакам-поморам хорошо знакомы издаваемые рыбами звуки. Они умеют постучать по дну лодки или похлопать по воде, заставляя рыбу плыть в нужном направлении. Подгоняя рыбные косяки к сетям, японские рыбаки ставят в воду бамбуковые палки и ударяют по ним деревянным молотком. В восточных странах рыбаки умеют приманивать рыбу звукоподражанием. Они ставят в воду заграждения-ловушки и так искусно подражают голосам моря, что привлекают рыбу именно к тому месту, где они поставлены. В Тихом океане местные рыбаки привлекают акул стуком по скорлупе кокосового ореха.
Скорость распространения звука в воде больше, чем в воздухе, поэтому передача звука из воздуха в воду и обратно затруднена. Это одна из причин, объясняющих, почему морские просторы кажутся "немыми". Таким образом, известный "мир безмолвия" Жак-Ив Кусто и народная поговорка "нем как рыба" - просто художественный вымысел.
Примерно один процент звуковой энергии может перейти границу воздуха и воды. Она играет роль отражателя: воздушные волны-звуки возвращаются обратно, в воздух, а водные - в воду. Но рев моржей и ушастых тюленей, нырнувших в воду наполовину, распространяется по воде, звукопроницаемость погруженного в воду туловища большая. Поэтому тюлени, когда лежат на льду, могут слышать других тюленей, находящихся в воде. У моржей, тюленей и рыб существует целая система, принимающая и передающая звуки, которая имеет определенное биологическое значение и свои локационные особенности. Рыбы, охотясь ночью за насекомыми, падающими в воду, находят их при помощи гидроакустики.
При систематическом изучении гидроакустики все больше обнаруживается видов рыб, которые издают различные звуки. С помощью произведенных и отраженных колебательных движений воды рыбы в темноте лоцируют плавающие организмы, различные препятствия, пороги и водопады, которые встречаются на дне, в толще и на поверхности моря. Восприятие осуществляется при помощи боковой линии. Советский физиолог Фролов считает боковую линию у рыб главным органом, воспринимающим звуки. Однако сельдь, например, не имеет боковой линии и воспринимает звук с помощью слуховых органов. Самые сильные звуки рыбы издают три помощи плавательного пузыря, в стенках которого имеется особая мускулатура. Среди этих рыб - морская ласточка и морской петух, хек, средиземноморский фицис, мор, многие тресковые рыбы, бычки и др. Особенно сильные звуки производит морской петух. Он живет на песчаном дне возле берегов, главным образом в Желтом море, хотя встречается и в Черном. Подводные петушки могут петь ночью и днем круглый год. Голос их похож па хрюканье или на звуки, возникающие от трения мокрым пальцем по резиновому баллону, иногда он напоминает кудахтанье и клохтанье. Надутый плавательный пузырь занимает половину брюшной полости рыбы и состоит из двух частей. При равномерном сокращении мускулистых волокон соотношения объемов частей изменяются и стенки пузыря начинают вибрировать, что создает колебания низких частот (до 200 герц), но бывает, что они достигают и 2400 герц. У молодых рыб пузырь короче, чем у взрослых, поэтому и тон их "голосов" более низкий. При ловле морских петухов с тралов рыбаки слышат хаотические звуки.
Гидроакустическую активность проявляют также оциеновые рыбы. Тихим вечером или утром их можно подслушать. Миф о песнях сирен в Одиссеи навеян, по-видимому, звуками этих рыб. Однажды почти двухметрового оциена рыбаки преследовали по издаваемым им звукам, как охотники преследуют дичь по сопкам и скалам. Морским лошадкам свойственны брачные дуэты. Сильно "озвучено" Желтое море.
Бывают случаи, когда рыбы излучают электромагнитные волны. Это живой радар. Одна из них, мормириус, встречается в реке Нил и в других водоемах Центральной Африки. Эта рыба никогда не попадает в сети и издалека чувствует приближение человека. Ее еще называют рыба-слон из-за удлиненной, как хобот, передней части головы. Рыба-слон предпочитает зарываться в ил, и так как она при этом ничего не видит вокруг, природа снабдила ее радиолокатором. В хвост рыбы как бы вмонтирован электрический орган, который производит ток в несколько вольт. Электромагнитные волны, посылаемые мормириусом, отражаются от окружающих предметов и улавливаются приемником, который находится в основании спинного плавника. Врагам не удается застать эту рыбу врасплох.
Радиолокаторами снабжены и другие рыбы, например североамериканский пресноводный гимнархус и гимнотида, живущая в густых подводных зарослях. Если гимнотиду поместить между электродами, соединенными с осциллографом, можно обнаружить излучаемые ею электрические импульсы и записать их. Эта рыба ориентируется с помощью радиолокации.
Разбирая характерные случаи эхолокации в природе, начнем с элементарных ее проявлений у беспозвоночных и закончим высокоспециализированными эхолокационными способностями летучих мышей и дельфинов.
Беспозвоночных животных, издающих звуки в воде и на суше, очень много, но лишь некоторым присуща собственная эхолокация. Беспозвоночные животные воспроизводят причудливые звуки и пользуются широким их диапазоном в шкале звуковых частот. Первое место среди них занимают ракообразные: креветки-алфеусы, которые едва ли слышат свои звуки, так как не имеют развитых слуховых органов. Эти животные размером от 2 до 10 см обитают в теплых и субтропических районах Мирового океана, но встречаются и в Черном море. Живут они на дне около берегов, но любят перемещаться и собираться иногда в огромных количествах. Там, где их много, круглые сутки слышно потрескивание, напоминающее стук по железным листам, или потрескивание горящих сосновых дров. Если эти звуки уловить поставленным в воду микрофоном, то в воздухе они воспроизведутся как выстрелы: недаром японцы называют креветок "рак-пушка". Такие звуки могут заглушить шум моря при двухбалльном волнении и слышны за два километра. Здесь еще нельзя говорить ни о какой локации, просто издаваемые звуки играют защитную роль. Считается, что мелкие ракообразные и рыбы погибают при ультразвуковой частоте от 100 000 до 135 000 герц.
Звукопроизводящим аппаратом обладают морские раки-лангусты. Они издают звуки, напоминающие попискивание мышонка. У некоторых ракообразных звуки издают только самцы, у других имеется сигнальное общение независимо от пола. Кривой рак матута в Индийском океане трется клешней о край панциря, издавая звук, похожий на голос сверчка, а рак-пустынник, который водится на Каролинских островах, при раздражении издает резкий грачиный крик, переходящий в мычание.
Среди насекомых лишь немногие виды примитивно пользуются эхолокацией и локацией. Водяной жук-водолюб использует для ориентации поверхностные волны. Улавливающими органами у него являются специальные ворсинки, расположенные у основания антенн. Они-то и обеспечивают жуку беспрепятственное передвижение по поверхности воды. Если перерезать нервные окончания антенн, водолюб начнет крутиться по аквариуму, удерживаясь на воде, по ударяясь о стенки.
Можно предположить, что некоторые насекомые способны к ультразвуковой ориентации. Доказательством этого служит способность некоторых ночных насекомых запеленговывать ультразвуки летучих мышей слуховыми органами. Попав в радиус действия эхолокатора летучей мыши, маленькие ночные бабочки разлетаются в разные стороны, стараясь избежать опасной лоцируемой зоны. Это аналогично тому, как самолет, засеченный неприятельским прожектором, старается избежать освещенного пространства. Другие ночные бабочки, облученные ультразвуковой волной летучей мыши, моментально складывают крылья и падают на землю, что спасает их от опасности. Есть такие бабочки, которые поглощают ультразвуковые волны ворсинчатым покровом, и такие, которые в ответ на ультразвуки посылают электрические сигналы, помогающие им скрыться. Такие сигналы записаны на ленту, ими насекомые вводят в заблуждение преследователей точно так же, как самолеты вводят в заблуждение радары с помощью специальных металлизированных бумажных лент и фольги, рассеянных по облицовке корпуса.
Живой локатор - летучая мышь - может обнаружить проволочку диаметром 0,18 мм на расстоянии 90 см, хотя сама едва достигает 10 г. Она обнаруживает проволочку даже тогда, когда ее диаметр намного меньше длины посылаемых ультразвуковых волн.
Радары имеют большое значение, и, бесспорно, это одно из значительных достижений человечества. Специальные радарные установки могут передать на экран за доли секунды картину местности в сотни квадратных километров. Они четко работают, несмотря на облака, мглу и бурю. Но если учесть их размеры и израсходованную энергию, то живые локаторы летучих мышей остаются несравненно более экономичными, точными и эффективными.
Нужно отметить, что эхолокация и локация в природе встречаются чаще, чем мы предполагаем. В последние десятилетия шло интенсивное изучение локации летучих мышей и дельфинов. Способности же человека к эхолокации исследованы еще недостаточно.
Приведем в качестве примера простой случай человеческой эхолокации. В густой мгле у края скалистого берега через пролив движется лодка с рыбаками. Они отлично знают место, где проходили не раз, знают каждую извилинку канала, но не видят никакого ориентира. Мгла, кругом тихо, безветренно, и море спокойно. При помощи обычного свиста или просто голоса можно сравнительно точно определить расстояние до скалы, выступающего из воды утеса или до берега. Рыбаки, которые пользовались этим методом, уверяют, что могут обнаружить в густой мгле бакен диаметром 1 м на расстоянии 200 м.
Никто не научился использовать эхолокацию в повседневной жизни так, как слепые. Слепой шестилетний мальчик свободно катался на трехколесном велосипеде по тротуару. Он успевал вовремя свернуть, чтобы не врезаться в стену или не наехать на идущего навстречу человека. Есть слепые, которые переходят улицу в оживленном городе, ездят в автобусах и трамваях и никто на первый взгляд не может признать в них слепых. Как это им удается? Оказывается, эхолокатором им служат ступни. Острый и частый звук поступает от подковок каблуков и короткого стука трости перед собой. Резкое щелканье обуви и трости напоминает треск, издаваемый дельфинами. Близкие предметы отражают звук одинаково, и ухо слепого должно уметь дифференцировать нюансы вращающегося смешанного эха.
Работа мозга и уха человека сознательная, у дельфина же и у других животных она считается наполовину рефлекторной. Тщательные наблюдения за слепыми показывают, что они почти безошибочно угадывают препятствия на расстоянии около 2,1 м. Они уверяют, что чувствуют и даже видят на экране руки и очертания лиц. Когда слепым обвязали голову и плечи плотной материей, а на руки надели кожаные перчатки, оставив свободными уши, среднее расстояние, на котором они могли угадывать предметы, сократилось до 1,5 м. Таким образом, воспроизводить отраженные звуковые волны слепым помогает кожа на руках и лице. Однако при полной изоляции ушей, когда лицо и руки были открыты, слепые переставали угадывать препятствия. Так подтвердилось предположение, что основным органом, воспринимающим эхо, являются все же уши. Насколько совершенна расшифровка сигналов в мозгу, говорит следующий факт. Во время второй мировой войны некоторые опытные операторы, обслуживающие эхолокаторы на подводных лодках, достигли такого совершенства в работе, что по звукам в аппарате определяли, где движется засеченная подводная лодка, когда она меняет скорость хода, когда поворачивается. Физикам известно, что, согласно эффекту Доплерова, тон у отдаляющихся звучащих предметов ниже, а у приближающихся, наоборот, выше. Исходящий от эхолокатора навстречу движущемуся предмету звук постоянной частоты дает переменное эхо, скорость которого зависит от движения предмета. Тон модулированных частот навстречу движущемуся предмету имеет характерные оттенки. При продолжительной тренировке оператор становится специалистом, могущим делать очень точные наводки.
Эхолокация летучих мышей и дельфинов совершенствовалась на протяжении тысяч поколений. В их мозговых центрах сформировались такие рефлексы, при помощи которых они способны отличить муху на трепещущем листке или быстро зафиксировать плывущую рыбу на фоне неживых предметов. Когда же нет времени делать такие различия, животные на определенные звуковые нюансы отвечают точно определенными рефлекторными действиями. В одном случае это стремление уйти от столкновения, повернуть назад и возвратиться обратно, в другом - необходимость броситься вперед и быстро схватить добычу.
Звуки издают земноводные и пресмыкающиеся. Крокодилы в брачный период ревут и мычат. Дарвин вспоминал мычание самцов галапагосских ящериц во время спаривания. Питающиеся водорослями игуаны, обитающие на Галапагосских островах, тихо шипят. Так же шипит и желтобрюхая морская змея, которая встречается по всей экваториальной зоне Тихого и Индийского океанов.
Некоторые змеи обладают своеобразным органом, улавливающим тепловые инфракрасные волны. Животное проявляет оборонительную реакцию в направлении, продиктованном тепловым излучением жертвы или врага. Так, семейство американских гремучих змей носит название ямкоголовые. Эти змеи имеют перед глазами пару ямок, в которых расположены термолокаторы, представляющие собой двойную камеру, перегороженную тонкой, 0,025 мм, перепонкой. Термолокаторы наполнены нервными клетками и окончаниями. Нервные клетки улавливают температурные различия до 0,2° С и длину волн до 0,001 м. Эта чувствительность меньше чувствительности современных усовершенствованных термолокаторов, которые открывают дальние нагретые тела и невидимые звезды. Они воспринимают инфракрасные лучи и могут чувствовать холодные и теплые объекты на более теплом или холодном фоне. Так находят движущийся самолет в небе и айсберг в воде. Гремучая змея может чувствовать объекты с температурой ниже или выше окружающей.
Недавно была открыта эхолокация у ночных птиц гуахаро, обитающих в Центральной Америке и на острове Тринидат. Они, обитатели темных и длинных пещер, покидают их вечером и утром возвращаются. Их резкие крики в 7000 герц могут быть восприняты человеческим ухом. Вероятно, так же ориентируются и китайские ласточки-салаганы, которые гнездятся в пещерах и скалах.
Классическим примером эхолокации у млекопитающих служат летучие мыши и дельфины, хотя между ними нет никакой родственной связи. Летучие мыши - это особая группа летающих животных, а дельфины - это водные животные, дышащие легкими. Для дельфинов характерен сильно развитый головной мозг.
Наличие эхолокации у летучих мышей было обнаружено на 150 лет раньше, чем у дельфинов. Первые сведения о поведении летучих мышей получил итальянский ученый Спаланцани, который заинтересовался причинами и возможностью передвижения различных животных в темноте. В 1793 г. он осуществил свои первые опыты с совами и летучими мышами. При этом он обнаружил,
что совы в полной темноте становятся совершенно беспомощными, а летучие мыши продолжают летать, в какую бы темноту их ни поместили. Это озадачило исследователя. Тогда он ослепил мышей, отпустил на свободу, а через четыре дня поймал и вскрыл их. У вскрытых особей желудки были полны насекомых, так же как у зрячих. В это же время опыты с летучими мышами проводил шведский биолог Шарль Журин, который утверждал, что летучие мыши могут легко обходиться без зрения, но потеря слуха для них губительна. И действительно, стоило их лишить слуха, как они начинали натыкаться на все встречаемые препятствия. Спаланцани был находчивым и внимательным экспериментатором. Он доказал, что причиной потери ориентации у летучей мыши, после того как ей заткнут уши, является не механическое раздражение или повреждение. Он изобрел тонкие миниатюрные трубочки, вставил их в ушные каналы мышей и отметил, что с ними они летают нормально, но как только трубочки заполнят воском, животные теряют всякую ориентацию. Целым рядом опытов он доказал, что нарушение чувствительных органов летучих мышей, за исключением органа слуха, не имеет значения для их полета. Про ультразвук он тогда еще не знал и, естественно, не мог понять, каким образом этим животным служат уши? В 1800 г. еще нельзя было ответить на этот вопрос. Открытие Спаланцани было отвергнуто, осмеяно, опыты запрещены. Непререкаемые авторитеты того времени высказали мнение, что летучие мыши имеют какой-то орган осязания в перепонке крыла. Только в наши дни было доказано, что летучие мыши издают ультразвуки, в которых содержатся, правда, совсем мало, едва уловимые человеческим ухом компоненты. Однако они настолько слабы, что заглушаются шумом крыльев. Спаланцани этого не отмечал. Сегодня же это доказано при помощи электронных приборов. Голоса летучих мышей легко могут быть услышаны детьми, так как они более восприимчивы к высоким тонам. Если вечером найти место, откуда будут вылетать летучие мыши, то при хорошем слухе и некотором навыке можно услышать их голоса. Экзотические плотоядные летучие мыши издают более громкие звуки.
Когда летучая мышь летит прямо навстречу препятствию, она издает 5-10 "тиканий" в секунду. Но это слабые "тиканья" высоких тонов, слышимые только при полной тишине и сосредоточенном внимании. Издаваемые летучими мышами звуки бывают двух видов: с постоянной частотой и модульные. Летучие мыши - эволюционирующая группа животных. Их эволюция направлена на усовершенствование полета и эхолокации, обеспечивающих им благоприятные условия питания.
В Болгарии встречается 25 видов летучих мышей трех семейств, а в мире насчитывается до 1000 видов, объединенных в 2 подотряда и 16 семейств. Из наших летучих мышей пять видов относятся к семейству подковоносых. Они имеют кожную складку-мембрану около носа в виде подковы, которая служит им как бы рупором и усилителем при издавший звуков. Сигналы этих мышей очень просты, это почти чистые тоны с постоянной частотой от 60 до 1200 000 герц. Продолжительность отдельного сигнала от 50 до 100 миллисекунд. По сравнению с сигналами других летучих мышей они достаточно длинные.
У насекомоядных летучих мышей сигналы модульной частоты. В продолжение всего времени (несколько миллисекунд) они подаются целой октавой. Типичный сигнал ориентировки ночных летучих мышей содержит 50 звуковых волн, между которыми нет и двух одинаковых. Он начинается с наивысшего тона, достигает низшего и продолжается 2 миллисекунды. Звуки некоторых тропических летучих мышей могут улавливаться только самыми чувствительными приборами. Называют таких зверьков "шептунами", они издают простые сигналы: однократное цыканье и тиканье.
Летучая мышь весом 7 г может за один час поймать 1 г насекомых. Более мелкие зверьки, весом 3,5 г, за 15 мин увеличивают свой вес на 10%. Они ловят до 175 комаров, каждые 6 секунд - одного комара. В момент нападения мышь находится от насекомого на расстоянии 60-90 см. При спокойном полете она издает сигналы сериями: 10-12 тиканий продолжительностью 1-2 миллисекунды каждая. В лабораторных условиях ее сигналы перед препятствиями (ширма, сетка, лента) учащаются до 250 в секунду с промежутками в одну миллисекунду. Брошенные в воздух камень или свернутую тряпку мышь преследует (как добычу) с учащенными сигналами, но, настигнув, оставляет. Это дает возможность считать, что летучие мыши преследуют мелкие летающие предметы чисто рефлекторно, не имея представления об объекте.
Сигналы летучей мыши прослушиваются приборами, в которых они превращаются в усиленный наушниками треск и писк; когда летучие мыши летят прямо на высоте 2 м от земли, их голоса слышны как "пат-пат-пат" и подобны шуму небольшого моторчика. Когда же зверек преследует насекомое, звук, издаваемый им, учащается и усиливается. Такой звук означает, что цель обнаружена. Точность эхолокации у летучих мышей поразительна. Маленькие летучие мыши ударяются о нитку, когда ее диаметр превышает 0,07 мм. Такой объект их не интересует, он искусственный. Если же диаметр нитки 0,12 мм, можно наблюдать пеленгование препятствия зверьком.
В 1963 г. Р. Карен установил, что чувствительность летучих мышей к постороннему шуму и эхосигналам от других источников превосходит совершенный радар в сто раз. И действительно, встревоженные летучие мыши разлетаются в темной пещере, как только их вспугнут. Однако при большой насыщенности сигналами в небольшом пространстве каждая летучая мышь узнает свое эхо и, руководствуясь им в темноте, не налетает на препятствие (стену) и избегает столкновения с другими летучими мышами. Она никогда не будет введена в заблуждение другим эхом. Загадку представляют летучие мыши "шептуны", которые ловят насекомых, мелких птичек и ящериц, неподвижно сидящих на ветках и листьях растений. Их локационные способности еще не изучены. Возможно, эти мыши воспринимают таинственные биосигналы особой частоты, издаваемые самими животными.
Интересно, что 4 вида летучих мышей умеют ловить рыбу. Летая близко от поверхности воды, они время от времени окунают в воду задние ноги, на которых имеются длинные и загнутые, как у хищной птицы, когти. Ими зверьки хватают маленькую рыбку, охотясь обычно под вечер. При наличии над водой тумана или в темную ночь эти мыши издают сигналы, напоминающие сигналы других летучих мышей. Здесь эхолокация усложнена трудностями преодоления звуковой границы между водой и воздухом. Так как звук падает под прямым углом, 0,12 звуковой энергии проходит через воду, а при возвращении - опять в воздух, соответственно теряя при этом еще какую-то часть. Какая же часть из 0,12 остается и что улавливает от нее летучая мышь? Будем считать, что вздутый плавательный пузырь у рыбы, плывущей около самой поверхности воды, играет роль резонатора звука и что расстояние эхолокации совсем короткое - всего несколько сантиметров. Математические вычисления по аналогии с чувствительностью эхолокации других летучих мышей доказывают, что получить обратно отраженный сигнал можно.
Еще интереснее и сложнее эхолокационные способности дельфинов и близких к ним касаток и китов-кашалотов. Дельфины приспособились к водной среде около 50 миллионов лет тому назад. Время появления дельфинов и сегодняшних человекообразных обезьян почти совладает. Современные формы дельфинов и китов существуют почти 25 миллионов лет. Ранние китообразные имели маленький мозг. Приспособленные к жизни в воде животные имеют удлиненный дыхательный канал с клапаном для вдоха и выдоха. Главный звуковой орган у дельфинов - дыхательное отверстие с мускулами и мешковидными разветвлениями. При звуковых сигналах вода вибрирует, и клапан закрывается. Дыхало широкое, позволяющее за полсекунды вобрать от 10 до 12 л воздуха. Некоторые авторы высказывают мнение, что бронхи и альвеолы этих животных выполняют акустические функции. Водный режим наложил на их легкие особенности, которые имеют анатомический и видовой характер. Детеныши, например, рождаются у дельфинов не головой вперед, а хвостом. В это время самка издает особый свист, который привлекает другую самку, и та приходит на помощь первой, помогая ей вытолкнуть малыша на поверхность, а ему - сделать первый вдох. Первые две недели обе самки находятся около малыша. Когда мать добывает пищу, помощница остается с детенышем. Дельфины очень любят играть около кораблей. Волны, создаваемые кораблем, облегчают им плавание. Они скользят по ним, как дети, катающиеся на санках, или как велосипедист, которому легче ехать за мотоциклом. Но дельфинов привлекает и шум корабля.
Дельфины - смышленые, дружески настроенные к человеку животные. Они хорошо поддаются дрессировке, быстро реагируют на команды, свист, жесты. Три важнейшие особенности имеют эти животные: большой мозг, известную "интеллигентность" и склонность дружить с человеком. Отсюда возникло и три основных направления в их изучении: эхолокация, сравнение их мозга с мозгом других животных, опыты по общению дельфинов с человеком.
Дельфины относятся к отряду китообразных. Их насчитывается 50 видов - морских и пресноводных. Пресноводные встречаются в Амазонке, Ганге и в других реках. Много опытов проводится с длиннокрылыми дельфинами-афалинами, распространенными во всех морях и океанах, кроме вод Арктики и Антарктиды. Афалины, обитающие в Черном море,- самые крупные дельфины: длина достигает 310 см при весе до 120 кг. В Черном море встречаются и дельфины-белобочки, которые меньше афалин: длина до 200 см, средний вес 53 кг. В 1947 г. надзиратель Мерилендского дельфинария первым обратил внимание на способность этих животных к локации ночью, в темной воде. В 50-е годы жизнью дельфинов и прежде всего их эхолокацией заинтересовались многие ученые.
При полной темноте дельфин может распознавать мельчайшие предметы, находящиеся на значительном от него расстоянии. Тайно положенный кусочек пищи в одном из углов бассейна дельфины находят сразу. Плывя по поверхности воды, они издают полуквакающий, полусвистящий звук, а под водой - много других звуков, которые, в частности, используются и для общения с себе подобными. А. Г. Томилин пишет, что вынутый из воды на палубу обыкновенный черноморский дельфин издает звуки, напоминающие гудение в детскую дудку, кряканье утки, мяуканье кошки, кваканье лягушки и другие, продолжительностью до двух секунд.
Характерный сигнал дельфина-афалины содержит серию быстрых скрипящих звуков; повторяемость сигналов - от 5 до 10 в секунду. Самый короткий звук этих дельфинов имеет продолжительность около 0,001 с. Если эти звуки воспроизвести, они будут подобны щелканью трости слепого по тротуару. Это щелканье звучит примерно треть секунды. Оно начинается с самой низкой ноты (как обратный модульный сигнал у насекомоядных летучих мышей) и постепенно достигает высокой частоты, до 170 000 герц, т. е. в 8 раз выше тона, который может воспринять человеческое ухо. Интервал между передаваемыми дельфином сигналами и приемом эха указывает на расстояние до объекта. Предполагается, что нюансы эха раскрывают не только расстояние до лоцируемого предмета, но и его форму, объем и другие характеристики. Дельфины в состоянии делать такие различия.
Встречая своих друзей, дельфины издают свистящие сигналы в диапазоне звуков, почти уловимых человеком, которые длятся от половины до трех секунд. Если объединить скрип и щелканье в сигналы одного порядка, то скрип и свист будут сигналами другого порядка: первые более короткие, вторые достаточно продолжительные. Многие ученые разделяют щелканье и свист дельфинов. Если сигналы, напоминающие щелканье, имеют чисто локационный смысл и могут быть переданы одновременно или серией с большой скоростью, то свист выражает эмоциональное состояние и часто принимает характер разговора. Малыш и мать, когда находятся отдельно друг от друга, издают свист и вскоре встречаются. Дельфины могут и чередовать щелканье со свистом.
Доктор Кениед Норис рассказывал об опытах с дельфином-афалиной по прозвищу Алиса в университете Лос-Анжелеса (Калифорния), где был преподавателем зоологии. Он и доктор Рональд Тернер научили Алису различать два стальных шарика. При выборе большого шарика она получала рыбу. Завязав Алисе глаза, они постепенно стали увеличивать размеры маленького шарика, пока шарики не стали отличаться на 6 см. В последнем опыте использовались шарики диаметрами 6,35 и 5,71 см. Человек едва мог уловить разницу между ними. Дельфин же делал с завязанными глазами довольно правильный выбор. При разнице в диаметрах шариков до 2,5 см он не допустил ни одной ошибки при ста повторениях опыта. В конце Норис сообщает, что дельфины могут различить и два совсем одинаковых по размерам шарика, но один из олова, другой из пластмассы.
В 1965 г. Уильям Шефил и его жена Барбара Лоренс сделали другой опыт, который должен был дать ответ на вопрос, может ли дельфин с помощью эхолокации найти мертвую рыбу и на каком расстоянии. Опыты проводились ночью. Вблизи берега в лодке сидел человек и держал неподвижно мертвую рыбу, на несколько сантиметров покрытую водой. Один дельфин нашел лодку и получил рыбу. Опыты показали, что дельфины при помощи эха своих звуковых сигналов могут обнаружить такие маленькие объекты, как 15-сантиметровая рыбка, и отличают звук эха от берега, дна, камней, водной растительности, скрытой в воде, от потопленной в воде лодки и сети, которая стояла в воде перпендикулярно лодке. Исследования советских ученых показали, что дельфины благодаря эхолокации различают на расстоянии предлагаемую рыбу или икру, которая является для них большим лакомством.
В 1965 г. на Багамских островах, где шум моря значителен, при - выполнении сложных технических задач были использованы эхолокационные способности двух предварительно обученных дельфинов - Долли и Дины. В одном подводном исследовательском центре в Калифорнии дрессированный дельфин нырял на глубину 60 м, носил почту, пищу, а также спасал заблудившихся водолазов, когда доносились до него их сигналы по навитой на катушку нейлоновой веревке.
Доктор Бастиани из университета г. Дейфис (Калифорния) научил двух дельфинов - Бэз и Дорис нажимать по световым сигналам два клапана под водой. Короткий сигнал заставлял дельфина нажимать левый, а длинный - правый клапан. Бэз делал это первым, Дорис после него. При третьем опыте между дельфинами поставили преграду. Дорис видела световую команду, когда зажигали фары, и, не задумываясь, издавала серию звуков. Ориентируясь на нее, Бэз находил поноску, не дожидаясь своей команды, Дорис же приносила свою поноску только после него, за что оба дельфина получали рыбу.
В бассейн с афалинами была пущена тигровая акула. Когда она приближалась к дельфинам, они издавали звук, напоминающий лай. Вскоре несколько дельфинов бросилось на акулу - и она погибла. Окружив ее, животные били акулу острыми мордами. Следует отметить, что от рыбы-меч, которая значительно больше и опаснее акулы, дельфины могут спастись только бегством.
При помощи эхолокации дельфины различают не только маленькую и большую, живую и мертвую рыбу, но и различные материалы: металлический и пластмассовый шарики, латунь и алюминий. Это необыкновенная способность к дифференциации у дельфинов - одна из загадок природы.
Жак-Ив Кусто, который занимался с дельфинами и написал о них книгу, отмечает, что однажды дельфин со светонепроницаемыми наглазниками обнаружил и перескочил веревку, натянутую на высоте 3 м над водой. Трудно решить, как ему удалось это сделать, ведь ультразвуки дважды изменились и отклонились применительно к каждой среде с различной плотностью. Мы уже говорили о слабой пропускной способности пограничной линии между водой и воздухом. Наличие приемов пеленгации ультразвуков дельфинами не намного мощнее по сравнению с таковыми у летучих мышей, но зато фокусировка ими предметов значительно точнее. Некоторые ученые утверждают, что жировая ткань передней части головы дельфина служит линзой для концентрации в пучок возвращенных ультразвуков. Зеркало в физике, точный фокус на данный предмет, означает и точное определение расстояния до него. Каким же образом дельфин принципиально правильно рассчитал высоту веревки и дал определенный толчок своему телу, находясь еще в воде, чтобы перепрыгнуть через нее? Как он обнаружил и одновременно запеленговал отраженный ультразвук? Ведь веревка была натянута довольно высоко. Обычный трюк дельфинов - это прыжок в обруч над водой. При этом дельфин использует свои возможности одинаково хорошо ориентироваться и в воде, и в воздушной среде, с большой точностью корректируя расстояния и силу своих прыжков.
Еще одна из загадок, связанная с эхолокацией у дельфинов, это их выскальзывание из густых сетей. Как перепрыгивают животные через них или как находят в них большие отверстия? Каким образом обнаруживают они эти отверстия? Почему не перескакивают сети с крупной ячеей, а запутываются в них? И, наконец, самая необъяснимая загадка поведения дельфинов состоит в том, что они никогда не нападают на людей, даже если будут вынуждены пойти на смерть. А ведь эти животные имеют все возможности уйти от человека. Мускулистый хвост в состоянии подбросить вертикально вверх стокилограммовое тело животного на 3 м над водой. Один легкий удар хвостом был бы смертельным для человека. Новозеландская самка дельфина по кличке Опо привыкла играть с купающимися детьми. Если какой-нибудь ребенок становился груб с нею, она лишь отплывала в сторону и недовольно била хвостом по воде. Е. Чампи рассказал случай, как однажды охотник поймал маленького дельфина. Тотчас охотника окружили растревоженные дельфины, однако напасть они не пытались. Охотник спокойно достиг лодки и отплыл с плененным дельфиненком. Отчаявшаяся мать следовала за лодкой. Приподнимаясь над водой, она смотрела на дельфиненка, но не предпринимала ничего для его спасения.
На страницах литературы рассказывалось и про эксперимент, при котором в мозг 29 дельфинам были введены электроды. Животные стойко переносили боль, и ни один из дельфинов не проявил агрессии по отношению к людям.
Международной конвенцией строго запрещается бивать в Черном море дельфинов для добычи мяса жира.
Согласно новым сведениям и опытам хищные китообразные - касатки - так же, как и дельфины, легко приручаются и поддаются обучению. Некоторые исследователи даже говорят об их превосходстве перед дельфинами. Касатка-самка Шаму оказалась способной ученицей. Она позволяла надевать на себя пояс, который затягивался вокруг ее тела и за который держался человек. Потом касатка и человек вместе ныряли и выполняли прыжок в воздухе. Дрессировщик мог даже класть голову между страшными челюстями Шаму, а при нырянии держался за складки ее губ. В 1963 г. берегов Калифорнии проводились опыты по отыскиванию с помощью касаток затонувших предметов на глубине до 350 м.
По некоторым сведениям стало известно, что касатки могут нырять на глубину до 1000 м. Практический смысл этих опытов бесспорен. Дрессированные дельфины и другие китообразные, имея исключительные эхолокационные способности, высокоразвитый мозг и физические возможности, могут оказаться незаменимыми помощниками человека.
Эхолокация дельфинов - сложное и совершенное их приспособление, которое не может быть сравнимо с эхолокационными возможностями у более примитивных животных, в том числе и с эхолокацией летучих мышей. Эхолокация дельфинов доведена до степени нового познавательного средства, усовершенствованного на протяжении миллионов лет в условиях водного режима благодаря высокоразвитому головному мозгу этих животных.
1)Какие системы регулируют деятельность организма животного? 2)В чем заключается роль нервной системы? 3)Каково строение нервной системы? 4)Что такоерефлекс?Какие бывают рефлексы? 5)У каких животных сетчатая нервная система? 6)Как устроена нервная система дождевого червя? 7)Расскажите о строение нервной системы позвоночных. 8)Какие отделы различают в головном мозге позвоночных? 9)Какие отделы головного мозга наиболее хорошо развиты у млекопитающих и почему? 10)Что такое кора головного мозга?Какого ее значение? 11)Что такое гормоны? 12)Какие железы,выделяющие гормоны,вы знаете у животных? 13)Что такое ростовые вещества и как они влияют на растение? СКАЖИТЕ УМОЛЯЮ)
1) В чем заключается роль нервной системы? 2) Каково строение нервной системы? 3) Что такое рефлекс? Какие бывают рефлексы? 4) Укаких животных сетчатая нервная система?
5) Как устроена нервная система дождевого червя?
6) Расскажите о строении нервной системы позвоночных?
7) Какие отделы различают в головном мозге позвоночных?
8) Какие отделы головного мозга наиболее хорошо развиты у млекопитающих и почему?
9)Что такое кора головного мозга? Каково его значение?
10) Что такое гормоны?
11) Какие железы, выделяющие гормоны, вы знаете у животных?
12)Что такое ростовые вещества и как они влияют на растение?
1-что такое орган? приведите примеры. 2-какие органы относятся к репродуктивным у растений и животных? 3-что такое фотосинтез?4-что такое артерия?
5-какие животные называются холоднокровными?
6-какие типы дыхания свойственны данным животным: насекомые;лягушка;рыба? 7-какую роль играет наружный скелет? Приведите примеры живых организмов.
8-что такое оплодотворение?
9-перечислите способы бесполого размножения. Приведите примеры.
1)Что такое витамины? Как они поступают в организм? Каковы их роли в организме?2)Что такое авитаминоз? Какие авитаминозы вам известны, каковы их признаки? Как их можно избежать?
3)Почему людям необходима пища животного и растительного происхождения? Как следует готовит пищу, чтобы в ней сохранилось максимальное количество витаминов?
4)
сахар, соль, сода, уксусная кислота и многие другие), из чего-то состоят: предметы– из определённых деталей, эти детали состоят из веществ, а вещества, в свою очередь, состоят из мельчайших частиц– молекул и атомов. Атомы и молекулы, взаимодействуя друг с другом, образуют новые, более сложные вещества. Мельчайшие частицы, взаимодействуя между собой, образуют систему. Взаимодействующие между собой части системы называют элементами этой системы. Чем больше взаимодействующих элементов составляют систему, тем она сложнее. Вспомните хотя бы разные конструкторы. Чем больше в них деталей, тем сложнее и длительней будет их сборка. Детали различных приборов и механизмов, части организмов взаимодействуют между собой. В результате такого взаимодействия приборы нормально работают, а в организме идут процессы жизнедеятельности. И прибор, и организм– это системы, работающие благодаря взаимодействию деталей или органов. Но прибор– это неживая система, а организм– живая. Так как мы изучаем биологию, то нас будут интересовать живые системы, т.е. организмы. Примером не самой сложной системы в организме может служить рука человека. Она состоит из костей, мышц, связок. Лишённая хотя бы одного из составляющих элементов, рука работать не сможет. Рука является подсистемой(элементом) более сложной системы«человеческий организм». Глаза и уши, мозг и сердце, кости и мышцы– это элементы системы «человек». Все вместе они удивительно слаженно работают, образуя организм, хотя каждый из органов имеет свои особенности строения. Только взаимодействуя, отдельные органы образуют полноценный организм и обеспечивают его долгую и слаженную работу. Важно понять ещё одну мысль: свойства любой системы отличаются от свойств тех элементов, которые составляют систему. Так, например, лист, отделённый от растения, не способен создавать органические вещества, так как в него не поступает вода из корней. Клетка, лишённая ядра, не способна к размножению. Можно назвать много подобных примеров, чтобы доказать, что система приобретает новые свойства, которых не было у элементов, составляющих данную систему. Используя содержание текста«Что такое система?» и знания школьного курса биологии, ответьте на вопросы и выполните задание. 1) Что является главным условием возникновения системы? 2) Чем с позиции анатомии отличается система«рука» от системы«мышца»? 3) На примере строения цветка докажите, что это система. ПОМОГИТЕ ЗАВТРА ГИА
И дельфины испускают ультразвук. Зачем это нужно и как оно работает? Давайте разберемся, что такое эхолокация и как она помогает животным и даже людям.
Что такое эхолокация
Эхолокация, также называемая биосонаром, представляет собой биологический гидролокатор, используемый несколькими видами животных. Эхолоцирующие животные излучают сигналы в окружающую среду и слушают отголоски тех вызовов, которые возвращаются из разных объектов рядом с ними. Они используют эти эхо-сигналы для поиска и идентификации объектов. Эхолокация применяется для навигации и для фуража (или охоты) в различных условиях.
Принцип работы
Эхолокация - это то же самое, что и активный сонар, который использует звуки, воспроизводимые самим животным. Ранжирование осуществляется путем измерения временной задержки между собственным звуковым излучением животного и любыми эхо-сигналами, возвращающимися из окружающей среды.
В отличие от некоторых гидролокаторов, созданных человеком, которые полагаются на чрезвычайно узкие лучи и множество приемников для локализации мишени, метод эхолокации животных основан на одном передатчике и двух приемниках (уши). Эхо-сигналы, возвращающиеся к двум ушам, поступают в разное время и на разных уровнях громкости, в зависимости от положения объекта, генерирующего их. Различия во времени и громкости используются животными для восприятия расстояния и направления. С эхолокацией летучая мышь или другое животное может видеть не только расстояние до предмета, но и его размер, то, какое это животное, и другие особенности.
Летучие мыши
Летучие мыши используют эхолокацию для навигации и фуража, часто в полной темноте. Они обычно выходят из своих ночлегов в пещерах, чердаках или деревьях в сумерках и охотятся за насекомыми. Благодаря эхолокации летучие мыши заняли очень выгодную позицию: они охотятся ночью, когда много насекомых, меньше конкуренции за еду и меньше видов, которые могут охотиться на самих летучих мышей.
Летучие мыши генерируют ультразвук через гортань и излучают звук через открытый рот или, что гораздо реже, нос. Они испускают звук в диапазоне от 14 000 до более 100 000 Гц, в основном за пределами человеческого уха (типичный диапазон слуха человека - от 20 Гц до 20 000 Гц). Летучие мыши могут оценить перемещение целей путем интерпретации картин, вызванных отражением эхо-сигналов от специального лоскута кожи во внешнем ухе.
Отдельные виды летучих мышей используют эхолокацию в определенных диапазонах частот, которые соответствуют их условиям жизни и типам добычи. Это иногда использовалось исследователями для определения вида летучих мышей, населяющих этот район. Они просто записывали их сигналы с помощью ультразвуковых регистраторов, известных как детекторы летучих мышей. В последние годы исследователи из нескольких стран разработали библиотеки сигналов летучих мышей, которые содержат записи местных видов.
Морские животные
Биосонар ценен для подотряда зубатых китов, который включает в себя дельфинов, касаток и кашалотов. Они живут в подводной среде обитания, которая обладает благоприятными акустическими характеристиками, и где видение чрезвычайно ограничено из-за мутности воды.
Наиболее значимых первых результатов в описании эхолокации дельфинов добились Уильям Шевилл и его жена Барбара Лоренс-Шевилл. Они занимались кормлением дельфинов и однажды заметили, что те безошибочно находят кусочки рыбы, которые бесшумно опускались в воду. За этим открытием последовал ряд других экспериментов. На данный момент установлено, что дельфины используют частоты в диапазоне от 150 до 150 000 Гц.
Эхолокация синих китов изучена намного меньше. Пока что только строятся предположения, что «песни» китов - это способ навигации и связи с сородичами. Эти знания используются для подсчета популяции и для слежения за миграциями этих морских животных.
Грызуны
Понятно, что такое эхолокация у морских животных и летучих мышей, и для чего она им нужна. Но зачем это грызунам? Единственными наземными млекопитающими, способными к эхолокации, являются два рода землероек, тейреки с Мадагаскара, крысы и щелезубы. Они испускают серию ультразвуковых скрипов. Они не содержат эхолокационных откликов с реверберациями и, по-видимому, используются для простой пространственной ориентации на близком расстоянии. В отличие от летучих мышей, землеройки используют эхолокацию только для изучения мест обитания добычи, а не для охоты. За исключением больших и, таким образом, сильно отражающих объектов (к примеру, большой камень или ствол дерева), они, вероятно, не способны распутывать эхо-сцены.
Самые талантливые эхолокаторы
Кроме перечисленных животных, есть и другие, способные заниматься эхолокацией. Это некоторые виды птиц и тюленей, но самые изощренные эхолокаторы - это рыбы и миноги. Раньше учёные считали летучих мышей самыми способными, но в последние десятилетия выяснилось, что это не так. Воздушная среда не располагает к эхолокации - в отличие от водной, в которой звук расходится в пять раз быстрее. Эхолокатором рыб является орган боковой линии, который воспринимает вибрации окружающей среды. Используется как для навигации, так и для охоты. У некоторых видов есть ещё и электрорецепторы, которые улавливают электрические колебания. Что такое эхолокация для рыб? Часто это синоним выживания. Она объясняет, как ослепшие рыбы могли доживать до почтенного возраста - им и не нужно было зрение.
Эхолокация у животных помогла объяснить схожие способности у слабовидящих и незрячих людей. Они ориентируются в пространстве с помощью издаваемых ними щелкающих звуков. Ученые говорят, что такие короткие звуки издают волны, которые можно сравнить со светом карманного фонарика. На данный момент слишком мало данных для разработки этого направления, поскольку способные эхолокаторы среди людей - большая редкость.
