Точному определению направления на источник прямого или отраженного звука способствует одно обстоятельство, открытое в 1960 году английскими учеными Ф. К. Фрейзером и П. Е. Первесом. Дело в том, что правый и левый органы слуха китообразных надежно изолированы от костей черепа и друг от друга, и звуковые колебания, приходящие справа и слева, воспринимаются раздельно. Изоляция достигается тем, что среднее и внутреннее ухо китообразных окружены со всех сторон полостями и камерами, заполненными пеной из жировой эмульсии. Пена, состоящая из мельчайших воздушных пузырьков, является хорошим изолятором звука. Она поглощает все звуковые колебания, которые проходят через кости черепа, и эти колебания не доходят до внутреннего уха. Останется единственный путь к улитке – через наружный слуховой проход и систему косточек среднего уха. Таким образом, бинауральный эффект – возможность определять направление на звучащий объект благодаря раздельному восприятию звука двумя ушами – применим к китообразным и, вероятно, даже в большей степени, чем к наземным млекопитающим. Как пишет А. Г. Томилин, звук проводят не кости черепа, как это предполагалось раньше, а очень тонкие, почти нитевидные ушные проходы, наружные отверстия которых едва заметны и открываются на обеих сторонах головы позади и чуть ниже глаз.

У усатых китов отличной проводимости звука не мешает ни отсутствие ушной раковины, ни узость слухового прохода, ни ушная пробка, затыкающая канал со стороны среднего уха. Слуховой канал выходит к барабанной перепонке, которая напоминает сложенный (а не раскрытый, как у наземных млекопитающих) зонтик. Вершина этого зонтика соединена под углом с укороченной рукояткой молоточка, который связан тонким отростком с барабанной костью, а другим концом – с наковальней. Барабанная кость дельфинов с помощью мышц может совершать небольшие перемещения относительно черепа, чем обеспечивается стереофонический (объемный) прием отраженных локационных щелканий. Все три слуховые косточки – молоточек, наковальня и стремечко – плотные и очень маленькие, специализированные для широкого диапазона тонов восприятия. Амплитуда движения стремечка, примыкающего к овальному окошечку, больше амплитуды движения барабанной перепонки почти в 30 раз. Это важное приспособление организма к восприятию звука в воде, где в силу высокой плотности среды (по сравнению с воздухом) значительно увеличивается звуковое давление при равной мощности передатчика.

Строение внутреннего уха дельфина сложное. Улитка, по сравнению с маленькой вестибулярной частью лабиринта, сильно увеличена. В ней расположена вторичная спиральная пластина. Слуховой нерв очень развит. Например, у дельфина-афалины улитка почти такой же величины, как у человека, но слуховой нерв много толще – он достигает в сечении 5 мм, в то время как у человека он не превышает 1 мм.

Приведенные данные далеко не исчерпывают известные сведения о структуре слуховой и голосовой части эхолокационного анализатора дельфина. Более подробные и точные описания отдельных механизмов этого замечательного анализатора китообразных можно найти в специальной литературе.

Литературные данные о количественных характеристиках эхолокации дельфинов весьма противоречивы вследствие различия методик экспериментов, индивидуальных особенностей испытуемых дельфинов, отсутствия достаточной статистики из-за малого числа подопытных животных и самих опытов, неполного учета гидрологических данных, различий параметров измерительной аппаратуры и т. д. Выбирая непротиворечивые данные, можно сделать следующую подборку количественных характеристик локации китообразных.

Как уже говорилось выше, китообразные издают и слышат звуки от сотен герц до 170 кгц. Некоторые исследователи склонны считать, что дельфины воспринимают инфразвуки. Правда, данные эксперимента отсутствуют и в подтверждение приводятся такие косвенные данные, как уход дельфинов от берега незадолго до шторма, приближению которого, как известно, предшествуют инфразвуки «голоса моря». Но вместе с тем можно предположить о существовании какого-то другого канала информации дельфинов о приближении шторма, пока нам неизвестного.

Некоторые исследователи считают, что китообразные воспринимают ультразвуковые колебания по крайней мере до 200 кгц, но вместе с тем хорошо известен факт резкого снижения чувствительности с возрастанием частоты после некоторого предела. Так, в опытах американских биологов Б. Лоренс и В. Шевилла было установлено, что дельфин-афалина правильно (в данном эксперименте) реагирует на звуки от 150 гц до 153 кгц. Однако если на частотах от 150 гц до 120 кгц подопытное животное проявляло во всех случаях правильное поведение (100%), то с повышением частоты свыше 120 кгц процент правильных ответов резко снижался, достигая на частотах около 153 кгц всего 13%.

Выше говорилось о движениях головы плывущего дельфина, приводящих к повороту характеристики направленности в пределах 10°. Эксперименты, проводимые по методикам предварительной выработки у дельфинов условных рефлексов, позволили установить, что дельфин может определить направление на источник непрерывного или импульсного звука с точностью до 16° на частотах около 6 кгц и с точностью до 22° на частотах около 3,5 кгц. Пересчет, учитывающий специфику сред (воздушной и водной), показывает, что бинауральный эффект человеческого слуха позволяет определять направление на источник звука приблизительно с такой же точностью. Надо сказать, что по сравнению с точностью взятия пеленга современными гидроакустическими станциями, точность определения направления на источник звука у дельфинов не высока.

Удивительна и физически необъяснима способность дельфинов находить, лоцируя (и только лоцируя!) окружающее пространство, съедобную рыбку в бассейне, где при лоцировании возникает многократно повторяющееся эхо от береговых откосов, водорослей, камней, испытательного оборудования и других объектов. Мы говорим о физической необъяснимости этой способности в силу того, что гидроакустическая аппаратура производимых при этом измерений позволяет экспериментаторам зарегистрировать лишь хаотическую совокупность звуков, среди которых и теоретически и практически совершенно теряется слабое (энергетически) эхо от маленькой рыбки длиной от 15 до 30 см. Так как плотность тела рыбки равна плотности воды, рыбка «прозрачна» для акустического импульса, который может отражаться, согласно нашим физическим представлениям, только от воздушного плавательного пузыря, имеющего размеры на порядок меньшие, чем внешние размеры самой рыбки. Это разрешает предполагать, что локационный анализатор дельфина производит очень тонкий логико-информационный анализ' принятых эхосигналов, и благодаря этому анализатору дельфин как бы «видит» звуковое изображение местности. Все одновременно существующие отражения от местных предметов не мешают ему «увидеть» эхо от рыбки точно так же, как не мешают глазу увидеть нужный предмет световые отражения от других предметов при сколь угодно сложном фоне (в известных пределах) даже в том случае, когда освещенность обнаруживаемого предмета и отраженная им энергия меньше, чем освещенность и отражение фона.

В связи с тем, что трактовка своего рода «видения» предметов в звуковом поле приобретает все больше доказательств, можно высказать гипотезу о необходимости соответствующей пространственной структуры рецепторной части слухового анализатора. Однако, как уже было рассмотрено выше, орган слуха дельфинов мало чем отличается от органов слуха других млекопитающих. Остается предположить, что в рецепторном механизме эхолокации участвуют механо-рецепторы поверхности тела дельфина, образуя своего рода «сетчатку», аналогичную в известном смысле сетчатке глаза, быть может не только не локализованную на отдельном участке, а рассредоточенную на значительной части поверхности.

Предыдущая глава: Механизм биолокатора дельфина

Следующая глава: Излучатель импульсов дельфина