Как летучие мыши «видят» ушами?

«Чтобы согласиться с заключениями, которые Жюрин черпает из своих опытов, что уши летучих мышей для них более существенны, чем глаза, при обнаружении предметов, требуется больше веры и меньше философского смысла, чем можно было бы ожидать от зоолога-философа, которого можно было бы спросить, если летучие мыши видят своими ушами, то слышат они своими глазами?»

В 1793 году итальянский учёный Лазаро Спалланцани обнаружил удивительный факт. Он выяснил, что две ночные летуньи — сова и летучая мышь — ведут себя совершенно по-разному, когда оказываются в абсолютно тёмной комнате. Первая даже не делает попыток взлететь, зато вторая — уверенно порхает, как будто зрение ей ни к чему. Учёный окончательно убедился в этом, когда заклеил летучей мыши глаза.

Через год второй учёный — швейцарец Шарль Жюран — повторил и подтвердил опыты Спалланцани. А также выяснил кое-что новое. Оказалось, что мышь по-настоящему «ослепла» лишь после того, как ей залили воском уши. Неужели для ориентации в темноте этот зверёк пользуется слухом?

Анекдот:

«Летит летучая мышь в темноте и со всего разгону врезается в стену. Сидит внизу, почесывая голову: — Блин, я с этим плеером когда-нибудь убьюсь».

Вот только каким образом можно «услышать» неподвижное препятствие вроде стены? Непонятно. Недаром выводы Жюрана остальное научное сообщество всерьёз не приняло.

Монтегю, 1809: «Чтобы согласиться с заключениями, которые Жюрин черпает из своих опытов, что уши летучих мышей для них более существенны, чем глаза, при обнаружении предметов, требуется больше веры и меньше философского смысла, чем можно было бы ожидать от зоолога-философа, которого можно было бы спросить, если летучие мыши видят своими ушами, то слышат они своими глазами?»

Крупный авторитет среди натуралистов — француз Жорж Кювье — и вовсе заявил, что эксперимент Жюрина был слишком жесток. Мол, воск в ушах зверьков не просто лишал их слуха, но и производил общий травмирующий эффект, отчего те и становились беспомощными.

Взамен Кювье выдвинул другую — вроде бы более логичную — гипотезу. По его мнению, летучие мыши обладают неким шестым чувством — т.н. осязанием на расстоянии, и способны ориентироваться по отражаемым от препятствий потокам воздуха. Как и в случае с «теорией катастроф» (альтернативой эволюционной теории Ламарка), великий натуралист ошибся.

Впрочем, выяснилось это лишь в начале ХХ века.

В 1912 году британский изобретатель Хайрем Стивенс Максим (тот самый, что создал одноименный пулемёт) был, как и многие, потрясён катастрофой лайнера «Титаник». Тогда он предложил использовать во время плавания метод эхолокации, чтобы по отражённым звуковым сигналам можно было бы предупредить столкновение корабля с крупным препятствием вроде айсберга. Одновременно Максим высказал мысль, что, скорее всего, подобным способом пользуются и летучие мыши. Правда, он предполагал, что для ориентации эти зверьки посылают в пространство инфразвуки (звуки неслышимого низкого регистра), которые издают с помощью взмахов крыльев.

В 1920 году идею Максима поддержал британский нейрофизиолог Х. Хартридж с уточнением, что «эхолот» летучей мыши «работает», скорее, не на инфра-, а на ультразвуках (т.е. в неслышимом верхнем регистре).

Однако экспериментально эти догадки были подтверждены лишь в 1938 году, благодаря двум сотрудникам Гарвардского университета — физику Джорджу Пирсу и его студенту Дональду Гриффину. Пирс разработал электронный аппарат, способный улавливать ультразвуки, а Гриффин додумался поднести к устройству клетку с летучими мышами. Из динамиков раздался оглушительный треск. Оказалось, что ночные охотницы не так бесшумны, как казалось.

Ян Линдблад «В краю гоацинов»: «Включаешь свет — тотчас начинают мелькать тысячи крыльев. И происходит нечто неожиданное: температура воздуха в пещере быстро поднимается от всей этой бурной деятельности! Мы слышим только шелест крыльев, на самом же деле в подземной обители звучит чудовищный хор; хорошо, что частоты от 30 тыс. до 100 тыс. герц не воспринимаются человеческим ухом».

Гриффин и Пирс занялись летучими мышами вплотную и сделали ещё немало открытий. Например, они выяснили, что зверьки теряют способность ориентироваться, когда их лишают не только слуха, но и возможности его издавать.

В общих чертах «эхолокатор» рукокрылых работал так. В полёте летучая мышь издаёт тончайшие ультразвуковые писки. Посланный сигнал отражается от препятствия, улавливается ушами, и по времени его задержки зверёк определяет расстояние до предмета. Чем ближе предмет, тем больше частота посылаемых сигналов — мышь, как бы, наводит «резкость».

Анализатор ультразвуков у рукокрылых поражает своей точностью и скоростью обработки. Во-первых, летучие мыши должны отличать свои сигналы от посторонних звуков. Во-вторых, они способны уловить своим звуковым «сканером» даже проволоку толщиной не более миллиметра. Да что там проволоку — муху, которая к тому же ещё и движется!

Дэвид Эттенборо «Жизнь на Земле»: «Под сводом пещеры их кружилось, бесспорно, несколько сотен тысяч, будто черный буран. И каждая, наверно, при этом работала своим сонаром. Как же их сигналы не пересекались друг с другом, не искажались, не гасились? Каким образом животные так быстро реагировали на получаемую информацию и избегали столкновений при такой скорости? Находясь там, своими глазами видишь, какие необъятной сложности задачи решает навигация с помощью эхолокации».

Есть у эхолокации и свои недостатки. Во-первых, звук на больших расстояниях рассеивается. Поэтому своё постоянное жилище (будь то клетка или пещера) мыши сначала подробно «сканируют», а потом обычно пользуются полученной картиной по памяти. Например, когда учёные меняли расположение дверцы в клетке, то зверьки какое-то время по привычке тыкались в старый выход, пока не замечали неладное.

Также известно, что звуки хорошо глушатся мягкими шероховатыми поверхностями. Поэтому многие ночные бабочки имеют мохнатое тельце — трудноразличимое для «сонара» рукокрылых. Возможно, по этой же причине летучие мыши нередко запутываются в пышных женских причёсках.

Есть у этих зверьков ещё одна проблема. Если вы посмотрите на галерею разных видов рукокрылых в анфас, то скорее всего, решите, что эти страшные химеры слетели прямиком с картин Босха. Зачем летучим мышам большие уши, понятно. А вот зачем им такие уродливые носы — с наростами и самой причудливой формы?

Дело в том, что когда добыча попадает летучей мыши в рот, она на какое-то время лишается возможности пищать. Поэтому многие рукокрылые стали использовать нос в качестве дополнительного резонатора. Кроме того, у каждого вида свой нос и свой звук, что, согласитесь, тоже немаловажно. Недаром названия некоторых видов весьма красноречивы — щелеморд, подковонос, гладконос, копьенос и даже складчатомордый листонос.

К слову, глазки у рукокрылых хоть и маленькие, но далеко не лишние. Как бы совершенна ни была эхолокация, при наличии света зверьки предпочитают полагаться и на зрение. Когда в 1946 году биолог А. Кузякин выпустил летучих мышей днём, то половина из них начала биться в стекло со слепотой мухи. Когда же глаза им закрыли, эхолокатор заработал на полную мощь и ошибаться зверьки перестали.

Далеко не все рукокрылые имеют развитую эхолокацию. В первую очередь, это зависит от способа питания. Наиболее сложные и высокочастотные сигналы издают насекомоядные летучие мыши, ведущие активную охоту. У менее активных подковоносов частота и длина ультразвука поменьше. Эти мыши охотятся как бы из «засады» — висят на ветке и «сканируют» окружающее пространство в поисках добычи. И уж после того, как цель обнаружена, бросаются за ней в погоню.

Есть среди летучих мышей и рыбоядные, обитающие в Южной Америке. Их летательная перепонка до хвоста не доходит. Она заканчивается в районе коленей, оставляя когтистые задние лапы свободными. С помощью их мышь и ловит свою рыбу. По поводу того, какую роль играет в ночной рыбалке эхолокатор, учёные долго спорили и в итоге решили, что он реагирует, прежде всего, на всплески воды и вынырнувших на поверхность рыб.

Самые же слабые эхолокаторы принадлежат таким разным по способу питания рукокрылым, как вегетарианцы и кровососы.

Но о них — в следующей статье…