Александр Супин - Этот обыкновенный загадочный дельфин

Итак, 50—70 пульсаций в секунду — предел различения для слуха человека, да и для многих животных тоже. Ну, а как обстоит дело с быстродействием слуха у дельфинов? После того как вы уже прочитали, что его слух воспринимает в 10 раз более высокие частоты, в 10 раз более чувствителен, чем слух человека, и в три раза лучше анализирует частотный состав звуков, у вас, возможно, уже есть наготове ответ: наверное, и по быстродействию слух дельфина если не в 10, то хотя бы в несколько раз лучше человеческого? Если так, то вы почти угадали, но не совсем. Действительно, лучше, но не в 10, а раз в 30—40! Дельфин прекрасно слышит звуковые пульсации с частотой 1500 в секунду и способен уловить даже пульсации с частотой около 2000 в секунду.

Как об этом узнали? Да все так же, регистрируя электрические ответы мозга на звуковые сигналы. Если чело век или дельфин слышит ритмически следующие короткие звуки, то электрические ответы мозга на эти сигналы, естественно, возникают в том же ритме. Однако это возможно только в том случае, если сигналы следуют не чрезмерно часто. У человека ответы мозга могут следовать за ритмом звуковых сигналов до частот 50—70 сигналов в секунду; при большей частоте ответы мозга не поспевают за ритмом сигналов и прекращаются. Обрати те внимание: 50—70 сигналов в секунду — это та же самая частота сигналов, при которой исчезает субъективное ощущение пульсирующего звука. А у дельфинов ответы мозга, ничуть не ослабевая, следуют за частотой звуковых пульсаций и 1000 и 1500 сигналов в секунду; только когда ритм пульсаций приближается к 2000 в секунду, ответы мозга «сдаются». Так что именно таков предел быстродействия слуховой системы дельфина.

Основываясь на своем собственном повседневном опыте, мы даже представить себе не можем, как звучит окружающий нас мир, когда восприятию доступны столь быстрые смены звуковых сигналов. Может быть, когда-нибудь дельфины нам расскажут об этом.

А вот еще одна загадка дельфиньего слуха. Касается она того, как животное определяет направление на источник звука. Это ведь тоже очень нужное качество способность узнавать, откуда пришел звук; именно благодаря этой способности можно найти источник звука, а ведь это может быть чем-то жизненно важным.

Способность определять направление, с которого приходит звук, свойственна всем млекопитающим животным и человеку тоже — мы прекрасно знаем это из повседневной жизни. Услышав, что кто-то нас позвал, мы оборачиваемся в нужную сторону именно потому, что наша слуховая система в состоянии определить, откуда пришел звук, откуда нас позвали. И возможно это вот почему.

Если источник звука расположен прямо перед нами, то звук, достигая правого и левого уха, проходит одинаковый путь и поэтому достигает двух ушей одновременно. Если же источник звука расположен сбоку, например справа, то правого уха он достигнет чуть-чуть раньше, чем левого. Разница во времени невелика, но она есть, и можно подсчитать, какова она. Расстояние между отверстиями правого и левого слуховых проходов у человека немного меньше 20 сантиметров, а скорость распространения звука в воздухе примерно 330 метров в секунду. Поэтому звук от источника, расположенного сбоку, достигнет ближайшего уха примерно на 5 десятитысячных долей секунды (0,5 миллисекунды) раньше, чем противоположного. Эта разница улавливается мозгом, и она-то и создает у нас ощущение, что источник звука расположен не прямо перед нами, а сбоку.

Полмиллисекунды — это много или мало для нашего мозга? Вообще-то, довольно мало: в основном наш мозг оперирует более продолжительными интервалами времени. Да и такая разница возникает лишь тогда, когда источник звука занимает крайнее боковое положение. А ведь мы способны определить направление на источник звука даже в том случае, если он смещен в сторону не очень сильно. При этом разница между приходом звука к правому и левому уху совсем мала — порядка одной десятитысячной доли секунды (0,1 миллисекунды). Доли миллисекунды -это предел задержек, которые может уловить мозг животного или человека. Быстрее нервные клетки просто не работают.

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 что бы 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.