Тревор Кокс - Книга звука. Научная одиссея в страну акустических чудес

Разные виды сверчков могут издавать разные звуки, но гудение и чириканье всегда начинается со стрекота, вызванного трением одной части тела о другую [138]. Стеблевой сверчок издает звуки, похожие на тихий телефонный звонок, когда делает ножницеобразные движения крыльями, и утолщенный скребок одного крыла трется о стридуляционную жилку — нарост, который под микроскопом выглядит как лезвие пилы, — другого крыла. Очень похоже на миниатюрную «терку», перкуссионный инструмент, на котором вы, возможно, играли в начальной школе. Каждый раз, когда скребок ударяет о зубчик стридуляционной жилки, получается короткий звуковой импульс. Высота звука зависит от того, с какой скоростью скребок ударяет по зубчикам. Обычно это происходит с интервалом в половину миллисекунды, что соответствует частоте 2000 Гц — это типичная частота свиста.

На моей записи стрекота стеблевого сверчка (рис. 3.1) насекомое восемь раз трет крылышки друг о друга, затем делает паузу приблизительно в одну треть секунды, а затем все повторяется снова. Стеблевого сверчка еще называют «термометром», поскольку с повышением температуры частота издаваемых им звуков повышается. Температуру (по Фаренгейту) можно определить следующим образом: сосчитать количество импульсов за четверть минуты, а затем прибавить 40 [139].

Рис. 3.1. Стрекот стеблевого сверчка

Учитывая эту хорошо известную зависимость между температурой и ритмом, звукорежиссеры вроде Майрона могут выбирать более низкую частоту стрекота, чтобы передать спокойную атмосферу (даже если это сцена теплой и тихой ночи). При высокой температуре стрекот сверчка становится более настойчивым, похожим на телефонный звонок, требующий ответа, — импульсы следуют чаще и начинаются резче.

Сам по себе стрекот не очень громкий, но каждый крошечный импульс заставляет резонировать все крыло, что усиливает звук. Это похоже на устройство скрипки. Смычок вызывает вибрацию струны, и, хотя звук от нее очень слабый, вибрации через нижний порожек передаются деревянному корпусу инструмента, большая площадь поверхности которого позволяет получать более громкий звук.

Стрекот, который издает периодическая цикада, еще одно насекомое, использующее стридуляцию, больше похож на пение птицы. Медленный двухтональный звук начинается с неприятного, пронзительного скрежета, который длится около двух секунд, а затем частота падает на октаву до низкого, глубокого тона [140]. Цикада издает короткие импульсы за счет быстрого движения мышц, которые изгибают и распрямляют тимбальные мембраны под сложенными крыльями — примерно то же самое получится, если пальцем деформировать алюминиевую банку. Щелчки, возникающие при изгибании и выпрямлении мембраны, усиливаются резонансом воздуха в брюшной полости насекомого [141]. Неблагозвучный стрекот цикады производит устрашающее впечатление, но, как мне кажется, он слишком необычен для звукорежиссеров. Если вы пытаетесь завладеть вниманием зрителя и создать у него эффект присутствия, звуки должны быть знакомыми и не привлекать внимания. Майрон сформулировал эту мысль так: «Не нужно им показывать внутреннюю кухню… Нужно создать у них ощущение… что они находятся там» [142].

В городе Боуи неподалеку от Вашингтона, в штате Мэриленд, на ясенях живут цикады, самцы которых издают звуки громкостью более 90 децибел, что значительно превышает безопасный уровень на рабочем месте [143]. Такая плотность популяции цикад наблюдается один раз в семнадцать лет, что соответствует продолжительности жизненного цикла насекомых. Самая большая и самая распространенная цикада в Мэриленде — Magicicada septendecim; по выражению одной из местных газет, она «звучит как гигантская газонокосилка или космический корабль из научно-фантастического фильма». Громче всех стрекочет другая цикада, Magicicada casini, издающая «резкий дребезжащий звук, словно миллион детских погремушек» [144].

Знаменитый исследователь океана Жак Ив Кусто в 1950-х гг. мог наслаждаться «миром тишины», но на самом деле подводный мир далек от безмолвия. Гребляк (Micronecta scholtzi) с помощью стридуляции издает звуки, похожие на ритмичный стрекот сверчков. Считается, что Micronecta scholtzi — самое громкое водное животное, если соотносить громкость издаваемых звуков с размерами тела. Длина насекомого не превышает нескольких миллиметров, а услышать его можно с берега реки [145]. Известие о том, что гребляк, чтобы издавать звуки, трется пенисом о выступы на брюшке, попало на первые полосы газет и тем самым стало редким успехом энтомологической анатомии.

Некоторые гребляки для усиления звука используют резонанс воздушного пузырька, который они на себе удерживают. Частота вибраций у них близка к резонансной частоте воздуха в пузырьке. По мере уменьшения запаса воздуха резонансная частота повышается, и гребляку приходится увеличивать скорость стридуляции [146].

Раки-щелкуны также используют воздушные пузыри для усиления звука — иногда для передачи сообщений, а иногда для того, чтобы убить добычу. Способ извлечения звука у них уникальный — вовсе не от щелкающих клешней. В 2000 г. Михель Верслуис с коллегами из Университета Твенте в Нидерландах, чтобы разгадать их секрет, использовал высокоскоростную съемку. Рак очень быстро смыкает клешню (кончики движутся со скоростью 70 километров в час), создавая мощную струю воды. Согласно закону Бернулли, в быстром потоке жидкости давление резко падает, и вода начинает закипать при температуре окружающей среды. Образуется пузырек водяного пара, который тут же схлопывается, в результате чего возникает ударная волна и парализует или убивает добычу [147]. (В процессе схлопывания пузырьков также излучается свет; это явление называют «сонолюминесценцией».)

Большие колонии раков-щелкунов создают громкий шум, похожий на треск пламени. Крис Уотсон считает, что это должен быть самый распространенный звук на планете, хотя «слышали его немногие» [148]. Щелкуны также создают много трудностей для тех, кто записывает звуки природы. «У северного побережья Исландии я пытался записать песню синего кита, самого большого и громкого животного на земле, — рассказывал мне Крис, — и все же я не мог издалека услышать китов из-за щелчков, треска и хлопков, издаваемых этими животными длиной всего пара сантиметров» [149]. Эта проблема хорошо знакома военным; исследование раков-щелкунов началось во время Второй мировой войны, потому что шум от них мешал услышать вражеские подводные лодки [150].

Кажется нелогичным, что такие крошечные, беззащитные животные привлекают к себе внимание, издавая столько шума. Миссионер и исследователь Викторианской эпохи Дэвид Ливингстон писал о своем путешествии в Африку: «Пронзительный стрекот цикад буквально оглушает; к хору присоединяется серо-коричневая цикада, резкий звук которой окрашен слабыми модуляциями, как гудение шотландской волынки. У меня не укладывается в голове, как столь маленькое существо может издавать такой звук; создается впечатление, что от него дрожит земля» [151]. Может быть, он слышал африканскую цикаду? Это самое громкое насекомое — на расстоянии метра громкость звука достигает 101 децибела, как у отбойного молотка [152]. Но цикады не единственные животные, составляющие громкий хор. Дэвид Ливингстон сообщал: «Когда цикады, сверчки и лягушки объединяются, их музыка слышна с расстояния в четверть мили» [153].