Борис Сергеев - Жизнь океанских глубин

Ученых давно интересует, что помогает дельфину делать выводы об особенностях подводных объектов. Для быстро передвигающихся животных важно точно локализовать объект, оказавшийся на их пути, в том числе определить расстояние до него. Для этого необходимо с высокой точностью измерить время, прошедшее от момента генерации локационной посылки до возвращения эха, отразившегося от исследуемого объекта. Зная скорость распространения звука, нетрудно высчитать, какой путь проделала звуковая посылка. Половина этой величины будет соответствовать расстоянию до объекта. Дельфины пользуются уникальным секундомером, позволяющим измерять время чуть ли не миллионными долями секунды. Когда преследуемая дельфином рыба находится от его морды на расстоянии 30 сантиметров, эхо локационной посылки возвратится к нему примерно через 0,00004 секунды.

С помощью эхолокации дельфины способны определять форму лоцируемых объектов, отличить шар от цилиндра или конуса, сопоставимых с ним по размеру. В экспериментах используют именно эти тела. Подвешенные на тонкой нитке, они выглядят одинаково, с какой бы стороны их ни лоцировали дельфины. Животные способны различать плоские геометрические фигуры: квадраты от треугольников, кругов и различных четырехугольников, равных по площади и изготовленных из материалов, хорошо отражающих звуковые волны. Локатор дельфинов вполне пригоден для оценки размера плоских фигур. Два круга с диаметром 10 и 9 сантиметров животные отличают без большого труда и способны заметить, что в них есть дырки. Правда, обнаружить самые маленькие отверстия (площадью в 1 квадратный сантиметр) они не в состоянии, зато квадратная дырка площадью 86 квадратных сантиметров в пластине площадью 100 квадратных сантиметров не мешала им считать эту фигуру квадратом, хотя, по существу, она представляла собою квадратную 4-миллиметровую рамку.

Оценивая величину и форму предметов, отличая сплошные плоскости от дырявых, дельфины учитывают интенсивность эха. Крупный объект более полно отразит локационную посылку, эхо от него будет более интенсивным, чем от мелкого. Дельфины способны замечать разницу в интенсивности эха, если она достигает 10 процентов. Кроме того, «выстукивая» объект локационными посылками, животные нащупывают его границы и способны составить представление о контуре предмета. Точно так же, выстукивая каменные стены косточкой указательного пальца, мы можем обнаружить пустоты, оценить размер и составить представление об их форме.

Еще удивительнее способность дельфинов с помощью эхолокатора за 10–30 метров узнавать, из какого материала состоит заинтересовавший их предмет. Впрочем, ничего необычного в этом нет. Стукнув пару раз по стенке все тем же указательным пальцем, нетрудно определить, в каменном мы или в деревянном доме. Акустический способ оценки качества материала позволяет любому дилетанту отличить по звону бокалы из простого стекла от хрустальных, то есть путем оценки излучаемых ими звуковых волн. Аналогичными критериями пользуются дельфины. Любая локационная посылка, встретившая на своем пути препятствие, возвращается к ним в виде двойного эха. Его первая порция — истинное эхо, отражение от шара локационной посылки. Вторая часть создается собственными колебаниями лоцируемого предмета. Их характер зависит главным образом от материала данного объекта. Именно вторая часть эха и дает возможность узнать, из чего он сделан.

При оценке второй половины эха животные пользуются несколькими критериями. Вторичное эхо от маленьких стальных и дюралевых шаров диаметром 10 миллиметров содержит по одной осцилляции (одному колебанию), а от шаров диаметром 50 миллиметров — по 8, и, естественно, дельфины их различить не могут. Зато когда животным приходится сравнивать два стальных шара, большой и маленький, они их не путают, так как могут пользоваться двумя показателями: силой эха и количеством осцилляций в его вторичной части. Шары из свинца, латуни, эбонита и оргстекла дают во вторичном эхе от 2 до 20 осцилляций. Это позволяет животным уверенно их различать. Крупные свинцовые шары дают до 70 осцилляций. Отличать их от таких же шаров из другого материала дельфинам нетрудно, но определить величину шара с помощью анализа вторичного эха они не могут, так как с увеличением размера свинцовых шаров количество осцилляций растет очень медленно, а заметить разницу между 70 и 73 осцилляциями они не в состоянии. Живя в океане, дельфины не сталкиваются с необходимостью отличить сталь от латуни или оргстекла, но это не значит, что анализ вторичного эха является для них совершенно новым способом познания внешнего мира.

Ученым пока не удалось вникнуть в интимные стороны восприятия дельфинов. Ясно, что сходство с человеческим невелико. Ведь даже в восприятии двух различных людей может быть мало общего. Блейк так проиллюстрировал эту мысль: «Когда дурак и умный смотрят на одно и то же дерево, дураку оно кажется совсем иным, чем умному». Этой сентенцией, видимо, можно было бы закончить рассказ о значении слуха. Однако нельзя не рассказать об акустических сигналах, используемых подданными Посейдона для взаимной коммуникации.

Трудно сказать, какими звуками предпочитают пользоваться морские млекопитающие при взаимном общении друг с другом. Ультразвуки можно применять только накоротке, так как они быстро затухают. Зато такие сигналы обладают целым рядом важных преимуществ. Главное состоит в том, что животным нетрудно излучать ультразвуковые коммуникационные сигналы, обладающие высокими энергиями, следовательно, хорошо слышные тем, для кого предназначены. Другое дело, низкочастотные звуки. Наличие акустического канала, который, нигде не прерываясь, охватывает все океаны, позволяет создать систему дальней подводной связи. Ее недостаток в том, что связь эта не позволяет осуществлять быстрый обмен информацией. Звуки распространяются слишком медленно, и, чтобы преодолеть большое расстояние, им требуются десятки минут или даже часы.

В человеческой практике звуковой канал используется при аварийном оповещении. С помощью трех одновременно работающих акустических станций слежения можно установить местоположение в океане любого источника сильных звуков. Такие станции были созданы еще в период второй мировой войны. Самолеты военно-морской авиации США, ведущие боевые действия на обширных пространствах Тихого и Индийского океанов, были снабжены небольшими бомбами, которые, погружаясь в воду при гибели самолета, взрывались на определенной глубине, соответствующей уровню залегания звукового канала. Это позволило американцам спасти немало летчиков, чьи самолеты были сбиты над океаном.