Живые локаторы океана - Сергеев Борис Федорович - Страница 19

С помощью таких устройств в разных лабораториях мира удалось убедиться, что прожектор дельфина действительно посылает вперед узкий и сильный звуковой луч. Он «освещает» дельфину дорогу, позволяя увидеть любой предмет еще загодя, издалека. Мутная вода для него не страшна. Когда внезапно налетает шквал и море вблизи берегов взмучивается от поднятого со дна ила, звуковой луч помогает избегать опасности. Он выручает дельфина в кромешную темень осенней ненастной ночи. Представьте себе, как идет большое дельфинье стадо по ночному морю, обшаривая его десятками прожекторов. Звуковые лучи то меркнут, то вспыхивают с новой силой, устремляются вперед в бесконечную даль или вдруг все вместе скрещиваются на заинтересовавшем животных предмете. Так ловят лучами прожекторов противовоздушной обороны вражеский самолет.

Когда набьешь на голове шишку

Лобный фонарь – отличное изобретение. Недаром его взяли на вооружение шахтеры, хирурги, подводные пловцы – словом, все те, у кого во время работы заняты руки. Но обшаривать лобным фонарем, дающим узкий луч света, широкое пространство не сподручно. Шея устанет! Невольно возникает вопрос: а как же дельфины? Как они умудряются вовремя все заметить? Это при их-то прожекторе, освещающем лишь узкую зону, и малоподвижной голове! Правда, передвигаясь, дельфины постоянно покачивают головой справа – налево, справа – налево. Но может ли это обеспечить животным широкий обзор? Вряд ли! Постепенно у ученых стало возникать подозрение, что дельфины способны каким-то образом посылать свой звуковой луч в любую сторону, не поворачивая головы. Именно к такому выводу пришли ученые, эксперимент которых только что был описан в предыдущей главе. Как уже было сказано, опыты проводились с помощью четырех гидрофонов, установленных в ряд перпендикулярно движению животного, и двух киноаппаратов.

Собственно, в задачу исследования не входило изучение направленности звукоизлучения. Ученые хотели лишь установить, где у дельфина спрятан генератор локационных щелчков.

Предпосылки к подобному эксперименту элементарно просты.

Если источник звука точечный, (а каким же ему еще быть?!), то, зная время прихода звука в любые три точки пространства, лежащие с ним в одной плоскости, нетрудно определить место возникновения звука. В процессе эксперимента выяснилось, что локационные посылки почему-то никогда не достигали всех гидрофонов одновременно. Почти во всех записях звуковая волна сначала приходила к самому правому (четвертому) гидрофону, затем к третьему, второму и, наконец, к первому.

Когда наблюдений набралось достаточно много, произвели соответствующие расчеты. Их результаты ошеломили ученых.

Выходило, что источник звука находится где-то справа от головы животного. Безусловно, звуки могли возникать только в лобастой башке дельфина, а не в стороне от нее. Объяснить расхождение расчетных данных с тем, что подсказывает элементарный здравый смысл оказалось трудновато. После тщательного анализа полученных результатов озадаченные исследователи пришли к выводу, что иллюзия генерации звуков где-то вне головы дельфина может возникнуть только в том случае, если животные с бешеной скоростью вращают своим звуковым лучом. Тогда становится понятной причина опоздания прихода локационного импульса к первому гидрофону по сравнению с четвертым. Эта задержка должна равняться времени, которое затрачивает луч, чтобы повернуться в сторону, первого гидрофона. В свою очередь, последовательность прихода звуковой посылки к каждому из четырех гидрофонов объясняется тем, что данный дельфин предпочитал вращать звуковым лучом справа налево, т. е. против часовой стрелки, а источник звука находился в правой половине головы.

Вопреки еще недавно бытовавшему среди биоакустиков мнению, которые предполагали, что звук распространяется вперед и только вперед, появились наблюдения, позволяющие считать, что локационный луч свободно поворачивается в любую сторону, в том числе он может быть направлен почти перпендикулярно к оси тела животного.

Невольно напрашивается вопрос: что может вращаться в голове у дельфина? Оказывается, поворотный механизм звуковому лучу не нужен. Если иметь несколько источников звука и возможность гибко управлять их работой, специально подбирая параметры излучаемых посылок, и в первую очередь фазу звуковой волны, суммарный звуковой луч можно послать в любом направлении. Для этого достаточно всего двух источников звука, а у дельфина их может быть гораздо больше.

Ряд наблюдений как будто опровергает высказанную гипотезу. Исследователи перерезали нерв, иннервирующий область воздушных мешков на одной стороне головы дельфина. Предполагалось, что потеря управления половиной мышц приведет к полному нарушению работы звукоизлучателя. Однако никаких существенных изменений в звукоизлучении не произошло.

Полученные результаты поставили под сомнение предположение о вращении звукового луча. Но ее защитники парировали удар предположив, что при генерации локационных посылок воздушные мешки одной стороны работают в постоянном режиме. Подобный характер работы так прост, что она может и не пострадать из-за отсутствия нерва. Воздушные мешки на здоровой стороне продолжают подстраивать характеристики генерируемых колебаний, и звуковой прожектор нормально работает.

Вероятно, дельфины могут менять направление звукового луча и с помощью жировой подушки. Как уже говорилось выше, «акустическая линза» окружена мышечными слоями, и, следовательно, легко предположить, что она может менять конфигурацию, формируя звуковой пучок более широким или фокусируя его, а сдвигаясь вправо, влево, вверх или вниз, направлять звуковые волны в заданные точки пространства.

Пока никто не привел бесспорных доказательств в пользу подобного механизма работы звукового прожектора (хотя весьма вероятно, что прожектор работает именно так). Однако жировая подушка – слишком массивное образование, чтобы 1000 раз в секунду менять свое положение на голове животного.

Гипотеза о способности дельфина вращать звуковым лучом была привлекательна еще и потому, что объясняла происхождение многих особенностей локационных посылок. Первая из них – быстрое нарастание интенсивности звука. Как говорят акустики, локационная посылка имеет крутой передний фронт.

Если бы локационный луч вращался, перемещаясь в пространстве, он мог бы накрывать гидрофон в тот момента когда звук уже набрал полную силу, и тем создавать иллюзию очень быстрого его нарастания.

Большинство исследователей, изучавших звуки дельфинов, записывали локационные посылки на некотором расстоянии от животного. Этот метод имеет ряд недостатков. На пути от дельфина к гидрофону звук сильно меняется. Он поглощается, рассеивается, подвергается дисперсии[4] – и в таком искаженном виде доходит до гидрофона. Недаром исследователи всегда мечтали записать звук непосредственно в момент излучения в воду.

Американцы первыми укрепили гидрофоны на голове дельфина, а звуковые сигналы с помощью радиоприемника передавали на берег. Однако как ни совершенна современная радиоаппаратура, она вносит известные искажения в передаваемые звуки. Слишком сложен и многоступенчат путь от гидрофона на голове животного до магнитофона, находящегося на берегу. Попробовали гидрофон, укрепленный на голове дельфина, соединить проводами с магнитофоном, находящимся на берегу. Сами понимаете, насколько провода ограничили движение животного, как повлияли на его поведение и сколько внесли искажений в генерацию звуков.

Позже ученые пошли по другому пути. Они сконструировали миниатюрный магнитофон, который крепился на спину дельфина. Работой магнитофона ученые управляли с помощью радиосигналов. Созданный прибор уникален. Запись в нем осуществляется не на магнитную пленку, а на специальную проволоку, и вся записывающая часть сделана из материалов, совершенно не боящихся воды и потому не требующих футляра. По существу, это были три соединенных вместе магнитофона, позволяющих одновременно регистрировать акустические сигналы, которые записывались тремя гидрофонами, прикрепленными к коже специальными присосками.