СобакиКошкиПтицыРыбыЛошадиГрызуныАмфибииРептилииРастенияФОТОВопросы-ответы (FAQ)ОткрыткиЭнциклопедии


 

Загадки слуха животных

Сидишь ночью на опушке и наслаждаешься безмятежным покоем, хотя вокруг все насыщено пронзительными звуками, издаваемыми мотыльками, другими насекомыми, летучими мышами. Но люди не слышат этого, подобно радиоприемнику старой марки, настроенному на узкий диапазон радиоволн. Вместе с тем у людей совсем не такой уж плохой слух, и дело лишь в диапазоне улавливаемых звуковых волн. К тому же не все живые существа, обитающие в этом мире, слышат в нашем понимании этого слова. Некоторые из позвоночных, например змеи, совершенно глухи; в мире безмолвия живут также черви, раки, моллюски. Иное дело зрение. Им владеет большая часть животных, хотя не у всех оно цветное и не всегда столь острое, как у человека и шимпанзе или, например, у орлов и канюков.

Если тронуть любую струну скрипки, она начнет колебаться, но частота колебаний будет различной, завися от длины, толщины и натяжения каждой из струн. Скажем, струна "а" колеблется с частотой 200 герц, а струна "б" - с частотой 65 герц. С такой же частотой колеблется воздух, приводимый в волновое движение. Достигнув уха, колебания воздуха раздражают определенные чувствительные клетки, а те в свою очередь посылают в мозг слабые электрические импульсы, воспринимающиеся им в виде звуков.

Вот у пруда пляшет рой комаров, но в тот момент, когда с железной дороги доносится пронзительный свист локомотива, весь рой, вздрогнув, тут же опускается. Можно решить, что комары услышали свисток. Но это будет поспешным суждением. Звук не обязательно слышать, его можно осязать. Совершенно глухой человек, приложив кончики пальцев к гортани другого человека, в принципе может понять его. Элен Келер была слепа и глуха. Но, обладая волей огромной силы, она сумела получить высшее образование. Более того, ей даже удалось научиться играть на органе и наслаждаться музыкой.

Комнатная муха взмахивает крыльями 320 раз в секунду, а пчела - 190.
Редкие колебания, например с частотой 16 герц, воспринимаются как звуки очень низкой тональности, как гудение. Частые же колебания воздуха мы оцениваем как пронзительные, звенящие или жужжащие. Именно такие колебания вызываются крыльями насекомых. Среди птиц этим же свойством отличаются колибри, невероятно часто взмахивающие крыльями. Вероятно, поэтому по-английски их называют "хэмминг бёдз", то есть жужжащими птицами. Ни одно другое позвоночное животное не в состоянии так часто и долго махать крыльями, у него бы начались судороги.

Комнатная муха (Musca domestica), фото насекомые фотография картинка
Комнатная муха (Musca domestica)

Муха делает в секунду сотни взмахов крыльями, и, пожалуй, можно представить, что ее нервы воспринимают в отдельности каждое волновое колебание воздуха, возникающее в полете другой мухи при каждом взмахе ее крылышек. Возможно, что она воспринимает колебания в виде звуков, хотя это и не доказано. Если осторожно прикоснуться пальцем к камертону, звучащему на очень низкой ноте, то мы почувствуем его вибрацию. Следовательно, в одно и то же время слух воспринимает колебания в виде звуков, а осязание - в виде движения.

Если, имитируя звук з-з-з-иии, направить его источник на ярко окрашенную гусеницу бражника, то, придя в неистовство, она начинает дергать головой и кончиком хвоста вправо и влево. Это движение инстинктивное, и вызвано оно стремлением избавиться от страшного врага - осы-наездницы, которая издает похожий пронзительный звук, когда вонзает в гусеницу свой длинный меч-яйцеклад, чтобы отложить в ней яйца. Бесспорно, что гусеница реагирует на звук, но мы не можем утверждать, что она его именно слышит.

"Счастливо живут цикады, ведь у них немые жены",- зло заметил древнегреческий историк и писатель Ксенофонт. И действительно, у кузнечиков и сверчков "поют" только самцы, и делают они это иначе, чем мы. Для того чтобы произвести звук, мы должны выдохнуть из легких воздух, заставляющий голосовые связки звучать. Голоса насекомых рождаются зачастую совсем в других частях туловища, например на брюшке или на ножках. Таракан музицирует, проводя лапкой по своего рода стиральной доске, которую он носит на брюшке. Кузнечики стрекочут, ведя зубчатой кромкой ножек по ребрам крыльев, так, как делаем мы, быстро проводя расческой по ребру игральной карты, заставляя ее издавать звук.

Цикады, конечно, не стали бы музицировать, если бы их не слышали другие цикады. И действительно, безмолвные самочки тотчас же устремляются к самцам, когда те начинают стрекотать. Дотошные исследователи, чтобы исключить возможность влияния на самок какого-нибудь запаха, издаваемого самцами, поместили музицирующих насекомых у микрофона, а отводную трубку положили в соседней комнате, где отдельно находились самки. И самки устремились к трубке, а не к своим суженым. Вероятно, и у них имеется орган, заменяющий им уши. Ученые тщательно его искали и обнаружили, но не на голове, как у людей и позвоночных, а на ногах. Эти "уши" представляют собой полости, обтянутые снаружи кожицей, играющей роль барабанной перепонки. Вокруг нее расположены чувствительные клетки. Как только барабанная перепонка под действием звука начинает колебаться, клетки передают раздражение, вызванное колебаниями, в мозг. То, что это действительно так, можно доказать просто и убедительно. Дело в том, что при стрекоте кузнечик, словно телеграфист, передающий азбуку Морзе, посылает отдельные, следующие через постоянные интервалы времени, звуки. Другой музыкант подстраивается таким образом, что его пение звучит в паузах выступления первого маэстро. Выходит чудесно, но лишь пока перепонки целы. Если же в них оказываются отверстия, то певцы начинают петь вразнобой, и с дуэтом покончено: они не слышат больше друг друга.

В коридоре нашей квартиры для детенышей гориллы повешены качели. Гориллята давно научились друг у друга тому, что рано или поздно начинает делать каждый ребенок, а именно: всякий раз движением тела слегка подталкивая спускающиеся качели, взмывать все выше. В зависимости от длины они качаются быстрее или медленнее, то есть длина качелей определяет частоту их колебаний. А у каждых качелей она своя, вполне определенная. И вот нашему маленькому толстяку Томасу приходится тратить больше усилий, чтобы подталкивать качели в определенном ритме. В этом и кроется тайна резонанса. Откиньте крышку фортепьяно, нажмите на педаль, чтобы ничто не мешало струнам звучать в полную силу, и громко пропойте звук любой высоты. Струна, настроенная на эту высоту звука, тихо задрожит и зазвучит. По этому же принципу действует и наше ухо, разве только "струн" в нем больше, более двадцати тысяч. В отличие от лягушек и кузнечиков, у которых барабанная перепонка, закрывающая резонаторное отверстие, находится прямо на поверхности тела, у собаки или человека она расположена в основании глубокой воронки - слухового прохода.

Фортепьянная струна колеблется с частотой 200 герц (в). Ее колебания достигают уха, попадают на барабанную перепонку, и она начинает колебаться с той же частотой. Эти колебания передаются слуховыми косточками на овальную мембрану, закрывающую вход во внутреннее ухо. Затем звуковые волны по U-образной петле внутреннего уха достигают круглой мембраны. В зависимости от частоты колебаний в резонанс входит одно из волокон, или "струн", внутреннего уха. Возникшее раздражение передается клеткой-рецептором в мозг и воспринимается там в виде определенного звука.
Для того чтобы мы могли различить голоса двух людей, находящихся в 20 метрах от нас, расстояние между ними должно составлять по меньшей мере три метра. Собака услышит их, если это расстояние сократится до одного метра, а кошка - даже в том случае, когда оно будет всего 60 сантиметров. В то же время снегирь, лишенный ушных раковин, сумеет определить, откуда доносится звук, только в том случае, если источники разделяет 8,5 метра. Итак, из всех упомянутых здесь персонажей кошке явно принадлежит первое место.

Слуховые косточки: молоточек, наковальня, стремечко, - сообщают уловленные ими колебания второй овальной мембране, закрывающей полость внутреннего уха. Внутреннее ухо - это длинный, изогнутый спиралью канал, наполненный жидкостью. Я изобразил его в виде изогнутой полукругом металлической трубки, так как он находится в неподвижных костях черепной коробки. Жидкости почти не сжимаются. Когда стремечко вдавливает мембрану в этот заполненный жидкостью канал, возникает волна сжатия. Она в свою очередь выгибает мембрану, закрывающую полукружный канал с другого конца. Таким образом, любое колебание воздуха, любой звук через барабанную перепонку передается волнами сжатия внутреннему уху. Вся полость внутреннего уха разделена продольной пленкой. От нее отходят слуховые волоски, наискосок протянутые к стенкам канала.

Длина слуховых волосков различна: если в начале канала она составляет всего одну двадцатую миллиметра, то по мере приближения к U-образной петле канала она постепенно растет и доходит до половины миллиметра. В каждом ухе примерно двадцать тысяч слуховых волосков. На рисунке они изображены в виде нескольких фортепьянных струн. Я это сделал сознательно, чтобы напомнить об идее великого естествоиспытателя Гельмгольца, который предположил, что слуховые волоски являются некоторым образом струнами, каждая их которых настроена на строго определенную высоту (или частоту) звука. В зависимости от частоты колебаний, сообщаемой барабанной перепонкой жидкости, в резонанс с колебаниями входят совершенно определенные слуховые волоски - точно так же, как в фортепьяно. Каждый слуховой волосок соединен с нервной клеткой - рецептором. Если волосок колеблется, то в соответствующей нервной клетке возникает раздражение, передающееся определенным клеткам мозга, где и воспринимается нашим сознанием в виде звука. Только поэтому мы и можем наслаждаться операми Вагнера, а волки и любые другие высшие животные - общаться меж собой.

 
 

 

Сейчас на форуме