Слышащие насквозь

Но вернемся к этим загадочным животным, которые не перестают удивлять ученых. «Дельфины ухитрились не только приспособиться заново к совершенно иной физической и акустической среде, но и превзошли всех животных и людей по части своих слуховых способностей», — утверждает заведующий лабораторией эволюции сенсорных систем позвоночных Института проблем экологии и эволюции имени А. Н. Северцова РАН Александр Супин.

Большую часть своих экспериментов российские биологи проводят на базе Утришской морской биостанции на Черном море. В опытах участвовали самые способные млекопитающие из дельфинариев Москвы, Санкт-Петербурга и Ялты, а также специально выловленные животные (их затем выпускали обратно в море).

«Мы регистрируем потенциалы электрической активности тех нервных структур, которые участвуют в обработке звуковых сигналов, — рассказывает кандидат биологических наук, старший научный сотрудник института Владимир Попов. — Чтобы узнать, слышит или не слышит дельфин пробный сигнал, мы считываем электрическую активность мозга животного. При воздействии звука одновременно возбуждается множество клеток, и продуцируемые ими электрические потенциалы складываются в довольно мощный сигнал, который называется вызванным потенциалом (ВП)».

Вызванный потенциал можно зарегистрировать, присоединив электрод к поверхности головы животного. Специалисты используют маленький металлический диск, который с помощью присоски крепится на голове дельфина. Животное помещается в специальные носилки с прорезями для плавников и слегка погружается в воду. Дельфин быстро привыкает находиться в таком положении, не испытывает дискомфорта и ведет себя вполне спокойно в течение полутора часов. Процедура считывания электрической активности совершенно безвредна и безболезненна. Если после подачи звука прибор регистрирует вызванный потенциал, значит, слуховая система животного реагирует на посылаемый звуковой сигнал. Если величина ВП падает, звук воспринимается с трудом, на пределе возможностей. Если ВП не зафиксирован — скорее всего животное звук не слышит.

В отличие от человека дельфин способен обнаруживать подводные предметы с помощью эхолокации. Животное издает определенный звук и анализирует эхо, возникающее при отражении его от окружающих предметов. Так животные получают точные сведения не только о расположении предметов, но и об их размере, форме, материале. Это позволяет дельфину представить объект, может быть, даже точнее, чем с помощью зрения. Дельфин, например, с закрытыми глазами может находить пищу не только днем, но и ночью, определять глубину дна, близость берега. Благодаря своим физико-химическим свойствам водная среда как канал передачи информации имеет ряд особенностей: скорость распространения акустических колебаний примерно в пять раз превосходит таковую в воздухе. В силу неоднородности воды по температуре, солености, насыщенности кислородом акустические сигналы могут распространяться непрямолинейно.

Звуковые волны дельфины посылают точно направленно. Жировая подушка на челюстных и межчелюстных костях и вогнутая передняя поверхность черепа действуют как звуковая линза и рефлектор: они концентрируют сигналы, генерируемые воздушными мешками, и в виде звукового пучка направляют их на определенный объект. В процессе эволюции дельфины разработали свою систему сигналов.

Специалисты Института проблем экологии и эволюции имени А. Н. Северцова утверждают, что дельфины обладают уникальным даром — звуковидением. «Когда онианализируют эхо, отраженное от каких-то предметов, их слух становится аналогом зрения, — рассказывает Владимир Попов. — Но возможности их звуковидения гораздо глубже и обширнее, чем у зрения, которым может похвастаться человек. Так как звук проходит через ткани тела и отражается от внутренних органов, то дельфин может как бы »просвечивать« живые существа, попадающие в зону его эхолокатора, как рентгеном. Он способен видеть, что происходит внутри рыбы или другого дельфина. Для дельфина звуковое просвечивание окружающих организмов — занятие вполне обыденное».

Механизм звуковидения сложен, но вполне понятен. Известно, что световые лучи способны проходить через полупрозрачную среду (стекло, жидкости, кристаллы) и отражаться от нее. Звуковой луч действует так же, как световой, но для него оказывается доступным гораздо больший спектр предметов. Есть даже такая теория, что дельфины с помощью своих гидролокационных способностей «видят», что у человека есть такие же легкие, как и у них самих. Якобы поэтому дельфины признают людей родственными существами и относятся к ним очень дружелюбно.

У  дельфинов внешний слуховой проход очень узкий и к тому же заросший — как родничок на голове у младенца. Точно ориентироваться по звуку в воде или в воздухе дельфинам помогает то, что их «внутренние уши» надежно изолированы от костей черепа и звуковые колебания, поступающие слева или справа, могут восприниматься независимо друг от друга. Дельфин способен определить расположение источника звука с погрешностью всего в 1 угловой градус! Владимир Попов, изучая слуховые особенности дельфинов, пришел к следующему выводу: «По всей видимости, в ходе эволюции у дельфина появился еще один оригинальный канал, посредством которого он тоже воспринимает звуки, а именно нижнечелюстной. На нижней челюсти дельфина есть тонкая пластинка, через которую звук проникает в слуховые рецепторы. Этим дельфин уникален, поскольку, кроме него, ни одно животное не может похвастаться сразу двумя слуховыми каналами».

Ухо человека слышит звуки в диапазоне от 20 до 20 тысяч колебаний в секунду. Кошки и собаки улавливают звуки до 25 тысяч колебаний в секунду. Дельфины, как удалось доказать российским ученым, воспринимают звуки с максимальной для всех живых существ частотой — 150 тысяч колебаний в секунду! К тому же дельфины способны слышать звуки, мощность которых в 10-30 раз ниже доступных слуху человека.

Но чтобы ориентироваться в пространстве с помощью слуха, мало их слышать. Нужно еще уметь отличать один звук от другого. Звуковые колебания непостоянны, они имеют особенность изменяться со временем: то усиливаются, то ослабевают, то вообще затухают. Слуховая система должна успевать отслеживать эти быстрые изменения звука, и чем лучше она это делает, тем она совершеннее. Слух человека позволяет различать интервалы времени между звуками в пределах не более одной сотой секунды (10 мс). Дельфины же различают интервалы в десятитысячные доли секунды (0,2-0,3 мс). Что касается чувствительности, минимальная интенсивность звука, который может услышать в абсолютной тишине ухо здорового человека, — десять в минус пятнадцатой степени ватт. У дельфина звуковая чувствительность выше — десять в минус шестнадцатой степени ватт.