Стежкою легенд - Ігор Іванович Якимушкін

А. П. Кузякін дійшов висновку, що органи звукової орієнтації кажанів «годні майже повністю замінити зір, а органи чуття… не відіграють ніякої ролі в орієнтуванні, і звірятка в польоті ними не користуються».

За кілька років до цього американські вчені Д. Гріффін і Р. Галамбас застосували іншу методику для вивчення засобів орієнтування кажанів.

За допомогою електротехнічної апаратури вони зуміли виявити й дослідити фізичну природу звуків, що їх видають кажани. Вводячи особливі електроди у внутрішнє вухо піддослідних звірят, установили також, якої частоти звуки сприймають їхні органи слуху.

Цю проблему заходилися вивчати й інші дослідники. І ось яких висновків вони дійшли.

З точки зору фізики будь-який звук — це коливання, що хвилеподібно поширюється в пружному середовищі. Звуки, які видають тварини, виникають унаслідок коливання голосових зв'язок, напнених на зразок своєрідних струн у гортані тварини. Зв'язки надають коливального руху прилеглим часточкам повітря. Далі звук поширюється у вигляді повітряних хвиль, що розходяться на всі боки.

Що більше коливань робить за секунду тіло, яке коливається (чи пружне середовище), то вища частота звуку. Найнижчий людський голос (бас) має частоту коливань близько вісімдесяти разів на секунду, або, як кажуть фізики, частота його коливань дорівнює вісімдесяти герцам. Найвищий голос (наприклад, сопрано південноамериканської співачки Іми Сумак) має близько тисячі чотирьохсот герц.

У природі й техніці відомі звуки ще вищої частоти — сотні тисяч і навіть мільйони герц. Рекордно високий звук у кварцу — близько одного мільярда герц! Потужність звуку кварцової платівки, яка коливається в рідині, в сорок разів перевищує потужність звуку мотора літака. Та ми не можемо поглухнути від цього «пекельного гуркоту», бо не чуємо його. Людське вухо сприймає звуки з частотою коливань лише від шістнадцяти до двадцяти тисяч герц. Більш високочастотні акустичні коливання прийнято називати ультразвуками — саме їхніми хвилями кажани «обмацують» місцевість.

Ультразвуки виникають у гортані кажана. Адже гортань своєю будовою нагадує звичайний сюрчок: випущене з легенів повітря вихором летить через нього — виникає «свист» дуже високої частоти, до сімдесяти тисяч герц (людина його не чує).

Кажан може періодично затримувати потік повітря через гортань. Потім воно з великою силою вихоплюється назовні, ніби викидається вибухом. Тиск повітря, що проноситься через гортань, удвічі більший, аніж у паровому котлі. Непогане досягнення для тварини вагою вісім-двадцять грамів.

У гортані кажана збуджуються короткочасні високочастотні звукові коливання — ультразвукові імпульси. За секунду їх буває від п'яти до шістдесяти, а у деяких видів навіть від десяти до двохсот імпульсів. Кожен імпульс-«вибух» триває усього дві-п'ять тисячних часток секунди.

Короткочасність звукового сигналу — дуже важливий фізичний фактор. Лише завдяки йому можлива точна звукова локація, тобто орієнтація за допомогою ультразвуків.

Від перешкоди, розміщеної від звірка на відстані 17 метрів, відбитий звук повертається приблизно за 110 секунди. Коли звуковий сигнал триватиме довше за 110 секунди, то його луна, відбита від речей, розміщених на відстані ближче 17 метрів, сприйматиметься органами слуху тваринки одночасно із основним звучанням.

Але ж саме за проміжком часу між кінцем посланого сигналу і першими звуками луни кажан інстинктивно одержує уявлення про відстань до речі, яка відбила ультразвук.

Тому звуковий імпульс такий короткий.

Радянський учений Є. Я. Пумпер 1946 року зробив дуже цікаве припущення, яке добре пояснює фізіологічну природу звукової локації. Він уважає, що кажан кожен новий звук видає відразу після того, як почує луну попереднього сигналу. Таким чином, імпульси рефлекторно йдуть один за одним; подразником, що викликає їх, править луна, яка сприймається вухом. Що ближче кажан підлітає до перешкоди, то швидше повертається луна, і, отже, частіше звірятко випускає нові «крики» звукової локації. Нарешті при безпосередньому наближенні до перешкоди звукові імпульси починають іти один за одним надзвичайно швидко. Це сигнал небезпеки! Кажан інстинктивно змінює курс польоту, ухиляється від напрямку, звідки відбиті звуки надходять занадто швидко.

Дійсно, досліди показали, що кажани перед стартом видають за секунду лише п'ять-десять ультразвукових імпульсів. У польоті видають їх частіше — до тридцяти. При наближенні до перешкоди звукові сигнали йдуть іще швидше — до п'ятдесяти-шістдесяти разів на секунду. Деякі кажани під час полювання на нічних комах, наздоганяючи здобич, видають навіть двісті імпульсів на секунду.

Звуколокатор кажанів — дуже тонкий навігаційний «прилад»: він може запеленгувати навіть мікроскопічно малу річ діаметром усього 0,2 міліметра! Але дальність його дії не велика: у звичайних наших кажанів, як звикле, біля одного метра.

Живий ехолот в дії.

Проте в останні роки у деяких видів рукокрилих відкрито, так би мовити, потужні звуколокатори, спроможні попереджати тваринку про перешкоди, віддалені на шість-вісім метрів. Це кажани — підковоноси. Деякі з них водяться на півдні нашої країни — в Криму, на Кавказі, в Середній Азії. Підковоносами їх названо за скульптурні нарости на писку у вигляді шкірястої підкови, дивної форми гребенів і зморщок. Нарости не пусті прикраси: це своєрідні «антени», які скеровують звуковий сигнал і сприймають його луну. Деякі дослідники твердять, що носові отвори підковоноса лежать у центрі складної системи акустичних рефлекторів, роль яких виконують згадані шкірясті рельєфи.

Підковоноси видають ультразвук не ротом, як наші звичайні (гладконосі) кажани, а носом. Звукові імпульси, що їх вони видають, відрізняються куди більшою (двадцять-тридцять разів) тривалістю. Принцип звукової локації у підковоносів, очевидно, інший, ніж у гладконосих кажанів. Про відстань до речей вони, мабуть, судять не за тривалістю проміжку між звуковим імпульсом і луною, а за силою відбитого звуку: од віддаленіших речей луна менш гучна, аніж від ближчих.

В Африці знайдено кажанів, які, очевидно, поєднують обидва принципи звукової локації. Віддалені речі вони «обмацують» тривалішими звуковими імпульсами, а ближчі —