Як кажани "бачать" вухами?

Як кажани "бачать" вухами?

У 1793 році італійський учений Лазаро Спалланцани виявив дивовижний факт. Він з'ясував, що два нічні літуни — сова і кажан — поводяться абсолютно по-різному, коли опиняються в абсолютно темній кімнаті. Перша навіть не робить спроб злетіти, зате друга — упевнено пурхає, неначе зір їй ні до чого. Учений остаточно переконався в цьому, коли заклеїв кажанові ока.


Через рік другий учений — швейцарець Шарль Жюран — повторив і підтвердив досліди Спалланцани. А також з'ясував дещо нове. Виявилось, що миша по-справжньому "осліпнула" лише після того, як їй залили воском вуха. Невже для орієнтації в темряві це звірятко користується слухом?


Анекдот:

"Летить кажан в темряві і зі всього розгону врізається в стіну.

Сидить внизу, почухувавши голову:


 — Млинець, я з цим плеєром коли-небудь уб'юся".

Ось тільки яким чином можна "почути" нерухому перешкоду на зразок стіни? Незрозуміло. Недаремно виведення Жюрана решта наукового співтовариства серйозно не сприйняла.

Монтегю, 1809:

"Щоб погодитися з висновками, які Жюрин черпає зі своїх дослідів, що вуха кажанів для них істотніші, ніж очі, при виявленні предметів, потрібно більше віри і менше філософського сенсу, чим можна було б чекати від зоолога-філософа, якого можна було б запитати, якщо кажани бачать своїми вухами, то чують вони своїми очима"?

Великий авторитет серед натуралістів — француз Жорж Кювье — і зовсім заявив, що експеримент Жюрина був занадто жорстокий. Мовляв, віск у вухах звіряток не просто позбавляв їх слуху, але і справляв загальне травмуюче враження, чому ті і ставали безпорадними.


Натомість Кювье висунув іншу — начебто логічнішу — гіпотезу. На його думку, кажани мають деяке шосте почуття — т.з. дотик на відстані, і здатні орієнтуватися по відбиваних від перешкод потоках повітря. Як і у випадку з "теорією катастроф"(альтернативою еволюційної теорії Ламарка), великий натураліст помилився.

Втім, з'ясувалося це лише на початку ХХ століття.

У 1912 році британський винахідник Хайрем Стивенс Максим(той самий, що створив однойменний кулемет) був, як і багато, приголомшений катастрофою лайнера "Титанік". Тоді він запропонував використати під час плавання метод ехолокації, щоб по відбитих звукових сигналах можна було б попередити зіткнення корабля з великою перешкодою на зразок айсберга. Одночасно Максим висловив думку, що, швидше за все, подібним способом користуються і кажани. Правда, він припускав, що для орієнтації ці звірятка посилають в простір інфразвуки(звуки нечутного низького регістра), які видають за допомогою помахів крил.

У 1920 році ідею Максима підтримав британський нейрофізіолог Х. Хартридж з уточненням, що "ехолот" кажана "працює", швидше, не на инфра-, а на ультразвуках(тобто в нечутному верхньому регістрі).

Проте експериментально ці припущення були підтверджені лише в 1938 році, завдяки двом співробітникам Гарвардського університету — фізикові Джорджу Пирсу і його студентові Дональду Гриффину. Пірс розробив електронний апарат, здатний уловлювати ультразвуки, а Гриффін додумався піднести до пристрою клітину з кажанами. З динаміків пролунав оглушливий тріск. Виявилось, що нічні мисливці не так безшумні, як здавалося.


Ян Линдблад "В краю гоацинов":

"Включаєш світло — негайно починають мелькати тисячі крил. І відбувається дещо несподіване: температура повітря в печері швидко піднімається від усієї цієї бурхливої діяльності! Ми чуємо тільки шелест крил, на самій же справі в підземній обителі звучить жахливий хор; добре, що частоти від 30 тис. до 100 тис. герц не сприймаються людським вухом".

Гриффін і Пірс зайнялися кажанами впритул і зробили ще немало відкриттів. Наприклад, вони з'ясували, що звірятка втрачають здатність орієнтуватися, коли їх позбавляють не лише слуху, але і можливості його видавати.

У загальних рисах "ехолокатор" рукокрилих працював так. У польоті кажан видає щонайтонші ультразвукові писки. Посланий сигнал відбивається від перешкоди, уловлюється вухами, і за часом його затримки звірятко визначає відстань до предмета. Чим ближче предмет, тим більше частоти посиланих сигналів — миша, як би, наводить "різкість".

Аналізатор ультразвуків у рукокрилих вражає своєю точністю і швидкістю обробки. По-перше, кажани повинні відрізняти свої сигнали від сторонніх звуків. По-друге, вони здатні уловити своїм звуковим "сканером" навіть проволікатиму завтовшки не більше міліметра. Та що там проволікатиму — муху, яка до того ж ще і рухається!


Дэвид Эттенборо "Життя на Землі":

"Під зведенням печери їх крутилося, безперечно, декілька сотень тисяч, ніби чорний буран. І кожна, напевно, при цьому працювала своїм сонаром. Як же їх сигнали не перетиналися один з одним, не спотворювалися, не гасилися? Яким чином тварини так швидко реагували на отримувану інформацію і уникали зіткнень при такій швидкості? Знаходячись там, своїми очима бачиш, які неосяжній складності завдання вирішує навігація за допомогою ехолокації".

Є у ехолокації і свої недоліки. По-перше, звук на великих відстанях розсіюється. Тому своє постійне житло(будь то клітина або печера) миші спочатку детально "сканують", а потім зазвичай користуються отриманою картиною по пам'яті. Наприклад, коли учені міняли розташування дверець в клітині, то звірятка деякий час за звичкою тикалися в старий вихід, поки не помічали недобре.

Також відомо, що звуки добре глушаться м'якими шорсткими поверхнями. Тому багато нічних метеликів мають волохате тільце — трудноразличимое для "сонара" рукокрилих. Можливо, з цієї ж причини кажани нерідко заплутуються в пишних жіночих зачісках.

Є у цих звіряток ще одна проблема. Якщо ви подивитеся на галерею різних видів рукокрилих в анфас, то швидше за все, вирішите, що ці страшні химери злетіли прямо з картин Босха. Навіщо кажанам великі вуха, зрозуміло. А ось навіщо їм такі потворні носи — з наростами і найхимернішої форми?


Річ у тому, що коли здобич потрапляє кажанові в рот, вона на якийсь час втрачає можливість пищати. Тому багато рукокрилих стали використовувати ніс як додатковий резонатор. Крім того, у кожного виду свій ніс і свій звук, що, погодитеся, теж важливо. Недаремно назви деяких видів дуже красномовні — щелеморд, подковонос, гладконос, копьенос і навіть складчатомордий листонос.

До речі, очки у рукокрилих хоч і маленькі, але далеко не зайві. Як би досконала не була ехолокація, за наявності світла звірятка вважають за краще покладатися і на зір. Коли в 1946 році біолог А. Кузякин випустив кажанів вдень, то половина з них почала битися в скло із сліпотою мухи. Коли ж очі їм закрили, ехолокатор заробив на повну потужність і помилятися звірятка перестали.

Далеко не усі рукокрилі мають розвинену ехолокацію. В першу чергу, це залежить від способу живлення. Найбільш складні і високочастотні сигнали видають комахоїдні кажани, що ведуть активне полювання. У менш активних подковоносов частота і довжина ультразвуку поменше. Ці миші полюють як би з "засідки" — висять на гілці і "сканують" навколишній простір у пошуках здобичі. І вже після того, як мета виявлена, кидаються за нею в гонитву.

Є серед кажанів і рибоїдні, такі, що мешкають в Південній Америці. Їх літальна перетинка до хвоста не доходить. Вона закінчується в районі колін, залишаючи пазуристі задні лапи вільними. За допомогою їх миша і ловить свою рибу. З приводу того, яку роль грає в нічній риболовлі ехолокатор, учені довго сперечалися і у результаті вирішили, що він реагує, передусім, на сплески води і риб, що виринули на поверхню.

Найслабкіші ж ехолокатори належать таким різним за способом живлення рукокрилим, як вегетаріанці і кровососи.

Але про них — в наступній статті.