Бабочка, летучая мышь, сова

Когда мы говорим: "природа - изобретатель", "природа - инженер", "природа обогнала технику", мы, разумеется, знаем, что такие выражения всего лишь метафоры и понимать их следует в переносном смысле. В природе нет ни изобретателей, ни институтов, ни бюро изобретений. Природа слепа, но жизнь упорна и неистребима. Подчиняясь законам эволюции, совершая бесчисленное множество ошибок и проб, принося в жертву миллиарды жизней, создает она инженерные шедевры.

К их числу можно по праву отнести и органы звуколокации летучей мыши. В них все отвечает своему назначению, все целесообразно, все устроено так, чтобы каждая летучая мышь, чтобы вся стая совместно живущих летучих мышей, весь вид могли выжить и продолжать род.

Но можем ли мы утверждать, что, с точки зрения техники локации, летучие мыши достигли абсолютного совершенства?

Нет.

Природа, законы эволюции "позаботились" о том, чтобы органы эхолокации летучих мышей не были абсолютно совершенными. Если бы органы звуколокации какого-нибудь из видов летучих мышей достигли абсолютного совершенства, этот вид вымер бы, оставшись без пищи. Выжить и существовать могут только такие виды летучих мышей, локаторы которых не настолько хороши, чтобы совершенно безошибочно ловить добычу, и в то же время достаточно хороши, чтобы мыши могли прокормиться.

Это утверждение подкрепляют и опыты. В лабораториях летучих мышей приучают ловить мучных хрущаков, которых выбрасывают в воздух с помощью катапульты. Не всякий раз мышам удается обнаружить и схватить добычу, примерно в 25 случаях из 100 их постигает неудача.

Законы эволюции справедливы для всего живого, и природа позаботилась не только о летучих мышах, но и об их жертвах. И у них в ходе борьбы за существование постепенно выработались способы защиты от летучих мышей.

Совсем недавно ученые провели исследования одного из видов ночных бабочек и обнаружили у них орган, который выполняет ту же самую роль, что и локатор защиты хвоста, устанавливаемый на самолетах. Этот орган предупреждает бабочку о приближении летучей мыши. Самолетный локатор устроен значительно проще, чем локаторы других типов. "Локатор" бабочки совсем примитивен. И ученые особенно внимательно изучают его в надежде, что хотя бы в данном случав им удастся полностью понять, как он работает, и изучить тем самым процессы переработки информации и управления в живом организме. По существу, это даже не локатор, это орган слуха. Но в отличие от органов слуха других животных, он предназначен исключительно для того, чтобы слышать локационные импульсы летучих мышей. Больше он ни на что не годится. Именно потому, что этот орган решает всего лишь одну задачу, он так прост.

Два уха бабочки расположены по бокам головогруди, примерно там, где она переходит в брюшко. Уши представляют собой небольшие углубления, закрытые снаружи барабанной перепонкой. В каждом ухе содержится всего лишь две нервные клетки, реагирующие на звуковые колебания. Нервные волокна от обеих клеток каждого из ушей соединяются с примитивной центральной нервной системой бабочки. С помощью электронных приборов ученые исследовали электрические импульсы в нервных волокнах этих клеток. Вот что им удалось выяснить.

Бабочка слышит звуки в диапазоне частот от 10 до 100 тысяч колебаний в одну секунду, но она не различает высоты звуков. Все они кажутся ей одинаковыми и отличаются только громкостью. Слух у бабочки никудышный, по чувствительности он почти в сто раз уступает слуху человека. Правда, бабочки слышат ультразвуки, которых человек не воспринимает.

Но даже и такого несовершенного слуха достаточно, чтобы бабочка могла слышать летящую в ее направлении мышь на расстоянии до 30 метров.

Клетки в ушах бабочки имеют неодинаковую чувствительность. По нервному волокну одной клетки импульсы идут в центральную нервную систему только при воздействии довольно громких звуков. По нервному волокну другой клетки импульсы идут и под воздействием тихих звуков. Нервные импульсы, идущие от чувствительной клетки, как бы предупреждают бабочку: "Внимание. Появилась мышь!" Импульсы, идущие от клеток, реагирующих только на громкие звуки, видимо, означают сигнал близкой опасности: "Она близко! Спасайся!"

Скорость полета бабочки значительно меньше, чем у мыши. Но зато бабочка начинает слышать летучую мышь несколько раньше, чем та может обнаружить свою жертву. Поэтому если бабочка будет улетать от мыши по прямой, у нее есть шансы спастись только в том случае, когда мышь еще находится на пределе слышимости. Но когда мышь близко, полет по прямой будет наверняка гибелен для бабочки: мышь настигает ее.

И бабочка, воспринимая локационные импульсы с помощью всего лишь четырех нервных клеток (по две в каждом ухе), действует по-разному, чтобы уйти от преследования. Подобно летчику, получившему сигнал от локатора защиты хвоста, она либо на полной скорости старается улететь от мыши, либо совершает сложные маневры в воздухе.

Надо только помнить, что летчик действует сознательно, а бабочка имеет очень примитивную центральную нервную систему, и все ее действия - это безусловные (врожденные) рефлексы. Их несколько типов и в зависимости от громкости локационного импульса мыши "включается" тот или иной рефлекс.

Чтобы выяснить поведение бабочек, услышавших локационные импульсы, ученые провели весьма простой опыт. На поляне они установили на высокой стальной мачте громкоговоритель, способный излучать ультразвуки. Ученые даже не старались точно воспроизводить локационные импульсы летучих мышей. Они подводили к громкоговорителю простые электрические импульсы постоянной ультразвуковой частоты и наблюдали за бабочками, фотографируя их полет.

Те бабочки, которые не имеют ушей, не реагировали на ультразвуковые импульсы. Но поведение бабочек, имеющих уши, было настолько целесообразным, их маневры настолько быстрыми и неожиданными, что каждый раз приводили ученых в изумление.

Бабочки, оказавшиеся в момент подачи ультразвука близко к громкоговорителю, совершали такие действия: они либо падали к земле, сложив крылья, либо "пикировали", ускоряя свое движение энергичными взмахами крыльев. Некоторые бабочки маневрировали иначе: делали резкие повороты в вертикальной либо горизонтальной плоскости и даже совершали еще более сложные смешанные движения.

Но если в момент подачи звука бабочка была далеко от громкоговорителя или же звук специально делали слабым, она летела прочь от громкоговорителя. Правда, это бывало лишь в том случае, когда она находилась на одной высоте с громкоговорителем. Если же бабочка была выше, то она круто взмывала вверх, стремясь выйти из луча локационного "прожектора".

Взглянув на снимки, вы можете увидеть, как охотится мышь и спасается бабочка. На снимках видны следы полета бабочки и мыши. Длинный размытый след - это путь, по которому летела мышь; короткий след - путь, по которому летела бабочка, совершая "фигуру высшего пилотажа". На одном снимке видно, что бабочке удался маневр, и она спаслась. На другом запечатлена охота, удачная для мыши: там, где следы бабочки и мыши пересеклись, мышь схватила свою жертву.

Совсем недавно (исследования еще не закончены) ученые узнали о другом виде ночных бабочек, которые, спасаясь от летучих мышей, ведут себя довольно странно. Они тоже могут совершать "противомышьи маневры", но если все же мышь настигает их, то они начинают издавать очень частые ультразвуковые импульсы.

Чтобы выяснить роль этих импульсов, их записали на магнитофон и стали воспроизводить в лаборатории, когда мыши ловили выбрасываемых из катапульты мучных хрущаков. И оказалось, что, если такие импульсы издавать непосредственно перед тем, как мышь собирается схватить хрущака, то она не сделает этого и резко свернет со своего пути. Другие ультразвуки и просто громкий шум не пугали мышь и не мешали ей, она хватала хрущака.

Объяснить, почему звуки, издаваемые этими бабочками, отпугивают, а может быть, путают мышей, ученые пока не смогли.

В авиации нечто подобное применяется уже давно. Если самолет попадет в луч вражеского локатора, автоматически включится специальный прибор, который будет излучать в сторону локатора мешающие радиосигналы. Локатор начнет работать неправильно, и самолет в это время скроется.

Прежде чем закончить рассказ о летучих мышах, надо ответить на два вопроса, которые, наверное, возникли у многих читателей.

Первый вопрос - о совах. Как они охотятся на летучих мышей, если мыши могут ориентироваться в полной темноте, а совы - нет?

Действительно, совы довольно удачно охотятся на летучих мышей, но не в полной темноте. К тому же, охотясь за летучими мышами, совы полагаются не столько на зрение, сколько на слух. Слух у них великолепный. Более того, он великолепно приспособлен для такой охоты. Ведь летучая мышь не может лететь молча. Она должна непрерывно издавать локационные звуки. Этим она демаскирует себя. Бабочки, услышав локационные звуки, стараются улететь от мыши, а совы - догнать.

Сова

Видимо, летучие мыши не имеют никаких органов, подобных локатору защиты хвоста, а услышать сову в полете трудно даже летучей мыши. Сова может быть, единственная птица в мире, которая летает совершенно бесшумно; ее крылья в полете не издают никаких звуков.

И второй вопрос. Воспользовались ли инженеры тем, что уже удалось узнать об органах локации летучих мышей?

Прежде всего, надо еще раз повторить: органы звуколокации летучих мышей изучены еще недостаточно хорошо. Самое главное - работу слуховых центров мозга, методы переработки информации - еще только предстоит изучить и понять. Но тем не менее кое-что уже сделано. Совсем недавно появились сообщения о создании ультразвукового прибора-поводыря для слепых. Сперва был сделан опытный прибор. Он был очень громоздкий, величиной с чемодан, в котором можно было бы упаковать тысячи летучих мышей. Но для практической проверки принципа действия прибора это не было помехой. Убедившись, что прибор может помочь слепым, инженеры создали теперь довольно портативный прибор, размером со средний транзисторный приемник. Его удобно держать в руке. Насколько хорош этот прибор, насколько полезным он будет для слепых, покажет время.