Акустические сигналы
Акустические сигналы
О том, как общаются животные с помощью запаха, уже говорилось. Но есть и другие органы чувств, которые решают эту же задачу — слух и зрение.
Людей, которые привыкли изъясняться с помощью голосовых связок, не очень-то удивляет, когда они слышат, как кричат животные. А разнообразие этих криков поистине бесконечно. Тут и свист, и рев, и кваканье, и визг, и стрекотание, и вой…
Подсчитали, что только у собаки около тридцати разных звуков: рычание, визг, поскуливание и лай всевозможных оттенков и тембров. У волка — двадцать выражающих эмоции звуков, у петуха — пятнадцать, у галки — около дюжины, у грача — столько же, а у гуся — двадцать три.
У певчих птиц их тоже немало. У зяблика советские орнитологи насчитали более двадцати криков: пять из них передают информацию об окружающей обстановке, девять предназначены для «семейного» пользования в период гнездования, «семь имеют опознавательное значение и семь относятся к ориентировке в пространстве».
Куда более разнообразный репертуар у южноамериканской птицы кариамы — 170 звуков!
А вот у обезьян лексикон не очень богат. У низших обезьян — 15–20, у высших (шимпанзе, например) — от 22 до 32 звуков.
Даже крокодил, тварь, по общему мнению, очень тупая, может по-своему, по-крокодильи, разговаривать.
В экспериментальной лаборатории Музея естественной истории в Нью-Йорке жили четыре крокодила. Совершенно случайно узнали: если ударить в стальной рельс недалеко от крокодилов, они начинают рычать. Надуваются, подняв вверх головы, и, втягивая живот, исторгают из глотки мощный рев. Он похож на боевой клич, потому что крокодилы сейчас же бросаются друг на друга.
Ну хорошо, а какую роль при этом играют рельсы? Оказывается, некоторые из них звучат в той же октаве, что и рев крокодилов.
Самки крокодилов закапывают яйца в песок или в кучу гнилых листьев, нагребают сверху еще и ил. Маленькие крокодильчики извещают мать о своем появлении на свет негромким хрюканьем: «Юмф, юмф, юмф». Крокодилиха сейчас же разгребает кучу и выпускает малышей на волю. Потом ведет их к воде, а сама все время «квохчет» по дороге: «Юмф, юмф, юмф», чтобы они не потерялись.
Слух в жизни многих необщественных насекомых играет не меньшую роль, чем запах (известно 10 тысяч видов поющих насекомых). Особенно много их среди прямокрылых (кузнечики, саранча, сверчки) и у цикад. Если внимательно прислушаться (с помощью приборов) к однообразному, казалось, стрекотанию этих насекомых, то можно различить в нем такие нюансы, тона и ритмы, что звуки, издаваемые кузнечиками, цикадами и им подобными, можно смело сравнить с пением птиц.
Музыкальный инструмент у всех прямокрылых — две зазубренные, трущиеся друг о друга поверхности их хитиновой «кожи». Кузнечики, например, стрекочут, потирая одним крылом о другое. На левом крыле у них «смычок», на правом — пластиночка, по которой они водят «смычком».
У саранчи «скрипка» устроена иначе. У нее два «смычка» — задние ножки. Бедра у них зазубренные. Саранча трет ножками о крылья, и они звучат.
«Уже давно известно, что самцы прыгающих прямокрылых своим пением привлекают самок. Геген в 1910 году показал, что кузнечик может вызвать свою самку „по телефону“. Если подставить ему, когда он стрекочет, микрофон, который передает вызов через громкоговоритель, установленный в другом помещении, то самка подлетит к громкоговорителю и попытается даже проникнуть в него» (Реми Шовен).
Найдены и другие насекомые, самцы которых привлекают самку своей песней. Выяснен и характер самих песен. Все их можно разделить на пять групп: призывная песня самца, призывная песня самки, песня «обольщения», используемая самцами в непосредственной близости от самки, песня угрозы (тоже привилегия самцов) и звуки беспокойства, свойственные как самцам, так и самкам.
Выяснилось и вот еще что: призывная песня самцов сверчков привлекает не всех самок, а только неоплодотворенных. Оплодотворенные самки на нее не реагируют. Подсчитано число характерных песен у сверчков. У некоторых их целая дюжина. Китайцам такое пение нравится, и они разводят особенно многоголосых сверчков.
Песню угрозы самец сверчка исполняет, когда услышит стрекотание другого самца. Владелец территории идет навстречу чужаку. Если сверчки равных рангов, происходит драка. Если же нет, то сверчок более высокого ранга поет громче и чаще соперника. А последний отвечает серией нерешительных приглушенных стрекотаний или вовсе умолкает. Тогда устрашающая песня победившего сверчка постепенно переходит в песню призыва.
Цикады — самые замечательные музыканты из насекомых. Некоторые из них семнадцать лет в образе личинок проводят в молчании под землей, чтобы, выбравшись в последние недели жизни из заточения, огласить окрестные леса оглушительным стрекотанием. Живущие в тропиках цикады так громогласны, что песни их не уступают пронзительному свистку паровоза. Голоса других звучат визгливо, как циркулярная пила.
Поют только самцы. (Установлено, однако, что у европейских цикадок поют и самки, но так тихо, что без особой аппаратуры услышать их нельзя.) На нижней поверхности первого сегмента брюшка самцов есть пара выпуклых пластинок — цимбал. Когда цикада поет, сильные мышцы быстро притягивают цимбалы к телу насекомого, а затем отпускают и вновь притягивают. Цимбалы вибрируют (шестьсот колебаний в секунду!) и производят звук, сила которого нам уже известна.
В некоторых странах (в Японии, Китае, Индонезии и даже во Франции) цикад, как канареек, держат в клетках и наслаждаются их пением. Древние греки тоже любили цикад, утверждая, «что сами Музы обучили этих насекомых столь дивному искусству». Но римляне терпеть не могли.
В тропиках живут цикады, поющие хором. И у хора свой дирижер, он всегда запевает первым. Через некоторое время присоединяет к нему свой голос и другой самец — «аккомпаниатор». А затем уже запевают все цикады в округе. Если дирижер замолчит, то скоро смолкает и хор. Но, когда умолкнет «аккомпаниатор», хор продолжает петь.
Если тронуть легонько струну, она начнет колебаться и звучать. Чем чаще вибрирует струна, тем выше тон звука. А чем больше размах ее колебаний, тем он громче.
Точно так же и крылья насекомых, вибрируя в полете, жужжат на разные голоса. Если бы мы умели махать руками не менее быстро, чем они крыльями, то «жужжали» бы при ходьбе. Но даже наши самые подвижные мускулы едва ли могут сокращаться более, чем девять-двенадцать раз в секунду. Мышцы же насекомых за то же время сотни раз поднимут и опустят крылья.
У каждого вида насекомых свой тон жужжания: это значит, что крыльями они машут с разной быстротой. С помощью новейших электронных приборов установили: у комаров крылья колеблются 300–600 раз в секунду (у некоторых и 1000 раз!), у осы за то же время делают 250 взмахов, у пчелы — 200–250, а то и 400, у мухи — 190, у шмеля — 130–170, у слепня — 100, у божьей коровки — 75, у майского жука — 45, у стрекозы — 38, у саранчи — 20, а у бабочки — 5–12. Ее жужжания мы не слышим, потому что это уже инфразвук, к которому наше ухо глухо.
Ученые, рассматривая эту таблицу, подумали: а ведь неспроста у каждого насекомого свой код жужжания. Наверное, крылья, помимо своего основного назначения, несут и другую службу, ту, что у нас выполняет язык: информационную.
И это действительно так. Крылья насекомых — аппарат не только летательный, но и телеграфный. И сходство здесь не в одном лишь жужжании.
У комаров сигнал сбора — особое гудение крыльев. Насекомые тучами летят туда, откуда оно слышится. Комариных самцов особенно привлекают звуки с частотой 500–550 колебаний в секунду: в таком же темпе трепещут крылышки их подруг. Даже когда вокруг очень шумно, комары слышат эти сигналы. Ведь у них есть акустические селекторы и усилители: тонкие, длинные волоски на усиках. Они вибрируют в унисон с колебаниями той определенной частоты, с которой комариные самки машут крыльями. Раскачиваясь в такт с ними, волосики-камертоны передают обслуживающим их слуховым нервам информацию о звуках, которые в данный момент интересуют комаров.
Электротехники жалуются, что высоковольтные трансформаторы часто бывают забиты мошкарой. В гибели насекомых виновато романтическое влечение к прекрасному полу: многие трансформаторы гудят, оказывается, в унисон с комариными самками — это и губит введенных в заблуждение комаров-самцов.
Но когда комар, спасаясь от занесенной над ним карающей десницы царя природы, набирает третью скорость, его мотор жужжит совсем в другом тоне, чем на комариных гулянках. И этот звук служит сигналом тревоги для других комаров.
Даже исполненный хором комариный писк не идет ни в какое сравнение с громким треском крыльев стартующей или приземляющейся саранчи. Когда она набирает высоту и летит по прямой, то шумит меньше.
Дарвин писал о патагонской саранче: «Шум от их крыльев был подобен грохоту устремляющихся в бой колесниц». Говорят, что даже из кабины самолета слышно гудение крыльев приземляющейся вместе с ним саранчи.
Человеку этот мощный гул миллиардов трепещущих крыльев говорит о приближающейся восьмой казни египетской, от которой ничто не спасет. Для саранчи же он — сигнал к полету. «Все в воздух!» — вот что значит на языке самых прожорливых насекомых свист ветра, рассекаемого их крыльями.
Глухая саранча, у которой залеплены воском уши на брюшке, не проявляет никакого желания присоединиться к своим сородичам, отправляющимся в дальнюю путь-дорогу. Словно и не видит, что стая улетает. Но саранча не глухая снова и снова взмывает в небо, забывая о еде и об отдыхе, как только услышит переданную через громкоговоритель магнитофонную запись шума крыльев стартующей саранчи…
В 1959 году был изобретен прибор-шпион, который подслушивает разговоры пчел и передает их пасечнику в виде такого, например, предупреждения: «Пчелы поговаривают о бегстве. Отсаживай рой, пока не поздно!»
Пчелы, как и комары, не всегда жужжат одинаково. Когда они летят налегке или деловито собирают нектар, порхая с цветка на цветок, крылья у них работают в одном ритме. Но, возвращаясь в гнездо с тяжелой ношей, прибавляют обороты своему «двигателю», и он «воет» на самых высоких нотах. Поэтому пчелы, охраняющие входы в улей, издали услышав эту сирену, впускают пчел-сборщиц без всякого осмотра: ведь грабитель не вносит в дом добро, которое хотят украсть. Пчел же, прилетающих без груза — они гудят басовитее — внимательно обнюхивают и осматривают: свои ли это?
Потревоженные пчелы жужжат совсем иначе, чем во время мира. И это тоже сигнал тревоги и всеобщей мобилизаций.
И перед роением наполняют улей особенным гулом. Изобретатели электронного шпиона сконструировали его так, что как только загудит готовый к вылету рой, реле прибора срабатывает и в доме пасечника звенит звонок.
Доктор Эш, ученик Карла Фриша, установил, что пчелы, исполняя виляющий танец, жужжанием своих крыльев дополнительно поясняют, где искать медоносы. Эти сигналы напоминают «трескотню велосипедного мотора». Если мотор гудит примерно полсекунды, то до цветов, богатых нектаром, лететь двести метров. И чем громче трескотня, тем выше качество найденной пищи.
Разнотонным шумом крыльев пчелы отдают и приказы другого содержания. Однажды экспериментаторы стали свидетелями забавной сценки. Они заставили кружиться в улье электронную модель пчелы. Рядом с ней маленький динамик воспроизводил записанный на пленку трескучий аккомпанемент танца.
Сначала все шло хорошо: пчелы пытались понять робота. Но вдруг набросились на него и «убили». Вся модель была истыкана пчелиными жалами. Оказывается, особым треском крыльев сборщицы попросили электронную пчелу выдать из зобика пробу нектара, чтобы по его запаху точнее определить, на каких именно цветах искать медовое сырье. Но автомат тупо жужжал одно и то же: «Двести метров, двести метров, двести метров…» Пчелы решили, наверное, что имеют дело с идиотом, и расправились с ним на манер спартанцев. Впредь искусственные пчелы исследователя «были более осмотрительны».
Люди не обращают внимания на изменчивые интонации крылатой речи насекомых. Но сами насекомые, их враги и друзья прислушиваются к ним внимательно. Поэтому и «овцы в волчьих шкурах» — беззащитные мухи, подражающие окраской пчелам и осам, подделывают и свое жужжание, настраивая его на более высокие тона. Тогда только это обманывает врагов, и те не трогают шестиногих мимов, принимая копии за оригиналы.
Самцы некоторых видов плодовой мушки дрозофилы, неизменного подопытного животного генетических лабораторий, ухаживая за самками, тоже поют серенады взмахами крыльев. В полете они колеблются 200 раз в секунду. И столько же колебаний создают свадебную песню самца.
Ухаживают дрозофилы-самцы за самками довольно церемонно. Приманив самку своим «песнопением», самец сначала ласково гладит и постукивает лапками по брюшку самки. Затем ходит вокруг нее, трепеща крыльями, и они говорят о желании соединиться с ней в законном браке. Если самка отвергает по той или иной причине самца, несмотря на галантное ухаживание, она громко жужжит, и самец, смутившись, удаляется.
Первым, кто заметил, что трепыхание крыльев у насекомых служит средством общения друг с другом, был изобретатель пулемета X. Максим. Это был очень пытливый, любознательный человек. В 1878 году X. Максим установил фонари для освещения «Гранд юнион отеля» в Нью-Йорке. Сеть была присоединена к трансформатору, из которого неслись звуки, похожие на жужжание крылатых насекомых. Как-то вечером он увидел, что вокруг трансформатора вилось целое облако комаров. Это удивило Максима. Он внимательно рассмотрел пойманных комаров и был поражен, что все вьющиеся вокруг трансформатора насекомые — самцы. Он узнал их по перистым усам (у самок усики не ветвятся и похожи на палочки с немногими небольшими волосками).
И в последующие дни, как только начинал работать трансформатор, со всех ближайших мест к нему слетались комары. X. Максим решил, что в усиках комаров заключены органы слуха, а к трансформатору они летят потому, что его гудение похоже на жужжание крыльев самки.
X. Максим, чтобы лучше видеть, перенес эксперимент в комнату. Здесь он воспользовался камертоном, настроенным в унисон с жужжанием самки. Когда он ударял по камертону, тот начинал имитировать «голос» самки. Самец, посаженный невдалеке, услышав звучание, сейчас же разворачивался к камертону, поднимал усики, прислушиваясь и определяя, откуда идет звук.
«Научный журнал не принял сообщения об этих экспериментах, посчитав их слишком примитивными, и поэтому X. Максим опубликовал свои данные в виде письма в газету „Таймс“» (Р. Бертон.)
Теперь доказано, что X. Максим был прав: действительно комар слышит усами.
Из всех земноводных жабы и лягушки наиболее крикливы. Голоса их, усиленные мешками-резонаторами, которые вздуваются в углах рта или на горле, слышал каждый. Но слышат ли их сами крикуны? Еще сравнительно недавно среди ученых велись споры: глухие земноводные или нет. Теперь установлено, что не глухие, хотя и слышат хуже, чем звери и даже рыбы.
«При всем том структура звукового сигнала у земноводных гораздо сложнее, чем у поющих насекомых: может изменяться не только частота, но и тембр, зависящий от пропорции обертонов, а также длительность индивидуальных позывных и количество повторений. Наиболее четкие реакции вызываются обычно последним свойством, а не частотой колебаний и не тембром сигнала» (Реми Шовен).
Кваканье лягушек и жаб служит разным целям: здесь и призыв, обращенный к самке, и предостережение сопернику, и, возможно, звуковой «маяк», указывающий самкам направление к пруду, в котором они из года в год размножаются.
Все эти звуки произносятся с закрытым ртом, и все лягушки в округе, услышав этот крик, прыгают в воду.
Как и некоторые насекомые, лягушки поют хором (как он звучит, объяснять не приходится). Некоторые ученые считают, что в этом хоре есть и свой дирижер, как у цикад. Но наблюдения показали, что самая громогласная лягушка или жаба не вожак и запевала. И вообще вожаков у земноводных нет, нет и иерархии.
Зато некоторые из них поют дуэтом (например, квакши, древесные лягушки). Иногда присоединяет к ним свой голос и третий певец, получается довольно слаженное трио, они поют, «сохраняя строгую очередность, и каждый издает свою, отличную от других ноту».
В главе о территории мы уже говорили о пении птиц, исполняемом для охраны своего ревира и привлечения самки.
Криком предупреждают птицы друг друга об опасности. Как только взрослый дрозд подает сигнал тревоги, сейчас же его птенцы (даже однодневные!) замолкают, перестают пищать и затаиваются в гнезде.
Птенцы чайки в такой же ситуации припадают к земле.
Когда чайки сменяют друг друга на гнездах, они заявляют о своем намерении не только приподношением травинок и веточек, но и особым криком. Если партнер и после этого не сходит с гнезда, то сменяющий родитель просто силой сгоняет его с яиц и садится сам. У многих птиц есть звуки, которые означают примерно следующее: «Уступи мне место на гнезде!»
Нам кажется, что крики всех чаек, крачек, гусей, уток и прочих звучат однаково. Но, как видно, это не так.
Крачки, самец и самка, насиживают яйца по очереди. Примерно через час они сменяют друг друга. Над птицей, сидящей в гнезде, кружатся сотни других крачек. Она не обращает на их крики никакого внимания. Но стоит еще издали и даже негромко подать голос ее партнеру, она сейчас поднимает голову и высматривает его. Иногда крачка даже дремлет на яйцах, закрыв глаза, но сразу же пробуждается, как только вдалеке раздастся возглас супруга.
Птицы различают по голосу и своих птенцов. Когда исследователи рисовали сажей на их спинах и головах лишние пятна, так что внешность птенцов сильно менялась, родители, увидев своих загримированных отпрысков, сначала очень удивлялись. Готовые прогнать прочь своих детей, становились в угрожающие позы. Но стоило птенцу слегка пискнуть, как картина менялась: родители успокаивались, уже безо всякого сомнения принимали в лоно семьи перекрашенных птенцов.
Звуковые сигналы, которыми обмениваются родители и дети, у птиц разнообразны. Тут и крики тревоги, о которых мы уже знаем, и сигналы сбора, призыв к корму или просто выражения ласки и удовольствия. Курица квохчет по-особенному, когда приглашает цыплят следовать за собой. Отставший цыпленок писком зовет мать. Она возвращается назад и активно ищет малыша. Но если отставшего цыпленка накрыть прозрачным колпаком, она увидит его, но равнодушно пройдет мимо, так как не слышит писка.
«Призыв к еде» не только своих птенцов, но и взрослых сородичей замечен у некоторых птиц, например у чаек и уток. Если чайка найдет немного еды, она съедает ее молча, а когда еды много, характерным криком сзывает других чаек разделить с ней трапезу.
«И у птиц, и у млекопитающих сигналы тревоги всегда пронзительны, резки и либо длительны, либо многократно повторяются. Крики угрозы не так пронзительны, но тоже резки, как, например, рычание собак (кстати, лишь немногие знают, что воробьи в аналогичных случаях тоже издают весьма странный звук, похожий на рычание). Песни призыва, исполняемые родителями, звучат обычно нежно, на низкой частоте, и повторяются» (Реми Шовен).