Роберт Бертон - Чувства животных

• Название: Чувства животных
• Автор: Роберт Бертон
• Издательство: Мир
• Жанр: Биология
• Год: 1972

Живо написанный и очень хорошо иллюстрированный очерк о работе органов чувств животных в связи с их поведением. Автор умело сочетает высокий научный уровень с доступностью изложения. Незаметно, без напряжения он вводит читателя в курс сложнейших исследований, теорий и гипотез, в основе которых лежат современные методы изучения поведения животных.

Книга предназначена для широких кругов читателей-неспециалистов, для преподавателей и учащихся средней школы. Может оказаться полезной для студентов биологических факультетов, а также для инженеров, физиков, математиков, занимающихся проблемами бионики и нейрокибернетики.

---

Не все мелкие животные живут в таких местах, где можно легко спрятаться от сов в густом подлеске. Некоторые обитают в пустынных или полупустынных местностях, где трудно найти укрытие. Замечательная особенность многих мелких пустынных животных, таких, как слоновая землеройка, африканский тушканчик и кенгуровая крыса, обитающая в сухих местностях на западе США и в Мексике, состоит в том, что у них очень большие барабанные полости, образованные куполообразными косточками, которые расположены позади нижней челюсти и окружают среднее ухо. Эта особенность характерна также и для более крупных обитателей пустыни, например для антилопы мендес, живущей в глубинных районах пустыни Сахара. Уже давно предполагали, что такие большие барабанные полости связаны с наличием острого слуха. Некоторые опыты, проведенные на кенгуровых крысах, очень четко показали, что и в самом деле эти животные обладают хорошим слухом, который предупреждает их о приближении врагов.

Кенгуровая крыса — и не кенгуру, и не крыса. Это небольшое животное, которое похоже на мышь и одновременно очень напоминает кенгуру. У нее большие и сильные задние лапы, с помощью которых она прыжками передвигается по земле, используя для поддержания равновесия свой длинный хвост. Кенгуровая крыса — ночное животное; в темноте она выходит на поиски пищи (зерна), которую собирает в защечные мешки и уносит про запас в свою нору.

Зоологи изучали кенгуровую крысу главным образом из-за ее способности питаться сухой пищей и обходиться без воды, но нас интересуют ее большие тонкие как бумага ушные кости, которые образуют полость среднего уха. Две эти полости по объему даже больше, чем мозг животного. Внутри барабанной полости обнаружены некоторые из тех приспособлений, обеспечивающих повышенную чувствительность, которые имеются и в ухе сипухи: у кенгуровой крысы большая барабанная перепонка, а стремечко плотно примыкает к очень маленькому овальному окну. Сравнение площадей барабанной перепонки и овального окна показывает, что среднее ухо усиливает звуки почти в сто раз.

Большой объем барабанной полости у кенгуровых крыс также повышает чувствительность их уха. Это было проверено на анестезированных животных, в улитку которых аккуратно вводили маленькие электроды. Затем на крыс воздействовали звуками различной частоты и с помощью электродов регистрировали кохлеарные микрофонные потенциалы. Было обнаружено, что кенгуровые крысы проявляют особую чувствительность к звуковым колебаниям частотой от 1000 до 3000 Гц. Когда барабанные полости чем-нибудь заполняли, чувствительность ушей сразу резко падала, хотя крысы продолжали реагировать на звуки того же диапазона частот.

Следовательно, большие барабанные полости должны улучшать слух кенгуровой крысы. Причина этого, по-видимому, заключается в том, что при нормальных размерах среднего уха колебания барабанной перепонки ослабляются из-за давления воздуха в расположенной позади нее барабанной полости. Если барабанная полость мала, то барабанная перепонка, вдавливаясь в полость, быстро создает в ней повышение давления, которое противодействует этому движению, а если барабанная полость велика, такого противодействия нет и барабанная перепонка может свободно колебаться. Это особенно справедливо в отношении звуков низкой частоты. Низкочастотные колебания вызывают наиболее сильные колебания барабанной перепонки, а именно к колебаниям низкой частоты более всего и чувствительны кенгуровые крысы, что отличает их от большинства других мелких млекопитающих, воспринимающих лучше всего звуки выше 3000 Гц.

Следующий этап этих экспериментов заключался в том, чтобы выяснить, имеет ли какое-нибудь значение для кенгуровой крысы чрезвычайно высокая чувствительность ее уха к звуковым колебаниям. Достаточно ли оно чувствительно, чтобы предупредить животное о появлении хищников? Кенгуровые крысы ведут ночной образ жизни; следовательно, их смертельными врагами являются ночные хищники. В пустынях США это совы и гремучие змеи. Поэтому были проведены эксперименты, подобные ранее описанным опытам с сипухой и мышью, но на этот раз кенгуровых крыс заставляли вступать в единоборство с сипухой и гремучей змеей. Оба хищника могут охотиться в темноте: сипуха, как было доказано, с помощью слуха, а гремучая змея — воспринимая тепло, излучаемое телом жертвы. Сначала кенгуровую крысу помещали в клетку с совой. Пользуясь красным светом, которого не видят крысы, можно было наблюдать сцену охоты в «полной темноте». Оказалось, что при каждом нападении совы кенгуровая крыса отпрыгивает в сторону. Это было захватывающее зрелище: когда сипуха вот-вот должна была схватить ничего, казалось бы, не подозревающую кенгуровую крысу, крыса быстро подпрыгивала и приземлялась в 25…30 см от того места, где она только что находилась, предоставляя сове хватать лишь землю. То же самое происходило и при нападении змеи. Наконец, чтобы доказать, как важны для кенгуровой крысы такие большие барабанные полости, проводили следующий опыт: эти полости заполняли пластилином, и кенгуровые крысы теперь до последнего мгновения так и оставались в полном неведении о грозящей им опасности.

Предстояло решить еще один последний вопрос. Перья сов имеют мягкие опахала, так что эти птицы летают бесшумно. Как же в таком случае кенгуровая крыса обнаруживает сову? Когда проводились описанные выше эксперименты, включали магнитофон, установив максимальное усиление. Тщательный анализ записи показал, что, когда сова нападает на свою жертву, слышится слабый шуршащий звук с частотой до 1200 Гц. Змея при нападении также производит звуки частотой до 2000 Гц. Эти частоты относятся к тому диапазону, в котором наиболее чувствительно ухо кенгуровой крысы, хотя их интенсивность настолько мала, что она соответствует пределу чувствительности магнитофона.

Итак, в процессе эволюции сипуха выработала способ обнаруживать свою жертву и скрывать свое присутствие. Ее жертвы научились прятаться или выработали способы быстрого обнаружения опасности. Однако ни в одном случае эти способы не являются совершенными: иногда мышь слишком медлительна, а иногда сове приходится поголодать, так что между хищником и жертвой существует некое равновесие.

ГЛАВА 3 Узнавание по звуку

Жужжание пчелы и стрекотание кузнечика — привычные звуки теплого дня — для нашего уха представляют собой просто приятные голоса лета. И в самом деле, до недавнего времени казалось, что в жужжании пчелы не больше смысла, чем в шуме самолета. Но исследования показали, что звуки, которые производят своими крыльями некоторые насекомые, являются жизненно важным средством общения. К примеру, они могут служить элементами брачного поведения, а у пчелы жужжание, создаваемое крыльями, делающими до 200 взмахов в секунду, может усиливать значение хорошо известного «виляющего» танца (гл. 7) и нести какую-то информацию о местонахождении источника нектара. Другие насекомые производят звуки более сложными способами. Стрекотание кузнечиков и сверчков также является брачной песней, но насекомые производят эти звуки при помощи трения ногой по зубчатому краю крыла или посредством трения крыльев друг о друга.

Трудно представить себе, что такие сравнительно примитивные животные, как насекомые, получают удовольствие от ухаживания и особенно от «песен»; однако ритуал ухаживания — это не только способ, с помощью которого животные разного пола находят друг друга, а зачастую и приводят друг друга в состояние готовности к размножению, но также и гарантия того, что животное спарится только с особью своего вида, а не с представителем какой-либо родственной формы. Эти факторы так же важны для насекомых, как и для птиц и млекопитающих, однако значение их в поведении стало ясным только после создания аппаратуры для «подслушивания» звуков, издаваемых насекомыми.

Поскольку животные издают звуки, кажется вполне вероятным, что они должны уметь их воспринимать, т. е. у них должны быть органы слуха. В настоящее время известно лишь несколько видов насекомых, у которых найдены органы слуха; возможно, по мере дальнейшего исследования эти органы будут найдены и у других насекомых. Строение органов слуха насекомых очень разнообразно: от простых волосков, выступающих из твердого покрова насекомых и прикрепленных своим основанием к отдельной сенсорной клетке, до весьма сложных структур, напоминающих уши позвоночных. Однако сходство в этом случае лишь внешнее. Не совсем верно говорить об ухе насекомых, поскольку такое «ухо» функционирует иначе, чем ухо позвоночных, и чувствительно к другим свойствам звука.

В начале этого века наши знания обогатились данными энтомолога Регена, который проводил эксперименты со сверчками. Посадив самца под стеклянную чашку, он обнаружил, что находящиеся поблизости самки не обращали на него никакого внимания, хотя он был хорошо виден. Однако, когда звуки, издаваемые самцом, передали по телефону, самки собрались вокруг громкоговорителя. Таким образом, самок привлекал звук, а не вид самца. Эти опыты позволили в какой-то степени выяснить физиологические механизмы слуха сверчков. Оказалось, что воспроизводимые громкоговорителем звуки привлекали самок даже тогда, когда были сильно искажены и человеку казались совершенно непохожими на стрекотание сверчка. Другие насекомые также обладали способностью распознавать звуки, ничего не означавшие для человека.