Живые локаторы океана, стр. 27
Достаточно ли имелось оснований, чтобы предположить наличие у дельфинов «акустических глаз» и голографического принципа звуковидения? Я думаю, что бионики немного поторопились. Советские биоакустики, тщательно рассмотрев возможность голографического восприятия дельфином окружающего мира, полностью отвергли такую возможность. Для того чтобы «акустический глаз» был не слишком подслеповатым, его сетчатка должна иметь огромное количество рецепторов. Между тем и в коже, и в стенках воздушных мешков их приходится в среднем около 100 на 1 см?. Чтобы осуществить достаточно тонкий анализ, сетчатка с подобной плотностью рецепторов должна иметь размер порядка 10 м?! «Акустический глаз» должен иметь гигантские размеры и по другой причине.
Локаторы китообразных в основном используют зондирующие посылки из акустических волн длиною 2–5 см. По сравнению со световыми это волны-гиганты. Чтобы ими пользоваться, нужно иметь глаз соизмеримой величины.
Приемная часть эхолокатора должна регистрировать не только сам факт прихода звуковой волны, но и частоту звуковых колебаний. Кожные рецепторы человека могут воспринимать колебания лишь в пределах 200–300 в секунду. Механорецепторы дельфинов, видимо, способны воспринимать и ультразвуки, но вряд ли могут осуществлять их анализ.
Следующее возражение против существования акустической «сетчатки» состоит в том, что место для нее выбрано весьма неудачно. Лобная часть головы – это район, где генерируются локационные посылки. Их интенсивность в миллион раз больше, чем сила ответного эха. Чтобы его улавливать, звуковые рецепторы должны быть очень чувствительными, настроенными на восприятие самых слабых звуков. Для них собственная локационная посылка должна звучать оглушительно громко, как для нас пушечный выстрел под самым ухом. От такого воздействия человек на некоторое время (пусть всего на несколько секунд), глохнет. Дельфины производят не менее 20–40 «пушечных» выстрелов в секунду. Беспрерывная канонада не позволит пользоваться звукоприемником. Он просто не будет успевать восстанавливать свою работоспособность. Ведь эхо тоже возвращается 20–40 раз в секунду. Звукогенератор и звукоприемник должны быть полностью друг от друга изолированы. Только в этом случае эхолокатор сможет надежно работать. Кроме того, эти рецепторы должны непрерывно «слышать» лишь лобовое сопротивление воды, разное при различной скорости движения животных. Звуковые приемники – те же механорецепторы, только неизмеримо более чувствительные.
Таким образом, ни кожа, ни воздушные мешки не способны быть приемниками эхолокатора. Может быть, как предполагают некоторые физиологи, сам мозг непосредственно вслушивается в беспрерывно доносящееся эхо? Но и эту теорию нельзя считать научно обоснованной. Она свидетельствует лишь о незнании ее авторами механизмов обработки мозгом поступающей в него информации. Мозговой анализ – процесс многоэтапный. В клетках коры больших полушарий, заподозренных в голографии, осуществляется последний этап анализа информации, поступившей в мозг. Сами они, как и остальные нервные клетки организма, на любое воздействие – электрическое, химическое, механическое – способны ответить лишь возбуждением. Дифференцированно воспринимать внешние воздействия они не могут. Все чувствительные клетки, что бы они ни воспринимали – свет, звук, запах, тепло, давление, растяжение – у всех животных нашей планеты, от самых примитивных до человека включительно, построены по одному типу.
Они имеют чувствительную ворсинку, состоящую из двух осевых фибрилл и девяти опорных. Ворсинка эта собственно и является чувствительным элементом. Ничего подобного клетки мозга не имеют и для восприятия эха не годятся. Итак, при всем желании поучиться у природы топографическому звуковидению приходится констатировать, что подобных изобретений она не запатентовала. Мы можем быть спокойны, плагиата с нашей стороны не было: топографический принцип обработки информации, изобретенный человеком, обладает патентной чистотой.
Возможно, читатель сочтет, что патентный поиск проведен недостаточно широко. Действительно, исследования только разворачиваются. Киевские ученые добрались наконец и до китов-гигантов. У кашалота было обнаружено огромное количество мелких пузырьков размерами от горошины до голубиного яйца, устилающих заднюю внутреннюю стенку вертикально расположенного воздушного мешка. Пузырьки чрезвычайно богато иннервированы. Сделав эту интересную находку, ученые первым делом вспомнили дрееровские кожные сосочки и посему нарекли открытую ими пузырьковую ткань «сетчаткой» кашалота.
Вероятно, подобное обилие пузырьков с большим количеством нервных клеток и может обеспечить необходимый минимум чувствительных элементов. Но все остальные сомнения, по-видимому, остаются в силе. Кроме того, нужно еще доказать, что пузырьковая ткань – не следствие воспалительного процесса, не посмертное изменение тканей и что она имеется у всех без исключения животных. До этого еще далеко, хотя бионики уже удовлетворенно потирают руки. В силу профессиональной направленности ума им трудно поверить, что человек что-то мог придумать совершенно самостоятельно, а не воспользовался готовой выдумкой природы.
Верхом на волне
Проводя рекогносцировку окружающего пространства, дельфины трудятся в поте лица. Им приходится следить за судьбой каждой локационной посылки, а это задача не из легких. Локационный импульс, отразившись от подводного объекта, так изменяется, что самому творцу импульса немудрено и ошибиться, не признав это эхо своим. Между тем именно изменения локационных посылок и рассказывают дельфину обо всем, что творится в мире.
Ученых, изучающих эхолокацию животных, давно интересует вопрос, какую информацию несут на своих спинах звуковые волны, какую часть этой информации и с какой степенью точности может уловить дельфин. К числу основных параметров звуковых волн относится их частота колебаний, амплитуда и фаза. Чтобы составить представление о частоте колебаний, необходимо уметь оценивать время. Его измерение давно интересовало человечество. Вероятно, жрецы с незапамятных времен умели достаточно точно оценивать время. Первый специальный прибор для отсчета времени – солнечные часы – был изобретен в Египте, видимо, еще в 15 веке до нашей эры.
Для разовых измерений человек придумал песочные и водяные часы. Лишь двадцать с лишним веков спустя появились часы с зубчатыми колесами, приводимые в движение грузом.
Современный тип часов был создан благодаря открытию Галилеем изохронного эффекта маятника. Но сам Галилей вполне удовлетворялся водяными часами, которые так отрегулировал, что ему могли бы позавидовать владельцы современных хронометров. С развитием мореплавания нужда в точных часах сильно возросла. Определить долготу местности можно было только при наличии хронометра. Впервые достаточно надежный инструмент был сконструирован в Англии сравнительно недавно – в 1751 году. С тех пор часы, хронометры, секундомеры продолжали совершенствоваться и в настоящее время достигли удивительной точности.
У высших животных чувство времени развито очень хорошо. Китообразные не являются исключением. Имея где-то в «жилетном кармане» достаточно точный хронометр и обладая способностью проследить судьбу своих локационных посылок, дельфинов не может не «интересовать», сколько времени путешествуют они, прежде чем вернутся эхом обратно. Зная скорость распространения звука в воде нетрудно узнать расстояние до объекта, на который натолкнулась локационная посылка.
Чтобы выяснить, с какой точностью работает секундомер дельфина, ученые придумали десятки специальных приемов.
Чаще всего использовались косвенные методы. Один из них состоял в следующем. В бассейн к дельфину опустили две пластинки, расположив их параллельно друг другу. Из любопытства или по природной осторожности животное начинало их изучать, облучая потоком локационных импульсов. Каждый из них, наткнувшись на переднюю пластинку, частично от нее отражался, частично, пройдя насквозь и напоровшись на вторую, отражался и от нее. Таким образом, каждая локационная посылка возвращалась к дельфину в виде двойного эха. Чем больше было расстояние между пластинками, тем продолжительнее оказывался интервал между отраженными импульсами. Выработав условный рефлекс и понемножку меняя расстояние между пластинками, можно выяснить, с какой точностью животные оценивают величину интервалов. При расстоянии между пластинками, равном 10 см, после частичного отражения звука от первой пластинки вторая его часть, проникшая за пластину, должна покрыть еще 10 см. Только теперь возникает второе эхо. Однако, пока звук преодолевал расстояние между пластинками, первое эхо успеет убежать на те же 10 см.