В задачу биогидроакустики входит изучение морфологических и функциональных структур аппаратов звучания морских животных, их слуха, а также физических особенностей издаваемых звуков и их сигнального значения. В связи с этим биоакустика имеет прикладное значение как для современного морского промысла, так и для собственно бионики моря в части, касающейся бионических систем связи.

Экологи, изучающие взаимоотношения организма с окружающей средой, разделяют все разнообразие акустических сигналов водных животных на следующие пять групп звуков, связанных с жизнедеятельностью животных: питанием (перетирание пищи, скрежет и т. п.), обороной, брачными актами и размножением, взаимоотношением родителей и потомства (у многих животных моря эта сигнализация отсутствует за ненадобностью), групповым движением стаи.

Бионический анализ акустической сигнализации у рыб должен учитывать следующие особенности. Рыбы являются низшими представителями позвоночных. Поэтому можно было бы предположить, что их формы и способы восприятия и обработки информации о внешней среде не являются чрезвычайно эффективными. Однако все наблюдения свидетельствуют, что даже эти низшие представители позвоночных имеют настолько эффективную анализаторную акустическую систему, что многие ее механизмы могут быть заимствованы техникой.

Как показывают данные современной ихтиологии, рыбы не только воспринимают информацию и обрабатывают ее в соответствии с генетически заложенными принципами, но и переучиваются в процессе взаимодействия со средой, добиваясь больших успехов в обучении по довольно сложным программам. Звуки, издаваемые рыбами, чаще всего не направлены, а значит, могут восприниматься многочисленными врагами: более крупными сородичами-хищниками, дельфинами, ластоногими и другими. Поэтому рыбы издают в обычной обстановке биологически целесообразные звуки малой интенсивности. Громкие звуки рыбы издают редко, в таких исключительных ситуациях, как крайняя степень опасности, физическая боль, брачный поиск и т. п. Акустическая сигнализация рыб многообразна. У различных видов она может проявляться по-разному. Это зависит от многих причин, связанных с особенностями обитания, биологической необходимостью и целесообразностью внутривидового и межвидового акустического взаимодействия.

Интенсивность звуков, издаваемых разными рыбами, колеблется в значительных пределах. Звуки одних видов рыб прослушиваются на расстоянии в несколько сантиметров, других – от десятков до сотен метров. Зная особенности звучания отдельных пород промысловых рыб, опытные рыбаки, промышляющие в водах Желтого и Китайского морей и водах Малайского архипелага, научились прослушивать эти крики на довольно большом расстоянии, определяя по звукам не только видовую принадлежность рыб в районе лова, но даже и то, что делают рыбы в момент прослушивания: кормятся, движутся или готовятся к икрометанию. Естественно, что такое прослушивание рыб возможно лишь при условии штилевой погоды, когда фон моря очень невысок.

Заглядывая в недалекое будущее, можно себе представить гидроакустический комплекс оснащения судна как единый «бионический» анализатор, рецепторные Элементы которого смогут воспринимать акустические и другие сигналы среды, а центральная часть, построенная по законам формирования внутренней модели внешнего мира, будет способна производить самый тонкий анализ входных сигналов, что позволит буквально «видеть» обстановку вокруг подводного судна. Такой анализатор сможет самонастраиваться на оптимальные режимы работы с учетом изменений гидрологии района, акустической обстановки, скорости хода и т.д. Сам анализ принятых акустических, сигналов не будет ограничиваться такими простыми процедурами, как в современных гидроакустических станциях (обнаружение, взятие пеленга, определение расстояния и т. п.), а станет тонким и всесторонним логико-информационным анализом, включая сюда такие процедуры, как обнаружение с распознаванием, классификация, опознавание конкретных образов, определение сложных иерархий решающих правил и т. д. Но прежде чем такие возможности будут осуществлены, необходимы широкие бионические исследования биологических звуковых анализаторов, всех особенностей их структуры и функций. Бионические разработки, такие как скептрон, являются первым подходом к практической реализации этих идей.

Г. Лэмб остроумно заметил, что границу между физикой и физиологией можно провести у барабанной перепонки. Границу между бионикой и физиологией провести не так просто. Мы еще очень далеки от познания тонких механизмов звуковой рецепции. На данном уровне бионических исследований большой интерес представляет такое моделирование, которое производится относительно укрупненных структурных представлений феномена. Среди всевозможных механизмов звуковой рецепции относительно простым и чрезвычайно полезным является механизм звуковой локации. Как показывают многочисленные исследования, у отдельных видов животных этот механизм достиг высокой степени совершенства. Рассмотрим его подробнее.

Предыдущая глава: Гидроакустическая связь в океане

Следующая глава: Виды локации животных