Будем считать, что читатель достаточно отчетливо представляет общую схему работы технического гидролокатора. Здесь приведем лишь те сведения о биолокаторах, которые отличают их от технических систем такого же назначения.

Самыми совершенными биолокаторами обладают, по-видимому, китообразные, среди которых на первом месте стоят дельфины (Delphininae). Следует обратить внимание на характерный профиль дельфина, в частности, на его выпуклый лоб, в котором под слоем кожи расположена жировая акустическая линза. Рассмотрим схематическое устройство биолокатора дельфина. Начнем с ознакомления с морфологическим строением той части головы, в которой расположены акустические механизмы звукообразования.

Считают, что воздушные мешки и мускульная пробка собирают воду, входящую через открытое дыхало в конце вдоха; изгоняют эту воду при закрытых нижележащих сфинктерах (кольцевых мускулах-сжимателях); хранят запас воздуха и перегоняют его из мешка в мешок, чтобы издавать звуки в воде или в воздушной среде.

Голосовых связок у дельфина нет. Подача звука осуществляется за счет прогона воздуха через систему воздушных мешков-полостей, которая управляется тонкой и сложной сетью мускулатуры. Можно представить себе работу этих полостей в качестве резонаторов. Но точное выяснение роли каждого мешка в общем механизме звукообразования является трудной задачей, которая требует проведения специальных экспериментов комплексной группой исследователей, в которую должны входить как биологи, так и инженеры-акустики.

Итак, механизм звукообразования у дельфинов связан с продуванием воздуха через дыхательные пути и сложную систему воздушных полостей. Звук является результатом работы резонирующих воздушных носовых мешков и воздушных синусов в слуховой области черепа. Исследование записей работы этой газоструйной системы показывает, что дельфин-афалина может производить одновременно звуки разных типов, разного характера звучания. Так, например, если один из мешков участвует в издавании свиста, то другой мешок в это же самое время может производить щелкающий звук. Производимый щелчок возбуждает в системе воздушных синусов и полостей резонирующие частоты. За счет сокращения мышц в стенках некоторых мешков происходит изменение размеров и формы полостей-резонаторов. Таким образом частоты свиста и щелчков, вызывающие резонансы, могут изменяться. Это напоминает частотную модуляцию.

В анатомии дельфинов отмечается, что по ходу дыхательного тракта расположено большое количество очень мелких, тонких и хорошо дифференцированных мышц, которые функционируют только в период фонации – издавания звуков. Чрезвычайно сложную систему мышц, отходящих почти во всех направлениях, имеют и воздушные мешки. Это служит основанием для предположения о том, что фонация звуков у дельфинов не просто процесс продувания воздуха через резонирующие полости, а сложнейший семантико-информационный процесс артикуляции, в результате которого дельфины издают звуки общения и лоцирования окружающего водного пространства. Тонкая структура системы мышц голосового аппарата успешно функционирует и на больших глубинах при давлении в 3–4 атмосферы, об этом свидетельствуют многочисленные факты прослушивания свиста дельфинов на глубинах в 30–40 м. Косвенно это наблюдается по поднимающимся пузырькам воздуха, вырывающегося через щель клапана дыхала из верхних вестибулярных мешков при поимке дельфинов кошельковым неводом. При большом количестве дельфинов в неводе от этих пузырьков, как пишет А. Г. Томилин, вода словно вскипает.

Для доказательства роли и участия воздушных мешков в генерации сигналов исследователи пропускали воздух через каналы отрезанной головы дельфина. Полученные звуки напоминали голоса живых дельфинов. Поэтому предполагают, что эхолокационные щелкания дельфин производит с помощью трубчатых воздушных мешков, расположенных в голове.

Известны факты, когда дельфин-афалина щелкал только левыми, а свистел правыми воздушными мешками, причем мог это делать одновременно. Сделанный щелчок возбуждает в системе воздушных камер и мешков резонирующие колебания высоких частот. А так как мешки, сокращаемые мышцами, способны изменять размер и форму, то частоты свиста и щелканий меняются. Это и создает многообразие звуков.

Вообще дельфины издают и воспринимают звуковые (и ультразвуковые) колебания от сотен герц до 170 кгц. Наиболее хорошо исследованы звуки сигнализации у дельфинов. Все издаваемые дельфинами звуки можно объединить в три группы под такими условными наименованиями:

1)     «свисты» – частотой от 4 до 20 кгц;

2)     «щелканья» – высокочастотные импульсы с частотами заполнения до 170 кгц (именно эти звуки используются дельфинами для эхолокации);

3)     «кряканье» – сложный комплекс звуков, часто отдаленно напоминающих кряканье, мяуканье, лай, жужжание, вой, стоны и т. п.

У разных видов дельфинов эти 3 группы звуков могут несколько различаться как по частоте, так и по окрашенности (по сходству со знакомыми нам звуками).

У дельфинов-белобочек, по восприятию на слух человеком, А. Г. Томилин отмечает пять типов звуков, которые можно уподобить: кряканью уток, кваканью лягушки, крику кошки, свисту рябчика, писку резиновой игрушки. Аналогии эти весьма приблизительны и служат лишь для сравнения. С точки зрения биологической значимости все издаваемые дельфинами звуки можно разделить на две группы:

1)     сигналы связи для общения с сородичами и другими животными – призывы, угрозы, предупреждения и т. д.;

2)     сигналы ориентации, навигации, рекогносцировки и отыскания пищи – собственно локационные сигналы.

Наблюдения показывают, что во время поиска (например, рыбы) дельфин-афалина лоцирует окружающее пространство, производя колебательные движения головой перпендикулярно сагиттальной плоскости на угол, примерно равный 10°. Можно предположить, что таким образом дельфин-афалина осуществляет сканирование акватории. Это напоминает известный в гидроакустике метод сканирования путем поворота (вращения) антенны. Если предположение о механическом (точнее, биомеханическом) повороте характеристики направленности у дельфинов является правильным, то возникает следующий вопрос. Известно, что в современной гидроакустике часто используется электронное сканирование, при котором луч поворачивается при неподвижной антенне. Насколько возможно или невозможно подобное сканирование в биологических системах? Правда, надо учитывать, что антенные устройства современных судов настолько громоздки, что это само по себе заставляет отказаться от механического вращения антенн. Но интересно оценить и сравнить все характеристики И возможности биологического и технического локаторов.

Предыдущая глава: Виды локации животных

Следующая глава: Слуховой анализатор китообразных