Сигналы доходят до цели
Если летом в тихую погоду подняться на аэростате, то на высоте около километра может создаться впечатление, что ты на земле: так отчетливо слышно кваканье лягушек. А пение петухов и мычание коров без труда различают, пролетев вверх еще полтора километра. Однако ясная, безветренная погода, как известно, редкость, к тому же и при ней не бывает абсолютной тишины. Исследования показали, что в погожие дни уровень зашумленности в лесу равен 32 децибелам[2]. А начнется мелкий моросящий дождь, чуть подует ветер, и прибавится еще 13 децибел. Даже безобидный лесной ручей, который вроде бы еле журчит, создает звуковой фон. На расстоянии 30 метров он составляет 45 децибел. Раскаты же грома повышают уровень зашумленности до 90 децибел[3].
Не только явления природы повинны в отсутствии тишины. Сами животные вносят немалую лепту в это. Повышает звуковой фон птичье пение, а мощный хор кузнечиков, достигающий своего апогея в Черноморском заповеднике после 9 часов вечера, поднимает уровень зашумленности на 11 децибел. Однако тихо или очень шумно вокруг, а общаться, информировать друг друга о самом важном все равно надо. Как же ухитряются передавать свои сигналы неискаженными (иначе какой в них смысл?) животные, несмотря на многочисленные естественные помехи? В последнее время проблема эта волнует многих ученых.
Кандидат биологических наук А. А. Никольский занимается записью и анализом голосов животных не один год. На Земле сейчас обитает около четырех с половиной тысяч видов млекопитающих. Из них во всем мире магнитная лента хранит голоса 500 видов и 70 из них записаны Никольским.
Из всех этих видов Александр Александрович наиболее подробно исследовал, пожалуй, грызунов. Наблюдая за поведением малого и желтого сусликов, обитающих на территориях, где обычны сильные ветры, он заинтересовался их способом передачи сигналов об опасности. Ветер, дующий со скоростью шесть метров в секунду, — помеха достаточная. Она вызывает значительное рассеивание звуковой энергии, а сигналы сусликов достигают цели. За счет чего? Оказалось, что они состоят из серий быстро следующих друг за другом импульсов. А это означает, какой бы силы ветер ни был, уж один-то из импульсов да проскочит.
Большие песчанки живут в пустыне, в саксауловых лесах — там жарко и сухо. Но при низкой влажности высокочастотные сигналы затухают быстро. Существует одна закономерность: чем меньше животное, тем выше, тоньше у него голос. Песчанки — зверьки небольшие, следовательно, они должны были бы передавать сообщение с частотой 8 килогерц. Однако, когда проанализировали их сигнал об опасности, выяснилось, что частота его всего лишь около 2 килогерц. Так зверьки приспособились к своим условиям жизни, и их сигнал достигает цели, если даже те, кому он предназначен, находятся на большом расстоянии.
Именно низкая частота обеспечивает зеленую улицу сигналам и других, совсем уж не мелких млекопитающих, потому что по сравнению с высокочастотными они меньше «гасятся» о листву, стволы деревьев.
Птицы, обитающие в зарослях трав и кустарников, в густой листве крон, чтобы информация распространялась на нужное расстояние, преодолевая все помехи, часто повторяют свои песни, издавая их почти непрерывно. А сведения, что они находятся именно в этом месте, они передают, используя трели, которые представляют собой многократное быстрое повторение одинаковых нот.
Летучие мыши ведут себя в условиях шума иначе. Если после вылета мышей на охоту зашумленность начинает расти, их сигналы становятся более интенсивными, зверьки стараются как бы перекричать шум. Более того, длительность сигналов возрастает в три раза, увеличивается и их частота: ультразвуки становятся выше.
Каждого, кто оказывается на лежбищах северных морских котиков, поражает стоящий там гул. Но иначе и быть не может. На небольшом кусочке суши собираются тысячи животных, которых не отнесешь к молчаливым: кричат главы гаремов — секачи, кричат самки, кричат их отпрыски — щенки. Прибавьте еще сюда шум морского прибоя, и картина будет более или менее ясна. Но зато не совсем понятно другое: как животные слышат друг друга при таком гвалте?
У котиков есть один важный сигнал — предупреждающий рев. И какой бы шум вокруг ни стоял, сигнал не пройдет мимо ушей любого обитателя лежбища: крик настолько мощный, что слышен за несколько десятков метров, звучит достаточно долго, иногда полторы секунды, причем не раз повторяется. Такими же преимуществами обладают и сигналы, издаваемые самками, когда они хотят отыскать своих щенков на густо заселенном лежбище. Зовущий крик матери детеныш может услышать на расстоянии двух километров. По крику, который отличается глубокой амплитудной модуляцией, отыскивают в больших стадах своих детенышей и такие животные, как овцы и сайгаки.
Насекомые не меньше, чем звери, заинтересованы в том, чтобы их сигналы достигали цели. Кузнечики продолжают двигаться в нужном направлении, если шум громче сигналов, важных для них, в три раза. Эксперименты, проведенные на рыбах, подтвердили, что и они способны выделять сигналы, несущие полезную информацию, несмотря на помехи. Правда, защищенность этих сигналов от шума оказалась разной. Звуки, которые издают рыбы при еде или угрозе, тонут в окружающих шумах, если волнение моря достигает двух баллов. Сигналам же, посылаемым во время нереста, не страшен шторм и в четыре балла: они слышны на расстоянии 9 метров. «Дальнобойность» этих звуков объясняется их большой интенсивностью. Но только ли в этом дело? Для проверки были проведены опыты. В бассейн, где плавали стайки речных окуней и плотвы, отвесно падала с высоты струя воды, которая, естественно, создавала большой шум. Когда рыбам стали воспроизводить звуки, возникающие при питании, они смогли опознавать их, как и люди, лишь в тех случаях, если эти звуки были громче окружающих шумов. Сигналы нереста — однотонные звуки, которые раздаются через определенное время, плотва и окуни хорошо выделяли, несмотря на то, что струя воды «забивала» их.
Таким образом выяснилось, что устойчивость сигналов к помехам объясняется не только их интенсивностью, но и частым ритмичным повторением этих звуков.