В. Р. Протасов, И. Д. Никольский "Голоса в мире безмолвия"

В. Р. ПРОТАСОВ И. Л. НИКОЛЬСКИЙ

ГОЛОСА
В МИРЕ
БЕЗМОЛВИЯ

ВОДА — ХРАНИТЕЛЬНИЦА
ЗВУКОВ

КАК РЫБЫ СЛЫШАТ

ЯЗЫК БЕЗ СЛОВ — ЯЗЫК
ЭМОЦИЙ

О ПРАКТИЧЕСКОЙ ПОЛЬЗЕ
ИЗУЧЕНИЯ РЫБЬИХ
«ГОЛОСОВ» И СЛУХА

САМОДЕЯТЕЛЬНОМУ
ОХОТНИКУ ЗА ПОДВОДНЫМИ
ЗВУКАМИ

ИЗДАТЕЛЬСТВО
«ПИЩЕВАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ»

МОСКВА 1969

639.3 : 534.7

Рецензент Б. П. Мантейфель

Редактор Л. И. Воробьева
Художник Е. Ф. Капустин
Худож. редактор В. В. Водзинский
Техн. редактор Н. И. Полуехина
Корректор Т. Т. Талдыкина

3-17 4
113-69

Клев..!
Произнесите это магическое слово за спиной рыбака, и вы заставите его обернуться, как если бы позвали по имени.
Клев — это желанная пора для рыболова. В рыбной ловле успех зависит больше, пожалуй, от удачи, чем от знаний и опыта.
...Лодка остановилась посреди заводи. Рыбак деловито повозился возле какого-то ящичка, похожего на прибор. Удилища лежали рядом наготове, но рыбак их не трогал. Он опустил в воду короткий цилиндр, затем надел наушники и насторожился. Эту операцию странный рыболов проделывал в разных местах водоема, пока не остановился на одном. Здесь, наконец, его удочки опустились над водой, и вскоре...
— Что за фантастика? — недоуменно перебивает нас читатель. Увы, дорогой читатель, это скорее похоже на воспоминание. Рыбакам Юго-Восточной Азии, Африки и других стран давно была известна способность рыб издавать звуки, и они умело использовали ее для поиска рыбы. Правда, в нашем примере рыболов-спортсмен пользуется современными портативными приборами — гидроакустическими приемниками.
Сегодня «голоса» рыб, о которых некогда слагали легенды, стали фактом науки, становятся достоянием практики. Общение животных — одна из интереснейших проблем современной биологии. Не зная «языка» животных, трудно постичь все оттенки и всю сложность их поведения. С другой стороны, разобравшись в сущности и деталях разнообразных форм биологической связи, мы как бы обретем рычаги управления поведением животных. А это ключ к решению важнейших научных и хозяйственных задач.
Книга знакомит читателя главным образом с акустическим «языком» рыб. Она рассчитана, в первую очередь, на аквариумистов и рыболовов-спортсменов, среди которых немало истинных любителей и знатоков рыбьего царства. В книге содержится ряд практических советов и выдвигаются идеи по использованию звуков в практике аквариумного дела и любительского рыболовства.
Рыба не только лакомый и полезный продукт. Это объект разнообразных биологических исследований. Поэтому главная задача книги — удовлетворить любознательного читателя, пробудить в нем интерес к научным наблюдениям у домашнего аквариума и на природе. С этой точки зрения, авторы рассчитывают также на союз с юным читателем, чей живой интерес к неизведанному способствует нередко выбору профессии. И пусть не всякий станет биологом, главное — на всю жизнь сохранить уважение к живой природе и интерес к многообразию ее свойств.

1 раздел

ВОДА — ХРАНИТЕЛЬНИЦА
ЗВУКОВ

Некоторые думают: звук — это то, что мы слышим. Верно, но не вполне. Достаточно напомнить, что органы слуха некоторых животных и приборы, сработанные руками человека, регистрируют «неслышимые» звуки.
На море штиль. Нет ни малейших признаков ухудшения погоды. Царит солнце и беспечность. Но почему же медузы и некоторые прибрежные рыбы уплывают подальше в открытое море? Оказывается, их чувствительные воспринимающие органы «услышали» зловещий «голос моря» — верный признак надвигающегося шторма. «Голос моря» — это неслышимые нами звуки очень низкой частоты, порядка 6 герц, так называемые инфразвуки. Их порождает ветер, гуляющий на гребнях штормовых волн. Благодаря тому, что скорость распространения звука значительно превосходит скорость бега волны, а звуки низкой частоты очень слабо поглощаются, «голос моря» распространяется на большие расстояния. Медузы, некоторые рыбы и, возможно, другие морские беспозвоночные воспринимают его и заблаговременно выходят из прибойной зоны: одни в открытое море, другие на сушу.
Широко известно, что летучие мыши и дельфины могут издавать и воспринимать акустические сигналы в ультразвуковом диапазоне частот порядка 50000 — 150000 герц (герц равняется 1 колебанию в секунду). Звук столь высокой частоты обладает свойством распространяться направленно. И вот с помощью своеобразного органа животное излучает импульсы ультразвуковых колебаний и, воспринимая отраженный сигнал, не только фиксирует отдаленный предмет, но и «ощупывает» его величину, форму, структуру, даже плотность!
Непревзойденной среди животных способностью отыскивать рыбу с воздуха владеет один из видов рыбоядных летучих мышей. Ультразвуковым лучом летящая мышь пронзает воду до определенной глубины. Стоит лучу «натолкнуться» на рыбу, как слух мыши немедленно фиксирует изменения в информационном содержании эхосигнала. Слух животного настолько чувствителен, что оценивает отраженный от объекта звук, ослабленный по сравнению с первоначальным, каким он вышел из гортани хищницы, в миллион раз.
Об ультразвуковых излучениях у рыб до сего времени нет подтверждающих это явление достоверных сведений. Зато рыбы «разговаривают» на тех же частотах, на которых звучит человеческая речь и музыка.
Итак, существа, которые украшают наши водоемы (и — что поделать! — нередко разнообразят наш стол), используют ту же гамму звуков, что и мы.
Возникновение и распространение звука всюду обусловлено одними и теми же качествами среды: плотностью и упругостью. В безвоздушном пространстве, в вакууме, звук замирает, едва слетев «с губ» источника А воздух и вода вполне отвечают условиям звукопроводящей среды. Правда, этим их сходство ограничивается.
Вода более чем в 7500 раз плотнее воздуха. Следовательно, вода как среда обладает целым рядом особенностей, которые совершенно необходимо учитывать при изучении звуков рыб.
Самые последние исследования биологов, касающиеся электрических сигналов, источником которых служат не электрические рыбы, наводят на мысль, что мы еще далеко не все знаем о проводящих свойствах воды.
Кто не искал глазами в небе реактивный самолет! Звук только-только долетел до нас, мы вскидываем голову, а самолета уже не видно. Запоздал звук.
Давайте вообразим, что некий аппарат способен перемещаться под водой со скоростью реактивного самолета и что вода прозрачна, как воздух. Возможен ли под водой звуковой эффект, подобный вышеописанному? Нет. Ведь скорость звука в воде в 4,5 раза выше его, скорости в воздухе — 1440 м/сек. Совсем наоборот: мы услышали бы звук до того, как увидели сам аппарат.
С понижением температуры воды скорость звука несколько падает. Напротив, по мере увеличения давления, т. е. с глубиной, скорость звука возрастает.
Зимой при подледном лове дальность обнаружения источника звука увеличивается по сравнению с летним периодом. Это не трудно понять, если учесть два обстоятельства. Во-первых, зимой вода у поверхности, подо льдом, холоднее, чем на глубине. Это связано с довольно необычным свойством воды как физического вещества увеличивать плотность с повышением температуры вплоть до плюс 4°. Так что холодные поверхностные слои воды не смешиваются с более теплыми глубинными массами. Летом же поверхностные слои воды прогреваются, а с глубиной температура падает.
Второе обстоятельство связано с эффектом искривления звукового луча к зоне, где скорость распространения звуковой волны наименьшая. В условиях реки или озера это слой с более холодной водой. Поэтому, прорубая в ледяном панцире лунку, полезно помнить, что подводные обитатели слышат вас достаточно хорошо и далеко (впрочем, искушенные рыболовы это знают).
В морских и океанических глубинах с явлением отклонения звукового луча связан другой чрезвычайно интересный эффект сверхдальней проводимости звука. Как установлено океанографическими исследованиями, термометр, опускаемый в пучину океана, отмечает падение температуры с глубиной. На определенной глубине (в Атлантическом океане где-то на глубине 1200 м) она достигает минимума. Скорость звука, следовательно, на этой глубине также достигает наименьшего значения в сравнении с соседними зонами. Глубже скорость звука будет, однако, постепенно расти уже в связи с увеличивающимся давлением. Вот тут-то и уготована ловушка для звуковых волн. Концентрируясь в слое, где их скорость наименьшая, волны, точно зажатые в трубе, могут распространяться на огромные расстояния без особого ослабления. Этот слой носит название подводного звукового канала. Взрыв глубинной бомбы малого калибра, произведенный в русле этого канала, через час регистрировали глубоко погруженным гидрофоном на расстоянии 5000 километров. В свое время американцы осуществили так называемый «проект Вигвам» — взорвали атомную бомбу в Тихом океане на большой глубине. Подводный канал доставил сейсмическим станциям, расположенным на Тихоокеанском побережье США, эхо взрыва, отраженное берегами Китая и Японии.
Вот почему не фантастично предположение об интереснейших приспособительных особенностях дальнего звукового общения и сигнализации у глубоководных рыб. Абсолютный мрак, господствующий в морских пучинах, затрудняет ориентацию и общение посредством зрения. Свечение некоторых подводных организмов не может иметь решающего значения: у многих глубоководных рыб глаза атрофированы. Уильям Биб, который в 30-х годах прославил науку и свое имя рекордным спуском в батисфере на глубину свыше 900 метров, так изложил свои наблюдения: «Еще глубже глаз не улавливает, а ум отказывается словами определять цвета. Солнце побеждено, краски изгнаны до тех пор, пока человеческое существо не проникнет сюда и не пронзит желтым электрическим лучом пространство, которое оставалось бесконечно черным в течение биллионов лет». Сильное развитие осязательных отростков также не может заменить зрения в силу ограниченного применения и ничтожной «дальнобойности». Остается допустить, что слух наряду с боковой линией и хеморецепцией играет решающую роль в обмене информацией и получении ее из внешней среды.

Наблюдения показывают, что обитатели пучин сравнительно немногочисленны и рассеяны они в Мировом океане так, что возникают затруднения во встрече противоположных полов одного вида или поиске пищи. Интересно в связи с этим, что у некоторых видов рыб (например, глубоководный удильщик) самец ведет паразитический образ жизни на теле самки, особенно часто наблюдаемый в период оплодотворения икры. Самка кормит двоих, зато производство потомства обеспечено.
Ну, а в ином случае, как дать знать затерянному во мраке сородичу, что настала пора нерестовых игр? Нетрудно вообразить, какие возможности для общения глубоководных рыб заложены в зоне естественного подводного «кабеля». Быть может подводный «эфир» заполнен «позывными» различной частоты и интенсивности и поиск осуществляется «настройкой» слуха на эти сигналы. Отнюдь не исключена ультразвуковая эхолокация в целях ориентации и поиска добычи, по крайней мере, условия среды благоприятствуют ее развитию. Для биоников глубоководные носители локаторов и иных систем связи представляют немалый интерес. Однако не надо забывать, что предположение, пусть даже вполне реальное, не есть еще открытие или же достоверный научный факт. Поиск продолжается.
Особо обращаем внимание читателя на то, что здесь мы сталкиваемся с явлением сверхдальнего распространения звуковых волн. Но мы знаем, как мала «дальнобойность» звука, даже из мощного источника, в воздухе. Практически — немногие километры. Поэтому в технике дальняя связь в атмосферных условиях осуществляется посредством электромагнитных радиоволн. В воде такая связь невозможна из-за чрезвычайно большого поглощения известных электромагнитных волн всех видов: от длинных радиоволн до рентгеновских лучей и радиоактивных гамма-лучей. (Впрочем, по сообщениям американской печати, ученые обнаружили существование так называемых гидронических волн, близких по своей природе к электромагнитным колебаниям, но хорошо распространяющихся в воде).
Зато природа звуковых и ультразвуковых волн такова, что в воде они распространяются со слабым поглощением, приблизительно в 1000 раз меньшим, чем воздухе. Источник звука мощностью 1 квт в воде будет слышен на расстоянии 30 — 40 километров, а на суше лишь на расстоянии 1 — 3 километров в зависимости от погоды. Таким образом, живые организмы пресных и морских вод вполне закономерно приспособились к приему и передаче звуковых, а также ультразвуковых колебаний (последнее у дельфинов — морских млекопитающих).
К сожалению, браконьеры пользуются ботанием, ныне запретным способом лова. На конце длинного шеста они подвешивают порожние консервные банки, круглые гайки и прочий металлолом. Потряхивая столь нехитрый снаряд в воде, браконьер наводит панику на подводных обитателей. Но это «палка о двух концах». В последней главе мы опишем простейшие самодельные приспособления для подслушивания в воде, с помощью которых работники рыбоохраны смогут «пеленговать» ботальщиков.
Многие рыболовы не переносят, когда у воды шумят или громко разговаривают. Они уверены, что шум может вспугнуть рыбу. Справедливы ли их опасения, если учесть, что звук на 99,9% отражается от поверхности воды?
Граница раздела двух сред, плотность которых резко различна, становится преградой для звука. Почти целиком отражается он при переходе из атмосферы в воду. Только 0,1% звуковой энергии переходит в воду, и тем не менее этого достаточно, чтобы криком потревожить или вспугнуть рыб. Через камыши, кусты, лед звук проникает в воду еще лучше.
Вода также «не выпускает» звуки, порожденные в ее недрах. Не потому ли в народной поэзии спокойные глубокие воды символизировали таинственную недобрую тишину, населялись угрюмыми существами.
В действительности дело обстоит иначе. Движение волн, океанические приливы и отливы, течения, прибой, деятельность человека — всё это является источником непрекращающегося шума в воде. Подобно тому, как уличный гул в большом городе перекрывает голоса людей, шумовой фон моря, если он достаточно интенсивный, маскирует звуки, порождаемые живыми организмами. Акустическая сигнализация только тогда имеет смысл, когда рыбы слышат и узнают своих сородичей. О том, какова помехоустойчивость «голоса» рыбы, мы расскажем в соответствующих главах.

СОДЕРЖАНИЕ

Вода — хранительница звуков ....................................................................................... 9
Как рыбы слышат ............................................................................................................ 17
Язык без слов — язык эмоций ........................................................................................... 29

«Немые» среди рыб? .......................................................................................................... 35
Рыбье «эсперанто» ............................................................................................................. 37
Клев на уду! ........................................................................................................................ 43
Не трепыхаться: акулы близко! .......................................................................................... 48
О «голосах» рыб и о том, что под этим понимается
и что из этого следует ......................................................................................................... 52
Сигналы рыб, связанные с размножением ....................................................................... 55
«Голоса» рыб при обороне и нападении .......................................................................... 64
Незаслуженно забытое открытие барона
Мюнхгаузена ........................................................................................................................ 74
«Табель о рангах» в стае рыб .............................................................................................. 77
Акустические вехи на путях миграций .............................................................................. 80
Плавательный пузырь совершенствует
сейсмограф ............................................................................................................................ 84
Акустика или электричество? ............................................................................................. 88
О практической пользе изучения рыбьих «голосов»
и слуха ................................................................................................................................... 97
«Простите, нельзя ли с нами поделикатнее..?» ..................................................................97
Рыбаки надоумили ученых; ученые идут дальше ............................................................. 104
Репортаж из недр косяка ..................................................................................................... 115
Акустические мины и рыбы-подрывники ........................................................................ 120
Биоакустика рыб в резерве у бионики ............................................................................... 124
Самодеятельному охотнику за подводными
звуками .................................................................................................................................. 129
Рекомендуемая литература .................................................................................................. 143

ВОДА — ХРАНИТЕЛЬНИЦА ЗВУКОВ

СОДЕРЖАНИЕ

ВОДА — ХРАНИТЕЛЬНИЦА
ЗВУКОВ