Как слышат птицы

Каждый охотник знает, что птицы обладают хорошим слухом. Между тем физические возможности слухового аппарата птиц не так уж и велики: они не превосходят таковые у многих млекопитающих и, конечно, не достигают уровня таких известных слухачей животного мира, какими являются некоторые насекомые, летучие мыши и дельфины. Правда, последние открытия в этой области, например, открытие ультразвуков (50000 гц) в голосе птиц, говорят о том, что природа может еще и здесь преподнести сюрпризы, вроде того, что мы вдруг обнаружим, что большую часть песен птиц вообще не воспринимаем (верхний порог слухового восприятия человека всего 18—20 тыс. гц). Но тем не менее слишком больших откровений в наших представлениях о слухе птиц ожидать трудно.

Слух птиц обладает рядом совершенно уникальных черт, которые в других классах животных представляют скорее исключение, чем правило. Речь идет прежде всего о способности анализировать сложнейшие комплексы звуков, анализировать настолько тонко, чтобы в дальнейшем воспроизводить их без значительных искажений.

Если способность к имитации сложных звуковых ансамблей является надежным показателем развития слуха, то птицы обладают ею в полной мере. Давно известно, что некоторые виды попугаев могут имитировать с большой степенью точности до 300 и более человеческих слов, причем воспроизведение каждого из этих слов строго соответствует определенной ситуации — появлению хозяина, кошки и т. д. Заученные слова, следовательно, приобретают для попугая сигнальное значение.

Хотя наши обычные птицы по объему акустической памяти и тонкости звукового анализа несколько уступают попугаям, их имитационные способности также поражают. В песнях камышевок, скворцов, жаворонков, пеночек-пересмешек можно слышать десятки чужих звуков — пиньканье зяблика, треск рябинника, отдельные строфы песен соловья, позывы трясогузки и т. д. — целый винегрет, беспорядочно собранный из окружающей звуковой среды. Американские дрозды-пересмешники — еще более способные имитаторы, передающие не только общий рисунок песни других птиц, но и тончайшие оттенки индивидуальных вариаций. Особенно часто имитация встречается у тропических птиц.

О большом научном значении имитационных способностей птиц писал в «Диалектике природы» Ф. Энгельс. В 30-х годах нашего столетия явлением имитаторства птиц заинтересовались ученые. Тщательные исследования, выполненные с применением специальной физической аппаратуры и новых методик, позволили выявить ряд новых фактов.

Прежде всего выяснилось, что способностями к имитации обладают почти все птицы, только у одних она сохраняется на всю жизнь, а у других ограничивается первыми месяцами жизни.

Молодых птиц выращивали в условиях полной звуковой изоляции в специальных камерах, заглушающих проникающие извне звуки. После того, как птицы вырастали, их песню и голос исследовали с применением биоакустических методик. В других опытах молодых птиц выращивали группами, вместе с особями того же вида или разных видов, в третьих сериях опытов — вместе со старыми, уже поющими птицами.

Оказалось, что наследственными являются некоторые позывы и очень небольшая часть песни, тогда как все остальное, богатое разнообразными звуками, пение приобретается в процессе индивидуальной жизни. Молодая птица жадно впитывает звуки из окружающей среды, при этом естественно отдает предпочтение звукам, которые издают ее партнеры по виду (их легче воспроизвести, они для нее специфичны). Однако усваиваются и «чужие» звуки-голоса других птиц и млекопитающих, нередко совершенно посторонние шумы.

Окружающая птицу звуковая среда формирует голос молодой птицы, влияет на него. Но звуковая среда во многом специфична для каждой природной зоны, каждого ландшафта, специфична постольку, поскольку животные, создающие эту звуковую среду, также разные. Эти различия звуковых сред приводят к различиям в голосах птиц, населяющих их. Факт географической изменчивости голоса в настоящее время достаточно хорошо изучен и подкреплен множеством примеров. Имеются различия в голосах фазанов из разных территорий. Известно, что зяблики из Подмосковья, Башкирии, Греции, Средней Европы и т. д. поют совершенно по-разному. Любители соловьиного пения хорошо знают, что в одних местностях соловьи поют лучше, в других — хуже. Вспомним славящихся своим пением курских соловьев.

В некоторых случаях географические различия бывают связаны с видовой изоляцией. Близкие виды на границах своих ареалов, там, где встречаются особи обоих видов, имеют резко различное пение, тогда как в других частях ареала особи могут иметь и сходное пение. Так, в Средней и Южной Европе пеночки — теньковка и весничка — резко отличаются по голосу в общих для обоих видов частях ареала. В остальной части ареала голоса их могут быть и более похожими.

К сходной категории явлений относятся и открытые в начале нашего столетия «локальные диалекты» птиц. Нередко птицы из двух соседних участков леса поют по-разному, хотя единственная преграда — железнодорожное полотно — легко пересекается ими в обоих направлениях. Дрозды из большого городского парка имеют свой «диалект» и свои особенности пения. Важно, что диалекты непостоянны, они меняются, то исчезают, то возникают вновь.

Во всех этих случаях кроется большой функциональный смысл: звук используется птицами для опознавания особей внутри вида, популяции и т. д. (голос каждой особи имеет свои индивидуальные особенности). Физиологический механизм этих явлений также общий, в его основе лежат способности птиц к имитации и значительный ненаследственный компонент в их голосе.

Однако естественно, что сложная система индивидуальной, популяционной и географической изменчивости голоса птиц, играющая огромную роль в их жизни, прежде всего как одно из средств поддержания определенной видовой структуры, могла возникнуть и развиваться только при условии высокоразвитых звукоанализирующих способностей слуха.

Наконец, важной чертой биологии птиц, также требующей высокоразвитого слуха, способности анализировать сложные ансамбли звуков, улавливать содержащуюся в них информацию, явилось развитое звуковое общение птиц, их «язык». Птицы очень широко пользуются звуками для передачи самой различной биологической информации — при появлении врага, поисках добычи, при миграционном поведении, воспитании птенцов. Практически все существенные моменты в их жизни сопровождаются определенными голосовыми реакциями. У каждой птицы, даже самой молчаливой, насчитываются сотни позывов, подчас отличающихся слабыми, трудно уловимыми нашим ухом особенностями. Но в этих позывах и содержится основная информация, основной смысл сигнала и птичий слух ее улавливает и воспринимает.

Все сказанное — лишь проявление биологической специфики слуха птиц, но каковы его особенности как функциональной системы, каковы структуры, обеспечивающие его работу?

Диапазон частот, воспринимаемых птицами, составляет 40—29000 гц. У насекомых верхняя граница слуха доходит до 250 000 гц, у летучих мышей — до 200 000 гц, у дельфинов — до 150 000 гц, у грызунов — 60 000, у хищных — до 60 000 гц и т. д.

Однако способности птиц различных групп в этом отношении далеко неравнозначны. Здесь прежде всего следует исходить из тех задач, которые предъявляет к слуху экология вида.

У большинства птиц слух обслуживает сложное звуковое общение и поэтому развит в наибольшей степени. У воробьиных птиц верхний порог восприятия достигает 18 000— 29 000 гц (у клеста — 20 000 гц, у домового воробья— 18 000, у зарянки — 21 000, у зеленушки — 20 000, у снегиря— 21 000, у зяблика — 29 000 гц).

Многие виды ориентируются в пространстве главным образом с помощью слуха (зрение из-за ограниченной видимости играет меньшую роль), причем слух нередко обеспечивает точный поиск добычи или бросок на нее. Совы, добывающие мышевидных грызунов в сумерках и ночью, имеют достаточно широкий диапазон воспринимаемых частот (у ушастой совы—18 000 гц, у серой неясыти — 21 000 гц) и зону наибольшей чувствительности слуха, совпадающую по частоте с писком грызунов.

Хорошим слухом обладают козодои (некоторые из них способны к эхолокации), ночные голенастые, ночные кулики и т. д. Вальдшнеп, например, обладает огромными по сравнению с другими куликами ушными отверстиями, свидетельствующими о высоком развитии слуха. У водных птиц, в жизни которых слух играет меньшую роль (мало врагов, не нужно ловить по звуку добычу), он, как правило, развит слабо. У кряквы, например, его верхний порог едва достигает 8000 гц. Хорошо развитым слухом обладают лесные куриные, в особенности рябчик, а также такие обитатели полей, как перепел. В обоих случаях густой переплет стеблей и ветвей деревьев затрудняет зрение, и слух оказывается весьма важным средством ориентации.

Однако более узкий по сравнению с млекопитающими частотный спектр слуха птиц не является препятствием к развитию некоторых важных его сторон, например, эхолокации.

Известно, что эхолокационные способности млекопитающих очень велики. Летучие мыши, летая над водой, испускают звуковые импульсы, воспринимая их уже отраженными от тела рыбы. Неосторожно приблизившаяся к поверхности рыбешка точно лоцируется и вылавливается зверьком. При этом отраженный звук теряет 99 процентов своей интенсивности. Другие летучие мыши с помощью своих эхолотов получают «картинное» отображение окружающей среды. Дельфины с помощью отраженных звуков ловят рыбу.

В отличие от млекопитающих, эхолокация которых связана с ультразвуками, птицы используют слышимый звук и добиваются таких же результатов. Обитающий в глубоких пещерах южноамериканский гуахаро использует звуки частотой до 7300 гц и продолжительностью 1 мсек.
Эхолоты имеются и у других птиц, например, у южноазиатских стрижей — саланган. Специфика слуха птиц проявляется и в этом вопросе.

Не менее важным с биологической точки зрения качеством является точное пространственное определение звука. Даже курица с ее низкими слуховыми возможностями различает источники звука, расположенные на расстоянии в 1,5 градуса. Сову-сипуху с удаленными глазами выпускали в темную комнату, где бегали мыши. Сова, пользуясь исключительно слухом, безошибочно лоцировала бегающих мышей и ловила их.

Исследователей поражает в слухе птиц высокая скорость обработки звуковой информации — способность мгновенно оценивать биологическое значение звука. Это отчетливо проявляется в следующем примере.

Среди африканских славок и сорокопутов встречаются виды с дуэтным пением, когда поют обе птицы из пары (обычно поет только самец). Каждый дуэт имеет свои специфические отличия и птица отвечает на песню только «своего» партнера. Интервал между началом ответной песни, естественно равный времени, необходимому для «оценки» услышанного звука, у птиц составляет всего 125 мсек, тогда как у человека 160 — 200 мсек.

Быстрота звукового анализа у птиц имеет большое биологическое значение, дополняя, а в ряде случаев дублируя и заменяя зрение. Последнее как средство ориентации имеет ряд недостатков — ограниченная видимость в сумерках и ночью, в зарослях трав и кустарников, в густых ветвях, Звук в этом отношении более универсален — он огибает препятствия, легко проникает через заросли и т. д. От птицы требуется возможно быстрая оценка того значения, которое этот звук несет, оценка его биологической информации. Именно такие свойства слуха птиц, как высокая реактивность, точная пространственная локация, тонкий биологический анализ звука и являются важнейшими точками приложения отбора для этой группы.

Все эти качества, которые делают слух птицы весьма совершенным и надежным средством ориентации в пространстве, обеспечиваются довольно простыми структурами. При этом подчас используются такие чисто птичьи возможности, как, например, оперение.

Так, у птиц, отличающихся особенно острым слухом, способностью точно определять местоположение источника звука, по звуку отыскивать и ловить убегающую добычу (совы, мышеядные луни), вокруг ушей развиты высокие подвижные валики из перьев специальной структуры. Валики так велики, что захватывают большую часть лба и продолжаются через щеки к подбородку. В результате образуется так называемый «лицевой диск» — характерное совиное «лицо», на которое обращал внимание всякий, кто хоть раз видел этих птиц. Валики из перьев заменяют кожные раковины млекопитающих и выполняют те же функции. С помощью перьевой «раковины» усиливается восприятие звука, и совы могут слышать слабые звуки, различные шорохи, тихий писк грызунов. Перьевая раковина обладает, кроме того, и отбирающим действием по отношению к различным частотам. Те из них, которые несут биологическую информацию, например, располагаясь в области звуков, издаваемых добычей, имеют особые преимущества в восприятии. Но «раковина» сов имеет и свои преимущества перед «раковиной» млекопитающих. Она более портативна — валики могут складываться и прижиматься к голове, открываясь по мере надобности. Она более универсальна, так как высокая подвижность валиков обеспечивает определенную настройку на биологически важные звуки, причем настройка эта может меняться.

Но лицевой диск сов принимает участие и в пространственном слухе, обеспечивая удивительную точность локации источника звука. Было замечено, что совы, охотящиеся исключительно в сумерках и ночью, особенно в условиях густой растительности, имеют резко асимметричные наружные уши, причем в крайнем варианте асимметрия достигает величины 1 : 5 и охватывает не только кожные и мускульные образования, но также и череп.

Асимметрия наружных ушей в наибольшей степени развита у серой неясыти, болотной и ушастой сов. У каменной неясыти, уральской неясыти и мохноногого сыча асимметричны не только ушные отверстия, но и сам череп. Напротив, у насекомоядной иглоногой совы, ястребиной совы, полярной совы, воробьиного сыча наружные отверстия ушей симметричны и относительно невелики.

Однако далеко не всегда наружное ухо только расширяет возможности слуха, нередко оно приводит к обратным результатам.

Как известно, в воздухе необходима барабанная перепонка, в воде же она не нужна (звук поглощается всем телом). Вот почему у водных млекопитающихся, китов например, происходит ее редукция. Но как быть в случае, когда животное обитает и на суше и в воде? Здесь появляются специальные механизмы, которые защищают перепонку при подводном положении. У гагар, бакланов, нырковых уток, пингвинов эту роль выполняет плотное и густое оперение, а также специальные складки, сужающие слуховой проход. Водозащитные структуры хотя и сохраняют перепонку (а значит, и воздушный слух), но резко снижают слуховые возможности. Вот почему водные птицы обладают плохим слухом и недоразвитым звуковым общением по сравнению с другими группами.

К числу казусов, связанных с отрицательным действием наружного уха на слуховые возможности, относится и так называемая токовая глухота глухарей, на которой в сущности и основывается одна из интереснейших охот. Имеется много предположений относительно причин этого явления. По одному из них глухота наступает в результате закупоривания слухового прохода особой ушной складкой, имеющейся в наружном ухе глухаря. Складка либо разбухает от прилива крови, либо приподнимается действием углового отростка нижней челюсти. Но эти предположения маловероятны — складка, как недавно выяснилось, является железой и, следовательно, не может разбухать (она к тому же имеется и у других куриных, которые «не страдают глухотой»), развитый угловой отросток также нередко встречается у других птиц.

Более вероятным является предположение о том, что связки, соединяющие слуховую косточку с подвижной квадратной костью, преграждают передачу звука на чувствующие клетки в те моменты, когда клюв широко открыт и квадратная кость смещена вперед.

Изучение голоса и слуха птиц в наши дни далеко не ограничивается чисто познавательными интересами.

Миниатюрность, экономичность, надежность акустических систем птиц наряду с их способностями к локализации звука в пространстве и тонкому биологическому анализу сложных звуковых ансамблей — все, что вырабатывалось у них благодаря «воздушной» жизни и полету, сейчас одинаково важно для птицы и интересно для инженера. Поиски и выбор из 8600 видов птиц тех, которые обладают наиболее интересными с технической точки зрения акустическими устройствами, их последующее изучение и, наконец, моделирование составляет важное звено новой науки — бионики.

Другая важная сторона «языка» птиц — использование предварительно расшифрованных и «понятых» человеком птичьих звуков для целей управления поведением птиц в природе. Пока освоено несколько таких сигналов — главным образом, отпугивающего характера (звуки-репелленты), которые уже применяются для отпугивания птиц там, где их присутствие нежелательно (на виноградниках Южной Европы птицы уничтожают до трети урожая, в Африке и Индии иногда до 70 процентов зерновых, на аэродромах птицы могут стать причиной катастроф и т. д.). Разумеется, это только начало работ, сулящих в перспективе надежный эффект в самых различных областях практического использования птиц и в частности в охотничьем деле.

Обе проблемы — комплексные по своему характеру, решаются физиками, техниками и, конечно, биологами. И среди последних одно из ведущих мест принадлежит полевой зоологии.