Рисунок выше - / Определение летучей мышью расстояния до объекта (насекомого) (по П. Т. Асташенкову)/. Приемник летучей мыши хорошо выделяет из шума звуковые, а не радиосигналы. Расстояния, на которых эффективно работает такой локатор, очень малы. Но быть может, неизвестный пока принцип, обеспечивающий высочайшую избирательность приемника нетопыря, удастся использовать в устройствах сверхдальней космической связи. И уж наверное он сможет оказаться полезным при конструировании защиты от помех во многих приемных устройствах. Во всяком случае, сейчас, когда в эфире работает столько станций, порой мешающих друг другу, отличные "мышиные" принципы отбора собственных сигналов привлекают самое пристальное внимание биоников, инженеров и физиков. Предполагают, что летучим мышам удается различать эхо от нескольких предметов по величине частотного сдвига, возникающего в результате сложения непрерывно изменяющейся частоты зондирующих импульсов и частоты эха . Сложение излучаемых импульсов, промодулированных по частоте, и отраженных сигналов дает сигналы разностной частоты Δf, которая пропорциональна расстоянию до объекта. Длительность сигналов разностной частоты также является функцией расстояния. Эта гипотеза никак не объясняет удивительную помехозащищенность локатора летучей мыши. А между тем известно, что ее приемник обнаруживает полезный сигнал даже в том случае, если помехи на 30 децибел (более чем в тридцать раз) превышают уровень сигнала!

Рисунок выше -/Тропическая летучая мышь-рыболов определяет местоположение рыбы под водой с помощью природной локационной системы/. Может показаться, что рыбная ловля с помощью звуколокатора нисколько не сложнее или даже проще, чем охота на быстрых, беспорядочно летающих в воздухе насекомых. На самом деле это не так. Требования к локаторам у летучих мышей-рыболов и летучих мышей-охотниц несколько отличаются друг от друга. Известно, что при падении звука под прямым углом из воздуха на поверхность воды только 0,12% его энергии распространяется в воде в виде звуковых колебаний. Остальная энергия отражается от грайицы раздела сред. Такая же малая доля энергии звуковых волн, распространяющихся в воде, проходит из воды в воздух. Это значит, что от зондирующих импульсов летучей мыши после падения на поверхность воды из воздуха, распространения в воде, отражения от рыбы и возвращения к приемнику "рыболова" остается доля, равная (0,0012)2 = 1,44 · 10-6, т. е. эти импульсы ослабевают почти в миллион раз! Благодаря выполненным за последнее время работам мы можем сегодня уже говорить языком цифр о ряде важнейших технических показателей локационного аппарата летучих мышей и сравнивать их с основными параметрами аналогичных систем, созданных человеком. Путем сопоставления мы можем также установить, в чем биологическая система превосходит технические, какова ее эффективность. Правда, здесь могут возникнуть серьезные возражения против осмысленности и правомерности подобного сравнения столь разнородных систем эхолокации, различающихся по мощности (на несколько порядков), по абсолютной дальности действия и т. п. Однако в общем-то звуко-локационный аппарат летучей мыши выполняет те же функции, что и обычные технические радиолокационные устройства, и поэтому в данном случае биологическую систему можно сравнивать с инженерной почти с тем же основанием, с каким обычно специалисты сравнивают между собой технические характеристики двух радиолокаторов. И в этом отношении большой интерес, несомненно, представляет опубликованная в 1963 г. работа Л. Катрона, в которой даются вполне определенные и убедительные количественные характеристики (принятые в радиолокационной технике) для ультразвукового локационного аппарата летучей мыши. Несмотря на многие упрощения, допущенные автором этой работы при расчетах, последние показывают, что по таким важным параметрам локационной системы, как чувствительность при определении дальности и угловых координат цели, устойчивость к взаимным помехам (т. е. способность не реагировать на сигналы, испускаемые другими локационными системами, работающими в это же самое время поблизости), отношение сигнала к шуму, локационный аппарат летучей мыши более чем в 100 раз превосходит самые совершенные современные радиолокационные системы. Конкретные значения основных параметров эхолокатора летучей мыши, полученные Л. Катроном расчетным путем, приведены в табл. 1:

К приведенным показателям остается еще добавить следующее. Звуколокационный аппарат летучей мыши ультраминиатюрен, он весит доли грамма и имеет габариты, равные долям кубического сантиметра, а энергии расходует так мало, что ни одна из созданных человеком технических систем не может с ним сравниться. Наши же современные радиолокационные устройства весят десятки, сотни и даже тысячи килограммов, а их объем достигает сотен кубических дециметров. Локационный аппарат летучих мышей - это самовосстанавливающаяся система, которая всегда находится в рабочем, "боеспособном" состоянии; технические же локационные системы должны ремонтироваться человеком, их эксплуатационная надежность значительно ниже, чем у эхолокатора летучей мыши. Известно, что при расчете и конструировании сложных радиотехнических устройств чрезвычайно важно правильно выбрать характеризующие работу системы показатели качества, надежности и эффективности. Это требует, разумеется, специальных исследований, и в современной технике с разработкой таких оптимальных показателей пока дело обстоит, скажем прямо, далеко не идеально. Что же касается выбора параметров для правильной оценки эффективности сложных живых систем, то нет нужды доказывать, что такая задача еще сложней, а ведь ее решение весьма важно для успешного моделирования и разработки практического варианта технического устройства. В свете сказанного заслуживает внимания попытка Д. Гриффина найти интегральный показатель* эффективности локационной системы Q путем перечисления требований, предъявляемых к ней. * (Интересно отметить, что аналогичный прием определения интегральных показателей, характеризующих те или иные стороны физических явлений, путем простого перечисления их свойств довольно часто применяется в науке. Например, в теории информации (см. С. Голдман, Теория информации, ИЛ, 1957) подобным образом вводится такое сложное теоретико-вероятностное понятие, как энтропия- степень неопределенности состояния.) "От наиболее эффективной системы эхолокации, - пишет ученый, - требуется, чтобы она при наименьшем весе W и минимальной используемой мощности Р обнаруживала объекты наименьшей величины (диаметра d) на максимальных расстояниях R". Соответствующий показатель эффективности Q должен иметь максимальное значение, а в случае "ухудшения" перечисленных факторов, характеризующих систему, - пропорционально убывать. При таком подходе из чисто качественных соображений сразу же напрашивается формула для вычисления этого показателя:

Однако небольшое размышление показывает, что выбранное выражение необоснованно предопределило связь величин R, Р, W, d; например, из этой формулы следует, что при фиксированном показателе эффективности Q дальность прямо пропорциональна мощности. Но у всех локаторов плотность излучаемой энергии, как известно, убывает при распространении обратно пропорционально квадрату расстояния. Что же касается летучих мышей, то исследования показали: в ряде случаев можно считать, что энергия эха обратно пропорциональна четвертой степени расстояния. Последнее соображение уже, видимо, можно учесть и в выражении для Q, характеризующем локационные способности как летучих мышей, так и локаторов (от усиления зависимости по R оценка эффективности последних только повысится). Аналогично (т. е. путем приведения к мощности Р) можно проанализировать и влияние на показатель Q диаметра объекта обнаружения d. В самом деле, если размеры объекта достаточно велики по сравнению с длиною волны отраженного от него звука, то мощность эха приблизительно пропорциональна поверхности цели, т. е. d2. Так обстоит дело с большинством радарных целей и, в частности, при локации самолетов с использованием сантиметровых волн. В случае же локации, осуществляемой летучими мышами, которые, как правило, обнаруживают объекты с размерами, меньшими длины излучаемых волн, мощность эха должна уже быть пропорциональной d4. Таким образом, учитывая сказанное, можно окончательно принять два вида выражений для показателя эффективности локации Q, а именно:

первое приблизительно соответствует условиям работы радаров, второе - условиям, характерным для летучих мышей. В заключение, воспользовавшись полученными выражениями для Q, сравним эффективности одного из наиболее совершенных локаторов самолетного типа и эхолокационного аппарата летучих мышей (табл. 2):

Простейший анализ данных, приведенных в таблице, уже говорит о том, что летучие мыши обладают локационной системой в десятки миллионов раз более эффективной, чем локатор. И это справедливо даже в том случае, если не учитывается, что при расчете вес локационной системы летучей мыши был принят равным 10% ее веса, тогда как вес радиолокатора составляет совершенно ничтожную долю веса самолета, на котором он установлен. А "... если подходить к данному вопросу с самой общей точки зрения, то превосходство летучих мышей и других животных становится очевидным, хотя такое сравнение и трудно выразить в количественной форме. В самом деле, летучие мыши сами поддерживают в рабочем состоянии и ремонтируют свои живые механизмы, а радиолокаторы и самолеты должен ремонтировать человек. Летучие мыши питают свои механизмы энергией за счет добычи, которую они сами ловят и переваривают. А от самолетов мы не ждем, чтобы они сами заправлялись топливом за счет ловли птиц; топливо же, накачиваемое в их баки, уже не требует никакой предварительной химической переработки. И, конечно, изготовленные человеком механизмы не размножаются". Поистине результаты сравнения биологической и технической локационных систем не могут не вызвать у каждого инженера, работающего в области локационной техники, заслуженного уважения к "механизму из плоти и крови, который выработался под давлением естественного отбора в процессе эволюции", и горячего желания воспроизвести его в металле для пользы человечества. И вот первый шаг, сделанный в этом направлении. Известный французский спелеолог и исследователь рукокрылых Норберт Кастере в 1956 г. писал, что "...благодаря глубокому изучению летучих мышей удается сконструировать портативный точный прибор, построенный по принципу радара, но с применением ультразвуков, который будет компенсировать слепоту и позволит невидящим легко и без всякого риска избегать самые разнообразные препятствия". Прошло десять лет, и профессор Кентерберийского университета Новой Зеландии Л. Кэй разработал конструкцию радара-поводыря, который откроет слепым окно в окружающий их мир. Этот прибор, названный "зонаром" (от слова зондировать), посылает в окружающую среду ультразвуковые импульсы, подобные тем, которые испускает летучая мышь. Возвращающееся эхо накладывается на посылаемые импульсы и создает "биения" звука, воспринимаемые человеком через наушники. Высота звука указывает на расстояние до предметов. Трудно быстро передвигаться в темной комнате, освещаемой лишь узким пучком света карманного фонарика. Так же трудно ориентироваться и с "ультразвуковым фонарем". Тот, кто будет пользоваться этим прибором, должен научиться различать качество эха от различных предметов (от изгороди, стены и т. п.), а также "аккорды", звучащие, когда пучок одновременно отражается от двух различных предметов. Этот прибор довольно сложен, и для его эффективного использования необходима длительная практика. Поэтому вызывает большой интерес следующая ступень развития приборов "звукового видения" - ультразвуковые очки, призванные, по замыслу их создателя профессора Кэя, заменить узкий пучок звука широким "освещением" окружающих предметов. На предметы посылается широкий поток ультразвука от передатчика, вмонтированного в переднюю часть очков. Приемники-микрофоны, находящиеся по обеим сторонам головы, улавливают эхо. По разнице в степени громкости, высоте звука и времени поступления сигналов, воспринимаемых каждым ухом, можно установить местонахождение источника эха в пространстве. У человека, потерявшего зрение, всегда сильнее обычного развиваются другие органы чувств. Обостряется, в частности, слух. Учитывая это, автор нового прибора полагает, что с помощью последнего у слепого человека быстро разовьется представление об окружающих его предметах как источниках характерного звука и он сможет "видеть" звуковую картину окружающей обстановки. Облегчение людям, полностью утратившим зрение, принесет недавно разработанный в нашей стране портативный ультразвуковой эхолокатор "Ориентир". В основе прибора лежит принцип ориентации, заимствованный у летучей мыши. Прибор "выбрасывает" тонкий ультразвуковой луч, который отражается от встречающихся на пути предметов, и человек узнает о препятствиях по частоте и тональности звука, поступающего через микроминиатюрный приемник. Ультразвуковая локация для человека - дело сравнительно новое. А если говорить о живых ультразвуковых локаторах, созданных природой, то их изучением мы, в сущности, по-настоящему, глубоко, во всеоружии современной науки и экспериментальной техники начали заниматься совсем недавно. Однако первые успехи, достигнутые в моделировании радара летучих мышей, уже сегодня открывают интересные перспективы использования таких локаторов в качестве чувствительных элементов различных технических систем во многих областях производства, в частности в автоматах по сортировке и отбраковке миниатюрных деталей на конвейере, для регистрации и счета элементов, особенно в тех случаях, когда работу требуется производить в абсолютной темноте, и т. п. Американские же специалисты по авиации полагают, что тщательное изучение принципов устройства и функций локатора летучей мыши-рыболова позволит создать эффективную систему розыска и уничтожения подводных лодок. Большим вниманием ученых-биоников, специалистов по радиолокации, ныне окружены не только летучие мыши, но и дельфины. Науке известны 50 видов дельфинов. Они населяют все океаны и некоторые реки. Эти млекопитающие, по виду очень похожие на рыб, считались в Древней Греции священными животными. О них сложили немало легенд. Однако еще лет десять назад мы о них мало знали, равнодушно относились к промыслу дельфинов и не задумывались над тем, сколько их осталось в морях и океанах. Только биологи проявляли определенный интерес к дельфинам, да и то с целью определить место этих млекопитающих в животном царстве. Сейчас положение резко изменилось. Дельфины, как говорят, "вошли в моду". О них рассказывают самые невероятные истории, и порой трудно бывает отличить легенды от фактов. Они, оказывается, умеют ходить на хвосте, отлично прыгают, могут играть в баскетбол, проскакивать в горящий обруч, тянуть за собой лодку, спасают потерпевших кораблекрушение, носят детей на спине, отзываются, когда их кличут длительное время одним именем, выпущенные на несколько суток в открытое море, они снова возвращаются в океанариумы, повинуясь акустическому сигналу. Дельфины очень любят музыку. Еще греческий поэт Пиндар (522 - 422 гг. до н. э.) писал, что дельфинов привлекают звуки флейты или лиры, а римский ученый и писатель Плиний Старший (23 - 79 гг. н. э.) в своей тридцатисемитомной "Естественной истории" отметил, что дельфины любят пение и особенно звуки водного органа. Заслышав приятные мелодии, они довольно часто подплывают к судам, но стоит им услышать атональные сумбурные звуки, и они немедленно исчезают. 23 мая 1963 г. ТАСС передал для газеты "Известия" следующее любопытное сообщение под заголовком "Дельфины и джаз". Теплоход "Ковель" находился в Красном море. Радист включил судовую трансляцию, и из репродукторов полились звуки вальса. Около двадцати минут, пока над волнами звучала приятная мелодия, дельфины, неравнодушные к музыке, плыли совсем рядом. Но вот из репродуктора раздались резкие звуки; среди магнитофонных записей на пленке оказалась музыка западного джаза. И дельфины, словно по команде, умчались в сторону... Рыбаки не раз рассказывали, что пойманный дельфин проявляет по отношению к человеку исключительный, необъяснимый интерес и никогда на него не нападает. Даже если его ранят, если ему причиняют боль (иногда это приходится делать в интересах науки), он никогда не кусает человека, тогда как даже акулы остерегаются его страшных челюстей. Создается впечатление, что человек для дельфинов неприкосновенен. В их круглых и умных глазах всегда светится бесконечное желание быть полезным человеку, стремление сотрудничать с ним. О том, как дельфины идут навстречу желаниям человека и стремятся сотрудничать с ним, имеется множество интересных фактов. Из них мы приведем лишь два, непосредственно относящихся к проблеме, о которой речь будет идти ниже. Начнем с Джека из Пелореса - дельфина, о котором в прошлые годы писала наша и зарубежная печать. Он был самым выдающимся спасателем за всю историю мореплавания. На его счету десятки тысяч спасенных людей, сотни кораблей и на многие миллионы долларов сбереженного имущества. Он был непревзойденным пловцом и выдающимся лоцманом. Однако, несмотря на свою мировую известность, он не умел читать и писать. И никогда не слышал о существовании денег. Вероятно, поэтому он работал бесплатно. Его так и звали: бесплатный лоцман. Он выходил на работу, на которую сам себя назначил, ежедневно, в любую погоду, и много лет проводил суда через опасные воды, не потеряв за это время ни одного корабля! Его все звали Джеком из Пелореса, хотя он был всего лишь дельфином... Недалеко от Новой Зеландии есть пролив Френч Пасс с быстрым течением. Он начинается у островов Д'Юрвиль и Пелорес Саунд и доходит до Тасманского залива. Это короткий, но очень опасный пролив, изобилующий предательскими течениями и острыми подводными скалами. У пролива была плохая слава, пока не появился Джек. Благодаря ему пролив на 23 года стал безопасным. Первой познакомилась с этим замечательным дельфином шхуна "Бриднель" из Бостона. Произошло это в один из штормовых дней 1888 г. Шхуна шла с грузом машин и обуви в Сидней. И тут команда заметила перед носом корабля большого серо-синего дельфина, резвящегося, словно щенок. Сначала матросы по ошибке приняли его за молодого кита и хотели было загарпунить его, но жена капитана отговорила их. Пробираясь сквозь туман и дождь вслед за играющим дельфином, корабль благополучно прошел через опасный пролив. Так началась удивительная карьера Джека. С тех пор он всегда околачивался в этом районе, ожидая проходящие корабли, чтобы провести их через пролив. Скоро он получил свое имя и быстро стал известен среди моряков во всем мире. Джек встречал корабли, первым приветствуя их прыжками. Моряки и пассажиры выискивали его в воде и встречали его появление аплодисментами и радостными криками. С тех пор, как Джек заступил на свою вахту, в водах пролива Френч Пасс не было кораблекрушений. Джек обычно плыл недалеко от корабля, время от времени ныряя под него, чтобы вынырнуть у противоположного борта, словно сторожевая собака, загоняющая овцу в стадо. А когда корабль подходил к пенящимся водам пролива Френч Пасс, Джек вырывался вперед и оставался перед форштевнем корабля на виду у рулевого, пока судно не преодолевало опасную зону. В 1903 г. пьяный пассажир с корабля "Пингвин" выстрелил в Джека из пистолета. Команда корабля решила линчевать этого пассажира, и капитану пришлось приложить немало усилий, чтобы уговорить матросов отказаться от своего решения. В течение двух недель Джек не являлся на "службу", и все решили, что он убит, но однажды ясным утром бесплатный лоцман из пролива Френч Пасс появился снова. Муниципалитет Веллингтона принял постановление, защищавшее Джека от покушений на его жизнь и здоровье. Этот закон моряки выполняли с особым удовольствием. После случая с "Пингвином" Джек никогда больше не выходил встречать этот корабль - единственное судно, которому он отказывал в помощи. Моряки перестали наниматься на это судно, утверждая, что "Пингвин" проклят. И в конце концов корабль, доверенный человеку-лоцману, наскочил на скалы и затонул. Джек был верен добровольно взятой на себя миссии, но он становился стар. После своей первой встречи с кораблем "Бриднель" Джек неизменно оставался на своем посту до апреля 1911 г., после чего пропал так же неожиданно, как и появился... Другой дельфин по имени Туффи, участвовавший в специальных опытах "Человек и море", которые проводили военно-морские силы США в 1965 г. в Тихом океане у берегов Калифорнии (об этом эксперименте мы подробно расскажем в беседе "Покорение голубого континента"), заставил писать о себе почти все журналы и газеты мира. В этих опытах Туффи (дельфин весом 120 кг и длиной 2 м) исполнял обязанности связного между людьми, находившимися на поверхности океана, на судне "Беркон", и гидронавтами, которые 15 дней жили под водой в батискафе на глубине 62,5 м. На его обязанности лежала также охрана подводной лаборатории от нападения акул (дельфин - единственное морское животное, которого боятся акулы); кроме того, если бы кому-нибудь из гидронавтов грозила опасность, дельфин должен был его как можно быстрее доставить на спасательное судно. Каждый день Туффи доставляли на вертолете к месту эксперимента. Здесь на него надевали специальную упряжку, заканчивающуюся шнуром (за который могли ухватиться попавшие в опасное положение гидронавты), и спускали в воду. Ежедневно дельфин совершал около двадцати прогулок между судном "Беркон" и подводной лабораторией "Силэб-II". Каждое погружение на глубину 62,5 м занимало у него 45 сек. Туффи неоднократно доставлял с судна на батискаф и с батискафа на судно корреспонденцию в водонепроницаемой упаковке, подносил исследователям необходимые инструменты, а когда один из них сделал вид, будто сбился с пути в непрозрачной воде, Туффи подплыл к нему и проводил его к подводной базе. Добросовестным выполнением всех возложенных на него обязанностей Туффи снискал себе глубокое уважение гидронавтов. По сообщениям американской печати, в дальнейших глубоководных экспериментах будут участвовать новые Туффи...

Фотография выше - /1909. Фотография К. Ф. Поста/. Пелорус Джек (англ. Pelorus Jack; fl. 1888 — апрель 1912) — серый дельфин, около четверти века сопровождавший суда, пересекавшие пролив Кука, между Южным и Северным островами Новой Зеландии, предмет научных исследований и новозеландская достопримечательность, привлекавшая туристов из разных стран. Первое морское животное, взятое под охрану правительством. Пелорус Джек принадлежал к нетипичному для вод Новой Зеландии виду серых дельфинов (лат. Grampus griseus) — в то время в этих водах наблюдалось лишь 12 подобных особей. Пол животного не был установлен (предположительно оно было мужского пола, однако исследователь жизни и поведения дельфинов Энтони Олперс (англ. Antony Francis George Alpers) указывает, что корректнее было бы его именование в среднем роде).

По разным данным, длина туловища Пелорус Джека составляла около 9—15 футов (2,7—4, 5 м). У него была крупная круглая голова, маленькие спинной и грудные плавники и мощный хвост. Тело было белым или светло-серым, с серыми полосами и пятнами. Окрас Пелорус Джека был не вполне типичным для этого вида дельфинов, исследователи-современники предполагали, что он альбинос, позднее было установлено, что серые дельфины седеют с возрастом. В собранных исследователями свидетельствах очевидцев фигурируют разные описания Пелорус Джека — присутствуют указания на тёмно- и светло-серый, белый и кремовый окрас. Согласно воспоминаниям разных наблюдателей, Пелорус Джек был «светло-серым с длинными полосами вдоль спины», «белым или кремовым, с немного более тёмной спиной», «белым с пятнами», «светло-серым», «тёмно-серым», «серым с кремовыми крапинами и более тёмными беспорядочно разбросанными жёлтыми пятнами». Исследователи объясняют расхождения в описаниях различным освещением, зависящим от погоды и времени суток, субъективностью цветовосприятия, кратковременностью наблюдений вследствие недолгого пребывания дельфина над водой, разным возрастом объекта наблюдения, погрешностями памяти очевидцев. Согласно свидетельствам современников, дельфин получил имя Пелорус Джек около 1895 года, до того нетипичный в новозеландских водах экземпляр морского животного называли «большой белой рыбой». Отмечая, что пол дельфина определён не был, очевидец Г. В. Веббер указывал, что возможно уместнее было бы имя Пелорус Джилл (англ. Pelorus Jill). Происхождение первой части имени связано с обитанием дельфина в окрестностях пролива Пелорусruen. На основании свидетельств современников Энтони Олперс возводит вторую часть имени дельфина к традиции китобоев (обитавший в тех же водах кит, описанный в основанном на реальных событиях романе Германа Мелвилла «Моби Дик», носил имя Новозеландский Джек (англ. New Zealand Jack)).

Картина выше - /Н. Шевалье. Пролив Кука, Новая Зеландия. Около 1884 года./ Впервые дельфин, выплывший навстречу кораблю, был замечен в 1888 году командой шедшего из Бостона судна «Brindle» на подходе к проливу Френч-Пасс. Члены команды собирались загарпунить его, но вмешалась жена капитана. Дельфин сопровождал судно несколько часов. В течение двух десятилетий в разное время суток дельфин регулярно встречал проходящие по проливу Кука суда и сопровождал их, плывя впереди или рядом, потираясь боками о борта, подныривая под киль, выпрыгивая из воды и резвясь в волнах. Пелорус Джек сопровождал суда, курсирующие между Веллингтоном и Нельсоном — в том и другом направлении, на участке длиной 6 миль. Путь занимал около 20 минут. По разным данным, территорией дельфина было пространство от входа в пролив Кука, у Веллингтона до пролива Френч-Пасс; участок в заливе Адмиралтействаruen от Коллинэ Пойнт до мыса Фрэнсис; отрезок от входа в пролив Пелорусruen до Френч-Пасса и др. окрестности пролива Кука. Согласно легенде, дельфин провожал пароходы через опасный узкий, каменистый, с сильным течением пролив Френч-Пасс, выполняя функции лоцмана. По свидетельствам современников, дельфин держался веллингтонской стороны, никогда не пересекая Френч-Пасс. Пелорус Джека не интересовали «масляные катера» — парусники и яхты, он сопровождал только пароходы. Если в проливе одновременно появлялись два корабля, дельфин выбирал более быстрый, легко развивая скорость до 15 узлов. По свидетельству очевидцев, «чем быстрее шёл корабль, тем большее удовольствие он получал». В 1904 году с борта судна «Пингвинruen» был произведён выстрел в Пелорус Джека. По одним сведениям, дельфин был ранен, по другим — выстрел пришёлся мимо. После инцидента дельфин пропал на несколько недель, но затем снова появился в проливе и вернулся к своему занятию. Однако с тех пор Пелорус Джек игнорировал «Пингвина», по-прежнему сопровождая другие суда. Когда «Пингвин» заходил в пролив, дельфин исчезал.

Легенда связывает эту историю с крушением «Пингвина» в проливе Кука 12 февраля 1909 года — самой масштабной морской катастрофой в Новой Зеландии в XX веке, повлекшей гибель 75 человек.  После происшествия со стрельбой с борта «Пингвина» по просьбам жителей колонии был принят закон об охране животного. Документ под названием «Запрещение промышлять дельфинов Риссо в проливе Кука» был подписан губернатором колонии лордом Планкетом (англ. Lord Plunket) и издан 26 сентября 1904 года от имени короля и Тайного совета Новой Зеландии. Поскольку по закону морского рыболовства 1894 года запретительное право губернатора распространялось только на рыбный промысел, в формулировке документа об охране была использована уловка: Пелорус Джек проходил под названием «рыба или животное». Запрещение промышлять дельфинов Риссо в проливе Кука 1. В течение 5-ти лет с момента официального опубликования этих постановлений запрещается законом охотиться на рыбу или животное вида, обычно известного под названием дельфина Риссо (Grampus griseus), в водах пролива Кука или заливах, бухтах и эстуариях, прилегающих к нему. 2. Если кто-либо нарушит это постановление, его ждёт штраф не менее пяти фунтов и не более ста фунтов. — Дано в Резиденции губернатора в Веллингтоне, 26 сентября 1904 г. в присутствии его превосходительства губернатора. Закон имел 5-ти летний срок действия и продлевался в течение жизни Пелорус Джека. В марте 1911 года газеты сообщили о гибели Пелорус Джека — тело похожего на него дельфина было найдено у острова Д’Юрвиль. Но вскоре последовало опровержение — команда парохода «Патена» извещала, что дельфин был замечен на прежнем месте и резвился как никогда. Пелорус Джек исчез в апреле 1912 года. Об его исчезновении ходили разные слухи, наиболее распространена была версия гибели от рук гарпунёров норвежской китобойной флотилии, не знавших о существовании закона об его охране. Исследователи полагают более вероятной естественную смерть дельфина от старости. В начале XX века Пелорус Джек стал новозеландской достопримечательностью — о нём писали в популярных журналах, газетах и туристических путеводителях, туристы из разных стран приезжали посмотреть на него (в числе путешественников были писатели Марк Твен и Фрэнк Т. Баллен). В 1906 году дельфин был главной достопримечательностью Новой Зеландии, привлекавшей туристов и фигурировавшей в их рассказах. В декабре 1910 года портрет Пелорус Джека был опубликован на обложке журнала «London illustrated news». Сопровождение Пелорус Джеком корабля было задокументировано видеозаписью, ставшей частью фильма «Pictorial Parade» (1956) компании «National film unitruen». Пелорус Джек стал героем нескольких книг для детей, стихотворений и песен, его изображение воспроизводилось на открытках с надписью «Единственная рыба в мире, охраняемая законом парламента», использовалось в сувенирной продукции. Много лет существовала марка шоколада «Pelorus Jack». Дельфину посвящён шотландский танец «Пелорус Джек». Пелорус Джек изображён на логотипе новозеландской компании «Interislanderruen», занимающейся межостровными паромными переправами через пролив Кука. Пелорус Джеку посвящались статьи в крупных журналах. В 1911 году вышла книга Джеймса Коуана (англ. James Cowan) об истории жизни дельфина — «Пелорус Джек: Белый дельфин из Френч-Пасса, Новой Зеландии» (англ. «Pelorus Jack: the White Dolphin of French Pass, New Zealand», 2-е, дополненное издание — 1930), сопровождавшаяся иллюстрациями и картами его обитания. Позднее жизнь и поведение животного стали предметом исследования Линнеевского общества. Доклад о дельфине был сделан на ежегодном собрании общества в 1929 году. Президент общества, исследователь китообразных Сидней Хармер писал: В свете этой истории мы должны пересмотреть наше недоверчивое отношение к сообщениям древних писателей о дружеском расположении дельфинов к человеку. В начале 1960-х годов исследователь жизни дельфинов Энтони Олперс (англ. Antony Francis George Alpers) собрал прижизненные публикации о Пелорус Джеке и свидетельства десятков очевидцев. Результаты исследования вошли в его «Книгу о дельфинах» (англ. «Book of Dolphins», 1960 год) и её продолжение «Дельфины» (англ. «Dolphins», 1963 год.). Исследователи объясняли необычный паттерн поведения дельфина его одиночеством — предположительно отбившись от стаи, он прожил жизнь вне себе подобных особей. Причинами внимания Пелорус Джека к пароходам и отсутствие интереса к катерам и яхтам учёные полагали издаваемые кораблём специфические звуки (шум машин или ультразвуковые колебания, производимые сжатым паром и др.), привычка дельфина тереться о борт корабля предположительно объяснялась его потребностью сдирать налипшие на бока ракушки. Вопрос о том, действительно ли дельфин выполнял функции лоцмана или просто сопровождал суда, остался невыясненным. Материалы о Пелорус Джеке находятся в Архивах Новой Зеландииruen, Национальной библиотеке Новой Зеландииruen, Музее Веллингтонаruen и др.

Интерес ученых к дельфинам продиктован не столько запоздалым желанием отдать дань уважения их уму, понятливости, добродушию и любви к человеческому роду (чему, кстати, уже воздано должное воздвигнутыми памятниками дельфину Джеку на одной из набережных Веллингтона и дельфину Бобо в австралийском городе Брисбене), сколько стремлением как можно быстрее познать устройство и принцип действия гидролокатора, которым так щедро одарила Природа этих животных и которым столь успешно пользовались Джек из Пелореса и Туффи, выполняя лоцманские и другие обязанности. Гидролокатор дельфина настолько совершенен, что не может не вызвать самой большой зависти у любого инженера, работающего в области гидролокационной техники. В отличие от рукокрылых, локационные способности дельфинов были обнаружены сравнительно недавно, в 50-х годах прошлого ХХ столетия. Все началось с того, что было замечено - ночью в мутной воде дельфины обходят сети. Было также обнаружено, что дельфины свободно находят куски рыбы, помещенные в водоем, в самые темные ночи без шума и на большой скорости обходят установленные в бассейне препятствия. Невольно возник вопрос: не обладают ли они способностью посылать звук и нет ли у них приемного аппарата, подобного аппарату летучих мышей, позволяющему этим зверькам безопасно летать в темноте? Первые опыты по изучению методов и способов ориентации дельфинов под водой были поставлены в Америке в местечке Вудс-Холл биологами Шевиллом и Лоренсом. Работы велись с самцом афалиной, помещенным в небольшой мутный водоем размером 90 X 20 м. Посторонние звуки не мешали проведению эксперимента, а для надежного исключения участия зрительного анализатора опыты проводились ночью. В водоеме не было другой пищи, кроме той, которую давали афалине исследователи. Бросаемая экспериментаторами в воду рыба моментально обнаруживалась и поедалась голодным животным. На всплеск воды дельфин бросался очень точно - при расстоянии до всплеска в 20 м он ошибался лишь на несколько сантиметров. Но ученые хотели знать, как дельфин находит предметы, появление которых не сопровождается звуками. Для выяснения этого вопроса подопытное животное обучили распознавать сигнал кормления: дельфин получал рыбу после удара о железную трубу или посылки ультразвукового сигнала прибором, находящимся возле кормовой площадки. После закрепления такого условного рефлекса опыты начали усложнять: экспериментаторы подавали сигнал, но рыбу в воду не клали или подкладывали ее, когда дельфин не ожидал этого.  1). В первом случае дельфин подплывал к лодке (она служила кормовой площадкой) и, не обнаружив рыбы, проплывал мимо.  2). Во втором случае, когда рыбу опускали в воду очень тихо, без предварительного сигнала, дельфин обнаруживал ее сам, но не при помощи зрения. При своих поисках в темноте он издавал слабые поскрипывающие звуки, которые хорошо прослушивались в гидрофон как ряд щелчков, повторяющихся с различной частотой, или как скрип двери, поворачивающейся на ржавых петлях. Когда дельфин "скрипел", он почти всегда направлялся к рыбе, словно видел ее; двигаясь же молча, он к лодке не подплывал, даже если рыба была опущена в воду. Уже из этих опытов стало ясно, что дельфины обнаруживают пищу и различают самые разнообразные предметы под водой с помощью высокочастотных "скрипов" и эха. Однако окончательно эта рабочая гипотеза была подтверждена серией экспериментов, проведенных профессором Флоридского университета Уинтропом Келлогом. Изучению звукового и слухового аппаратов дельфинов Келлог посвятил около 10 лет и впоследствии написал . очень интересную книгу под названием "Морские свиньи и сонар". У Келлога во флоридском аквариуме "Мэриленд" было два обученных дельфина Альберт и Бетти. Экспериментируя с ними, ученый и его коллеги поставили перед собой задачу выяснить следующие вопросы: издают ли дельфины звуки, аналогичные звукам, используемым в сонарах? обладают ли они приспособлениями, позволяющими улавливать эхо собственных звуков? реагируют ли они на отраженные звуки? используют ли они звуковые сигналы для ориентации и нахождения пищи? С помощью современной довольно сложной электронной аппаратуры исследователям удалось на каждый из этих вопросов получить положительный ответ. Опыты проводились в бассейне площадью 350 м2 и глубиной около 2 м. Мягкое илистое дно и стенки бассейна хорошо поглощали звуки и не давали эха. Плавая, афалины взмучивали воду так, что видимость при экспериментах не превышала 35 - 85 см. Все опыты проводились ночью и были поставлены так, что подопытные животные не могли видеть действий человека ни в воде, ни в воздухе. В воду были опущены гидрофоны; звуки, издаваемые дельфинами, записывались специальной аппаратурой. Результаты опытов оказались поразительными. Если в бассейне было спокойно, афалины лишь изредка издавали скрипы или щелчки - поисковые серии звуковых импульсов. Они длились 1 - 5 сек с интервалом между сериями 10 - 20 сек, а длительность отдельного импульса в серии составляла 1 мсек. При холостом всплеске о поверхность воды дельфины тотчас же издавали одну короткую серию скрипов и замолкали. Если же на поверхность экспериментаторы бросали погружающийся несъедобный предмет, то вслед за первой серией щелчков дельфины издавали еще несколько серий с промежутками в 1 - 2 сек. Но когда этим брошенным предметом оказывалась рыба, следовал целый залп звуковых серий с частотой импульсов до нескольких сотен в секунду, и дельфин направлялся к рыбе. Приближаясь к добыче, он не переставал лоцировать, покачивал головой из стороны в сторону, описывая дугу в 10 - 20°, как бы нацеливаясь на рыбу своим звуковым лучом. Некоторые опыты, уже были описаны в главе "ЖИВЫЕ ЛОКАТОРЫ  ПРИРОДЫ" в книге "БИОНИКА". Поставили такой эксперимент. В бассейне размером 21,35X16,75 м, наполненном мутной водой, в которой видимость не превышала 50 см, устроили лабиринт: в воду опустили 36 полых металлических стержней (их разместили в б рядов, по 6 штук в каждом, на расстоянии 2,5 м друг от друга), при прикосновении к которым включался электрический звонок. Затем в мутную воду пустили двух дельфинов. В течение первых 20 мин звонок раздался всего лишь 4 раза. По-видимому, дельфины касались стержней горизонтальными плавниками хвоста, когда их тело уже прошло вперед. Следующие 20 мин звонок звонил еще реже, а затем афалины плавали в бассейне, уже не задевая стержней даже в полнейшей темноте. И вот что еще установили исследователи: между стержнями дельфины плыли значительно быстрее, чем обычно в свободном бассейне; при этом они непрерывно посылали звуковые импульсы. Интересные опыты с дельфином были проведены Кеннетом Норрисом в Калифорнийском университете в Лос-Анжелосе. Исследуя по заданию ВМФ США гидролокационный аппарат дельфинов, ученый научил одну очень послушную афалину по кличке Алиса плавать с резиновыми наглазниками и принимать пищу по сигналу. Как только экспериментатор подавал сигнал кормления, в гидрофон начинали поступать щелкающие звуки афалины (16 импульсов в секунду). Эхо-лоцирующий дельфин с закрытыми глазами без труда ловил добычу. Частота щелчков увеличивалась по мере приближения Алисы к рыбе. Однако рыбу животное захватывало лишь в том случае, если она оказывались не ниже уровня его верхней челюсти, т. е. попадала в зону локации. Приближаясь к добыче, дельфин так же покачивал головой, как и в экспериментах Келлога. Несмотря на наглазники, Алиса точно, не касаясь телом, проплывала между множеством металлических стержней, подвешенных через промежутки в 1 - 2 м, и по сигналу подплывала к микрофону.

Фотография выше - /К глазам дельфина прикрепляют резиновые наглазники, чтобы изучить способности животного плавать вслепую/. На каком же расстоянии "видит" дельфин, как далеко простирается луч его локатора? Ответ на этот вопрос был получен в следующем опыте. От лодки перпендикулярно ее борту протягивали тонкую рыбачью сеть длиной в несколько метров. Затем в полной темноте и абсолютно бесшумно то с носа, то с кормы опускали в воду рыбу длиной 10 - 15 см. Подопытный голодный дельфин должен был заблаговременно решить, по какую сторону сети ему плыть, чтобы найти ожидаемое лакомство. Эту задачу он легко решал с расстояния в 4,5 - 5 м. Таким образом, на основании множества самых разнообразных опытов ученые пришли к общему выводу - эхолокация у дельфинов является основным способом распознавания объектов, погруженных в воду. Локатор дельфина работает почти в том же "режиме", что и локатор летучей мыши. В спокойном состоянии животное постоянно испускает звуковые импульсы через каждые 15 - 20 сек, которые служат для общей ориентировки. Для определения глубины воды, близости берега и льдов, предотвращения столкновения с кораблями животные обычно используют продолжительные (длительностью 1 - 5 сек) импульсы с меняющейся частотой (от 7 до 20 кгц). Когда же внимание дельфина привлекает брошенный в воду предмет, число импульсов резко возрастает (от 5 до 100 и более в секунду) - дельфин подробно изучает изменившуюся обстановку с помощью своего звуколокатора. В 1958 - 1959 гг. Келлог установил, что чем дальше дельфин находится от рыбы, тем ниже частота повторения излучаемых им локационных сигналов и, наоборот, чем ближе рыба, тем эта частота выше. По-видимому, при сближении с добычей требуется возрастающая прицельность посылки импульсов. Животное, нащупав добычу, старается не выпустить ее из зоны ультразвукового пучка и, сближаясь с ней, вероятно, суживает звуковое поле. Движение к цели (к преследуемой рыбе) становится более точным, если улучшается направленность зондирующего сигнала и эхо-сигнала. Следить за перемещением рыбы в области звукового луча приближающийся к ней дельфин может путем повышения частоты повторения импульсов локации. Предполагают, что орган "речи" дельфина является многоцелевым (универсальным) устройством - дельфин "разговаривает" и лоцирует с помощью одного и того же звукового генератора. Интересно, что издаваемые дельфином звуки, слышимые человеком, весьма различны и зависят от ситуации. Дельфин "скрипит", "щелкает" при "ощупывании" окружающих (особенно незнакомых) объектов, препятствий и пищи. Для общения с своими сородичами он издает звуки, похожие на удары палкой по мячу, свистит, лает или воет. Например, если мать разлучена с детенышем, оба будут жалобно свистеть до тех пор, пока не соединятся. Способности дельфинов к испусканию и восприятию звуков настолько широки, что просто диву даешься. Уже при постановке первых экспериментов по изучению эхолокации дельфинов ученые были поражены "вокальными способностями" животного: дельфин "излучал" в диапазоне от 150 гц до 196 кгц! К сожалению, строение органа "речи" дельфина (он же - ультразвуковой генератор его локатора) до сих пор изучено еще очень неполно. Предполагают, что в звукообразовании принимают участие разные органы, связанные с дыхательными функциями, причем основную роль в генерации звуковых сигналов играет сложная система надчерепных воздушных полостей, примыкающих к носовому проходу. Эти своеобразные "мешки" разделены тонкими стенками. Под действием различных мышц воздух пережимается из одного мешка в другой, а вибрирующие при этом стенки порождают ультразвуковой импульс. Но если принцип генерации ультразвуковых колебаний стал в последние годы более или менее ясным, то до сравнительно недавнего времени для ученых оставалось загадкой, каким образом дельфины ухитряются фокусировать ультразвуки, посылать импульсы в нужном направлении, что является непременным условием эффективной работы любого локатора. В 1962 г. американские исследователи Вильям Эванс и Джон Прескотт высказали предположение, что выпуклая жировая подушка, расположенная на челюстных и межчелюстных костях, и вогнутая передняя поверхность черепа дельфинов действуют как звуковая линза. Аналогичная гипотеза была выдвинута и советскими учеными В. Бельковичем и А. Яблоковым. "На голове дельфинов и зубатых китов, - писали они, - есть лобный выступ из жировой ткани. Нам кажется, что эта ткань служит акустической линзой". В пользу такой гипотезы имелись следующие доводы. Показатель преломления жировой ткани, образующей так называемый лобный выступ дельфина, очень близок к показателям преломления веществ, которые используются в технике для изготовления акустических линз. И далее. Вся система жировой подушки снабжена собственной своеобразной мускулатурой и сложной системой связок. Очевидно, назначение их в том, чтобы изменять фокусировку линзы. Роль рефлектора генерируемых дельфином ультразвуков ученые в своей гипотезе отвели его черепу, исходя из особенности конструкции последнего, а также из того, что костные ткани очень плохо проводят ультразвуковые колебания. Таким образом, согласно гипотезе Эванса - Прескотта и Бельковича - Яблокова, "линза" и "рефлектор" - это те органы в природном гидролокаторе дельфина, которые концентрируют, сигналы, излучаемые воздушными мешками, связанными с носовым каналом (рис. 4), и в виде звукового пучка направляют их на лоцируемый объект; дельфин может "ощупывать" пространство впереди себя через "линзу" и широким рассеянным пучком ультразвука и очень тонким.

Рисунок выше - /Ультразвуковая 'линза' и 'рефлектор' в голове дельфина (по В. Бельковичу и А. Яблокову)/. И все же, хотя гипотеза звуковой линзы красиво и логично объясняла точность, прицельность и даже дальность эхолокации дельфинов, без экспериментальной проверки она практически оставалась бездоказательной. Правда, Эванс и Прескотт в подтверждение своей гипотезы провели один опыт. Они отрезали головы у двух дельфинов и через гортань и носовой канал пропускали 10 л воздуха под давлением в 1,5 атм. Полученный при этом звук был несколько сходен со звуком, который издают живые дельфины. Но измерения давления, создаваемого этими звуками на одинаковом расстоянии (38 см) от дыхала в разных секторах, не показали ярко выраженной направленности.

Рисунок выше - /Схема опыта с головой и черепом обычного дельфина (по Е. В. Романенко, А. Г. Томилину и Б. А. Артеменко). 1 - излучатель звука; 2 - приемник звука; 3 - голова дельфина, вращаемая вокруг вертикальной оси в горизонтальной плоскости/. По-иному к выяснению роли головы дельфина в концентрировании звуковых колебаний подошли советские ученые Е. В. Романенко, А. Г. Томилин и Б. А. Артеменко. В своих экспериментах, поставленных в 1963 году в небольшой бухте на Черном море, исследователи изучали концентрирование звука очищенным от тканей черепом и целой головой обыкновенного дельфина. Опыты велись в морской воде на глубине 1 м. "В обоих случаях, - пишет профессор А. Г. Томилин, - излучатель звука (шарик из титаната бария) помешали в область расположения воздушных мешков - к переносице головы или черепа дельфина. Излучатель подключали к звуковому генератору и получали колебания разной частоты. Колебания излучателя отражались от передней стенки черепа, проходили сквозь мягкие ткани и воду и воспринимались приемником, расположенным в 1,5 м от излучателя (рис. 5). Направленность звука исследовалась путем вращения черепа или головы дельфина около вертикальной оси в горизонтальной плоскости. Приемник четко показывал направленность звука, так как интенсивность принимаемых им звуков при вращении черепа изменялась. Испытания показали, как изменяется направленность звуков, формируемая черепом и целой головой дельфина, в зависимости от частоты излучаемых звуков. Оказалось, что с уменьшением частоты от 180 до 10 кгц направленность звуков, обусловливаемая вогнутой передней поверхностью мозговой части черепа и мягкими тканями головы, значительно уменьшалась, а звуковое поле расширялось. Основную роль концентратора звуков выполняет череп, дополнительную - мягкие ткани головы. Таким образом, советские ученые доказали, что дельфины концентрируют и направляют свои акустические сигналы "ультразвуковым прожектором", роль которого выполняют череп и мягкие ткани головы. Чем выше частота импульсов, тем сильнее суживается звуковое поле посылаемого сигнала и тем выше точность локации. Именно в направленности сигналов таится секрет "ультразвукового разглядывания" дельфинами предметов на разных расстояниях" (курсив наш.- И, А.).

Рисунок выше - /Направленность, обусловленная костями черепа (сплошные линии) и всей головой (пунктирные линии) обычного дельфина (по Е. Б. Романенко, А. Г. Томилину и Б. А. Артеменко)/. Ученые установили, что высота тона (частота) локатора дельфина, как и локатора летучей мыши, быстро меняется от начала каждого импульса к его концу. О преимуществах такой частотной модуляции мы уже говорили. В конце второй мировой войны инженеры эффективно использовали частотно-модулированные колебания для создания помехозащищенного ультразвукового гидролокатора - сонара. А спустя некоторое время, когда было начато подробное изучение дельфинов, оказалось, что сонар работает примерно так же, как локатор дельфина. Значит, инженеры открыли и сумели применить тот же принцип, который с незапамятных времен использует природа в своих живых ультразвуковых локаторах. Принцип этот таков. Быстро меняющемуся тону передатчика соответствует и меняющаяся частота отраженного эха. Высота тона принимаемого сигнала отличается от тона звука, испускаемого в данный момент. Поэтому сонар не создает сам себе помех. Отраженный от цели импульс с характерным частотным спектром легко выделить из шума практически любой интенсивности. А это очень важно. В начале войны почти все военные суда располагали устройствами для прослушивания подводных шумов; применяемые для этой цели гидрофоны и гидролокаторы представляли собой усовершенствованные варианты обычного эхолота. И те и другие исправно работали только тогда, когда корабль стоял на месте. При его движении в шуме воды, обтекавшей корпус, совершенно терялись сигналы эхолокаторов и становилось невозможным различить какие бы то ни было другие звуки (в том числе и шум винтов подкрадывающейся подводной лодки). Поэтому так губительны были атаки немецких "сумбарин", которые подходили вплотную к союзным конвоям без риска быть обнаруженными. Теперь подводная лодка не сможет подойти к движущемуся судну незамеченной: на движущемся корабле сонар работает почти так же хорошо, как и на неподвижном. Кроме того, его сигналы, отраженные от предметов разной формы и размеров, несколько отличаются друг от друга, и поэтому опытный гидроакустик может опознать различные предметы, находящиеся в зоне действия локатора. Сонары непрерывно совершенствуются, но пока по тактико-техническим данным им далеко до дельфиньих. Прежде всего гидролокационный аппарат дельфинов лучше защищен от помех, нежели современные сонары, спектр излучаемых им колебаний более широк, богаче модуляцией по интенсивности и частоте повторения. Так, например, в опытах Келлога в случаях ближней ориентации при решении задачи о местонахождении препятствия и пищи афалин пытались сбивать записанными ранее на пленку громкими сигналами, но животные без труда отличали свои истинные сигналы от этих искусственно воспроизводимых помех. Если наиболее совершенные локаторы, созданные инженерами, уверенно выделяют сигнал лишь при отношении сигнала к шуму, равном 2 или 3, то дельфиний звуколокатор, как показывают эксперименты, способен распознавать полезные сигналы, которые в десятки раз (!) слабее мешающего шума. Не менее поразительна точность эхолокации дельфинов. Опытами установлено, что дельфины способны определять направление на цель при расстояниях в десятки метров с точностью не менее 30'. В экспериментах, проводившихся советскими учеными на Черном море, афалины безошибочно подплывали, например, к дробинке диаметром 4 мм, брошенной в море на расстоянии 20 - 30 м от животного, предварительно прощупав ее звуковым пучком. В опытах Норриса знакомая уже нам афалина Алиса с глазами, закрытыми резиновыми наглазниками, и плотно заткнутым носом вслепую определяла с большой точностью размеры шариков, которые бросал в воду экспериментатор. Сначала Норрис и его коллега Тернер научили Алису различать два стальных шара - маленький диаметром 3,75 см и большой диаметром 6,25 см. Если животное выбирало большой шар, то оно получало в награду рыбу. "Затем, - рассказывает Норрис, - мы закрыли глаза Алисе и постепенно увеличивали размер маленького шара. С закрытыми глазами, выбирая между шарами диаметром 5 и 6,25 см, Алиса не ошиблась ни разу на протяжении сотни опытов. Даже когда диаметры шаров составляли 5,62 и 6,25 см, она в большинстве случаев не ошибалась, хотя и были случайные ошибки. Эта разница в 0,6 см так мала, что вы с трудом можете ее обнаружить невооруженным глазом". Далее эксперименты показали, что, пользуясь своей сонарной системой, дельфин способен обнаружить металлическую проволоку диаметром 0,2 мм в 77% случаев. Изучая работу локационного аппарата дельфина, ученые обнаружили еще одну очень важную его особенность: издаваемые животным ультразвуки, отражаясь от окружающих предметов, позволяют ему определять не только местоположение последних, но и их форму, природу, структуру. Так, например, в опытах Норриса с афалиной Алисой животное с плотно закрытыми глазами легко отличало при помощи своего сонара, издававшего скрипы, желатиновую капсулу, наполненную водой, от куска рыбы такой же величины. В экспериментах Келлога и его коллег подопытные дельфины Альберт и Бетти в кромешной тьме безошибочно отличали форель длиной 15 см от кефали длиной 30 см - форель им нравилась явно больше. В другом опыте крупной кефали дельфины предпочли вдвое меньшего пятнистого горбыля. Когда обеих рыб погружали в бассейн, афалины почти всегда устремлялись к горбылю: в первых 16 испытаниях Альберт ошибся только 4 раза, а в 140 последующих - ни одного раза! Когда горбыля подвешивали за стеклянным экраном (рыба была видна глазом, но недоступна для эхолокации), а кефаль - перед ним (она была доступна для ультразвукового распознавания), то дельфин никогда не пытался ловить горбыля и довольствовался кефалью. П. Т. Асташенков указывает, что дельфины могут обнаруживать стаю рыб и различать их породу на расстоянии 3 км! Итак, все известные нам сегодня достоинства гидролокатора дельфинов убедительно говорят о том, что эта биологическая система является непревзойденным образцом для каждого инженера, занимающегося разработкой гидролокационной техники. Вместе с тем приходится признать, что принципы устройства и функционирования локатора у дельфина исследованы пока значительно хуже, чем у летучих мышей. Многое остается еще неясным и для биоников и для инженеров. Неизвестно, например, каким образом удается китообразным по отраженным звукам предельно точно различать величину и даже структуру предмета. Не ясно, применяют ли дельфины высокочастотные импульсы и "ультразвуковой прожектор" для дальнего эхолоцирования. Не выяснено также, на каком максимальном расстоянии еще достаточна точность их гидролокатора и какие частоты используются для дальней локации. Для ответа на все эти и множество других вопросов ученым придется поставить еще не одну серию опытов, произвести не одно исследование дельфиньего сонара. Гидролокатор дельфинов совершенствовался тысячелетиями. За это время Природа "испытала" несчетное количество возможных технических решений и "выбрала" самые лучшие. Все это лучшее бионика, надо полагать, в недалеком будущем познает и передаст творцам локационных систем для создания новых гидролокаторов, достигающих по своему совершенству живых локаторов дельфина. Значительный интерес проявляют ныне бионики и к акулам. Научные исследования показали, что акула подобна управляемой торпеде. По всей вероятности, на след жертвы ее "наводит" не сильно развитое обоняние, как думали раньше, а настоящая локационная система, с помощью которой она воспринимает всевозможные звуки и колебания. В одном из университетов США сейчас тщательно изучается способность акул к самонаведению на жертву. Механизм самонаведения акул предполагается приспособить для создания управляемого оружия. Не обидела природа локационными способностями и многих других обитателей царства Нептуна. Недавно в зоологических садах Сан-Франциско, Сан-Диего и в Нью-Йоркском аквариуме были проведены исследования звуков, издаваемых рядом ластоногих. Оказалось, что тюлени способны издавать сигналы с частотой до 30 кгц и длительностью 0,3 - 1,0 мсек. То обстоятельство, что эти звуки, как правило, регистрировались после попадания в бассейн незнакомых предметов, а также во время хватания пищи, дает основания полагать, что ластоногие пользуются активной звуколокациеи. Таким образом, к зубатым китообразным и летучим мышам прибавился еще один отряд млекопитающих, способных издавать ультразвуки и применять их для эхолокации. Однако локация с помощью ультразвука - не единственное средство обнаружения в арсенале природы. Существуют и другие виды локаций.

Рисунок выше / /Нильский длиннорыл/. Общеизвестно, что сверхвысокочастотные электромагнитные волны очень быстро затухают в воде. По этому радиолокация и другие радиослужбы под водой невозможны. Однако природа все же наделила нильского длиннорыла чувствительным радиолокатором. Правда, радиус его действия - всего несколько метров. Но длиннорылу этого вполне достаточно. Он любит копаться в речном иле, где и находит себе пищу. Зарывшись головой в ил, длиннорыл, естественно, не имеет возможности следить за окружающим пространством и может легко попасть в сети или стать добычей хищников. Вот тут-то ему и помогает его радиолокатор. Сверху, у основания хвоста длиннорыла, расположен излучатель электрических сигналов. Он посылает в окружающее пространство до 100 импульсов в минуту с амплитудой несколько вольт. Возникающее электрическое поле искажается, как только в нем появляется новый предмет. Нервные окончания особого органа, расположенного у основания спинного плавника со стороны головы, улавливают малейшие изменения этого поля в окружающей среде. Чувствительность локационной системы мормируса чрезвычайно велика. Электрорецепторы способны реагировать на изменения разности потенциалов поля, равные 3 · 10-9 в на 1 мм длины, т. е. их чувствительность в 105 раз превышает пороговую чувствительность нейрона. Попутно следует отметить, что водяной слоник - одно из немногих животных, чувствительных к магнитному полю. Он реагирует на поднесенный к аквариуму постоянный магнит. Физическая природа локационной системы мормируса еще не совсем ясна. С одной стороны, установлено, что он посылает электрические импульсы с частотой около 100 посылок в минуту. С другой стороны, он создает в окружающем пространстве электростатическое поле. Из этого вытекают две возможности: улавливание отраженных импульсов и улавливание изменений конфигурации линий поля. Не исключено, что длиннорыл использует оба способа обнаружения. Некоторые исследователи предполагают, что действие локатора мормируса основано на принципе изменения электропроводности среды. Возможно также, что длиннорыл в результате длительной эволюции сумел "подобрать" для своего радиолокатора какой-то неизвестный пока инженерам диапазон электромагнитных волн, с помощью которых ему удается осуществлять радиолокацию под водой. Загадку нильской рыбки на тот момент еще предстояло решить совместными усилиями ученых, занимающихся радиотехникой и бионикой, - ведь не исключено, что мормирус "изобрел" принцип эффективного обнаружения, который неизвестен пока специалистам по локационной технике. До сих пор мы говорили об активной локации, суть которой состоит в том, что обнаружение "целей" производится за счет энергии, затрачиваемой передатчиком локатора на "прочесывание" окружающего пространства. С помощью активных локаторов можно обнаружить любой предмет, лишь бы он был достаточно большим и находился достаточно близко. Но Природа не обошла вниманием и другой способ локации - пассивное обнаружение объектов, которые сами излучают энергию. За примерами далеко ходить не нужно. Органы слуха позволяют устанавливать присутствие звучащего (т. е. излучающего энергию звуковых колебаний) предмета и определять направление на этот предмет. Органы зрения дают нам возможность обнаружить тело, испускающее видимый свет. Глаза - весьма совершенные пассивные локаторы, однако с их помощью человек не может увидеть предметов, испускающих, например, инфракрасные (тепловые) лучи. А некоторые животные могут. Глубоководные кальмары, помимо обычных глаз, наделены еще так называемыми термоскопическими глазами, т. е. органами, способными улавливать инфракрасные лучи. Термоскопические глаза расположены по всей нижней поверхности хвоста. Они устроены так же, как обычный глаз, но снабжены светофильтрами, задерживающими все лучи, кроме инфракрасных.