Кто летает, болтая руками, спит вверх ногами и видит ушами? Любой школьник на этот вопрос-Загадку ответит: летучая мышь. Подобрать другое существо с такими же поразительными характеристиками невозможно.
Бесшумный стремительный полет, молниеносные виражи и развороты в воздухе, феноменальная способность избегать препятствий, весьма отталкивающая мордочка с кожистыми наростами, ночной образ жизни — все это как-то не увязывается в милый образ безобидной зверюшки.
Удивительно, насколько стойки древние антипатии людей к рукокрылым существам, которые в принципе ничего плохого человеку не сделали, а наоборот — приносили и приносят пользу.
Едва ли не первые признаки «хироптерофобии» в мировой литературе («хироптера» — это греческое название отряда рукокрылых) можно найти у Эзопа. В одной из басен великого грека рассказывается о кровопролитной войне между зверями и птицами. В силу своей двойственной природы летучие мыши — обитатели и неба и земли — принимали то одну, то другую сторону в зависимости от того, как поворачивались боевые действия. Когда в животном царстве восторжествовал мир, бывшие враги дружно осудили двурушных рукокрылых (так и хочется сказать: «двурушнокрылых») и приговорили их к мраку ночи, запретив появляться в природе при свете дня.
У африканских племен, живущих в Камеруне, до сих пор бытует представление о злых духах ю-ю, скрывающихся в пещерах и вылетающих оттуда для черных дел по ночам. Вот что писал известный английский зоолог Джералд Даррелл в книге «Перегруженный ковчег»:
«Доносившиеся из темноты звуки казались зловещими и страшными. В пещере было очень холодно, и мы все дрожали... Я приказал охотникам оставаться на месте и направился к тому месту, где пол пещеры начинал опускаться... Подойдя к краю, я осветил фонарем большую впадину, из которой доносились странные звуки. В первый момент мне показалось, что пол нижней пещеры сорвался с места и начал надвигаться на меня, сопровождаемый порывами ветра и сверхъестественным завыванием. У меня мелькнула было страшная мысль, что злые духи ю-ю действительно существуют и я стану сейчас жертвой их ярости. Но затем я понял, что вся эта черная масса состоит из сотен маленьких летучих мышей. Они держались кучно, как пчелиный рой; сотни этих существ, подобно мохнатому движущемуся коврику, плотно закрыли каменистый потолок нижней пещеры».
Пожалуй, самое зловещее место летучие мыши занимают в мексиканском фольклоре. В мифологии потомков индейцев майя, живущих на юге Мексики, особую роль играет демон Хикал — злой гений хитрости и обмана. Он вселяется в людей с неустойчивой психикой или плохим характером и подчиняет их своей гадкой воле. Антропологи установили, что демон Хикал — прямой потомок кровожадного майяского бога, требовавшего человеческих жертвоприношений и изображавшегося в виде маленького черного существа с крылатыми лапами. Аналогия с летучей мышью самая прямая.
За что же мы так недолюбливаем рукокрылых? Самое простое объяснение кроется в повадках и строении летучих мышей. Слишком уж чуждый для нас — дневных нелетающих млекопитающих — образ жизни они ведут. Слишком уж противоестественно выглядят их преображенные конечности с полупрозрачными перепонками.
«Возмутительное открытие»
Конечно, ученые не могли не обратить внимания на странности поведения летучих мышей, и первым ими всерьез занялся итальянский натуралист XVIII века Ладзаро Спалланцани. В 1793 году он — будучи уже известным ученым — проводил опыты над зверьками и неожиданно для себя обнаружил, что, ослепленные, они летают так же беспрепятственно, как и зрячие. После серии экспериментов натуралист заключил, что у слепых летучих мышей органы зрения «заменяются каким-то другим органом или чутьем, которое людям не присуще и о котором мы никогда не сможем ничего узнать». Бывает, и большие ученые ошибаются. Уже на следующий год женевский хирург Луи Жюрин раскрыл тайну летучих мышей. Как выяснилось, рукокрылые становятся совершенно беспомощными, если им... плотно закупорить уши.
Спалланцани сделал вид, что не поверил Жюрину, но втайне год за годом повторял его опыты и убедился: женевский коллега был прав — летучие мыши на самом деле «видят» ушами. Только после смерти Спалланцани в 1799 году вышли публикации о его экспериментах, однако ученый мир воспринял новость в штыки. Видеть ушами?! Невероятно! «Может быть, в таком случае летучие мыши слышат глазами?» — ехидно вопрошал в печати некий натуралист-остроумец.
В 1938 году странными «уховидцами» занялись два американца — студенты Гарвардского университета Дональд Гриффин и Роберт Галамбос. Еще в 1920 году кто-то из акустиков высказал предположение, что летучие мыши испускают звуки высокой частоты и ориентируются в пространстве по отраженным от препятствий сигналам. К концу 30-х годов был уже изобретен и приемник, регистрирующий ультразвуки. Два года молодые ученые ставили опыты, улавливая сигналы, издаваемые летучими мышами, и доказали: да, рукокрылым помогает летать эхо. Более того, многие виды летучих мышей руководствуются в полете только отраженными звуками, совершенно не полагаясь на зрение. Вскоре родился и новый термин — эхолокация.
Только два десятилетия назад специалисты начали понимать, что эхолокация не такая простая вещь, как казалось на первый взгляд. Там, где раньше виделась исчерпывающая акустическая схема — передача-прием ультразвуков,— открывались поразительные глубины, самое интересное там только начиналось. И по сию пору вопросов, которые «задают» летучие мыши, намного больше, чем ответов.
Гурманы и вампиры
«...Маленькая летучая мышь... злобно пищала и, как все летучие мыши, очень напоминала потрепанный зонтик»,— писал Дж. Даррелл. Очень удачное сравнение. Только... «потрепанных зонтиков» этих в мире очень много, и они очень разные. Живут повсюду, разве только в Антарктиде их нет. Расселяются по планете без затруднений, покрывая колоссальные расстояния. На Гавайях, например, летучие мыши явно американского происхождения, а между Северной Америкой и Гавайскими островами — больше трех с половиной тысяч километров.
На многих островах Тихого океана животный мир весьма скуден. А летучие мыши там есть везде. Они, да еще крысы,— вот порой и все островные представители класса млекопитающих. На Новой Зеландии летучие мыши — единственные аборигенные млекопитающие. Крысы там, правда, тоже наличествуют, но их, как считают, завезли люди. А «потрепанные зонтики»— свои, исконные.
Подсчитано: каждый десятый из класса млекопитающих на Земле — это представитель отряда рукокрылых. Летучих мышей и крыланов на нашей планете десятки миллиардов. Из млекопитающих они уступают по численности только грызунам. В этой колоссальной армии 2 подотряда, 19 семейств, 174 рода и около тысячи видов и подвидов. Порой только в одной какой-нибудь пещере на ночлег устраиваются мириады летучих мышей. Например, пещера Новая в Техасе вмещает до 15 миллионов (!) мексиканских складчатогубов. Когда в сумерках они вылетают на поиски пищи, стороннему наблюдателю может показаться, будто под землей начался крупный пожар,— словно клубы черного дыма валят из отверстия.
Справедливости ради скажем, что не все рукокрылые ведут обязательно ночной образ жизни и не все превосходные «слухачи». К примеру, летучие лисицы — обитатели тропиков — плодоядные животные, и охотиться за насекомыми «на звук» им совершенно ни к чему. Эти крупные рукокрылые — у одного вида размах крыльев достигает полутора метров — совершенно лишены способности к эхолокации, зато острота зрения у них завидная: летучие лисицы в десять раз зорче человека.
Вкусовые пристрастия рукокрылых чрезвычайно разнообразны. Есть виды, питающиеся исключительно нектаром и пыльцой цветов. Морда у них вытянутая, коническая, язык непомерно длинный — чтобы удобнее было добраться до лакомства. Как и большинство рукокрылых, они делают доброе дело — опыляют растения. Причем растения «знают» об этом: цветы у них самые на вид заурядные — зеленые, коричневые (у рукокрылых нет цветного зрения), а вот запах — резкий, кисловатый, очень привлекательный для некоторых летучих мышей. Другой диеты им не нужно: нектар богат сахарами, а пыльца дает все жизненно необходимые вещества — протеины, жиры, витамины, минеральные соли.
Плодоядные летучие мыши тоже живут в дружбе с растениями. Клейкие остатки съеденного ужина — косточки плодов, семена — прилипают к летунам и переносятся на большие расстояния. Плодовые деревья, «рассчитанные» на рукокрылых, созданы природой оптимально: плоды неброские, но с сильным запахом, на ветвях нет острых шипов и жестких листьев — мягкотелые рукокрылые могут прилетать безбоязненно. Прочим животным — а также человеку — эти плоды чаще всего не годятся в пищу: твердые, кислые, даже горькие,— а вот летучие мыши поедают их с удовольствием.
Всеядные рукокрылые — например, большие вампиры — это истинные хищники. Правда, кровь они не сосут, несмотря на название. Здесь у летучих мышей некоторая путаница: большие вампиры — совсем не вампиры, упырями их называть грех, а вот вампиры-кровососы — те действительно только кровушкой и питаются. В рукокрылом царстве большие вампиры если не великаны, то уж верзилы точно: размах крыльев до 70 сантиметров. Эти разбойники нападают на лягушек, грызунов, птиц и даже отличаются каннибальскими замашками — поедают своих же сородичей.
Каковы вкусы у большого рыболова (Noctilio leporinus) — ясно по названию. Эта летучая мышь, обитающая в Центральной и Южной Америке, охотится исключительно на рыбешек. Она парит по ночам над реками и заливами и внимательно лоцирует поверхность воды. Только появится плавник или рыба плеснет хвостом, летающий рыболов тут же пикирует, цепляет добычу когтями задних ног и, подняв в воздух, укладывает в «мешок», образованный перепонкой между ногами. Потом, в более спокойной обстановке, принимается за трапезу: часть рыбы съедает, а часть откладывает в защечные мешки — впрок...
Самый отталкивающий способ кормления — у вампиров-кровососов. Они живут тоже в Южной и Центральной Америке, сосут кровь из крупных копытных животных и иной еды знать не хотят. Не случайно кровососы породили множество легенд, и им порой приписывают — совершенно, впрочем, несправедливо — даже человекоубийство.
Известно, что вампир-кровосос не способен высосать за сутки больше столовой ложки крови, и домашний скот в Южной Америке не особенно страдает от нападений летучих мышей. Ранки затягиваются быстро, а смертельных случаев от кровопотерь вообще не бывает никогда. Другое дело, что кровососы порой разносят опасные болезни, например, бешенство. Несколько десятилетий назад в Южной Америке разразился мор среди лошадей. Причина падежа осталась невыясненной, но многие зоологи считали, что переносчиками возбудителей заболевания были именно вампиры-кровососы.
Наконец, самые распространенные среди рукокрылых — это насекомоядные летучие мыши. Здесь и кожаны, и ушаны, и листоносы, и листобороды, и складчатогубы, и подковоносы...— всех не перечислишь.
Прожорливость летучих мышей сравнима, пожалуй, с прожорливостью их «названых братьев» — мышей обыкновенных, из отряда грызунов. Бурый кожан, например, может за час уничтожить около тысячи насекомых. А мексиканские складчатогубы только в одном штате Техас поглощают за год умопомрачительное количество насекомых — общим весом 20 тысяч тонн!
На перехват!
Вот теперь пора вернуться к эхолокации. Без той хитроумной аппаратуры, которой природа снабдила летучих мышей, вряд ли они смогли бы так эффективно охотиться на мотыльков, мух и жуков, птиц и рыб.
Схематически дело выглядит так: зверек испускает в полете очень короткие ультразвуковые импульсы, к нему возвращается эхо, отраженное от неподвижных и движущихся объектов, в мозгу летучей мыши происходит анализ звуковой картины, перебор вариантов охоты, выбор оптимального решения, затем изменение курса, атака на ближайшее насекомое, и...— цель поражена! Между прочим, весьма часто рукокрылые цепляют добычу крылом, а затем слизывают языком с перепонки. Но хватают и пастью!
Изложенная схема очень непроста. Во-вторых, ультразвуки в воздухе быстро затухают. Поэтому оптимальная дальность обнаружения цели — 40—60 сантиметров, полтора-два метра — это уже предел. Во-вторых, за минуту летучая мышь, оказывается, может поймать до 15 мошек — при этом траектория полета резко меняется: зверек пикирует, делает петли, перевороты, скользит на крыло, входит в штопор, техника пилотажа изумительная! А скорость полета — это в-третьих — 20—30 километров в час! Каким же мощным «компьютером» должна обладать летучая мышь, чтобы в мгновение ока (в «мгновение уха»!) — как правило, от засечки цели до поимки добычи проходит не более полусекунды — сделать сложнейшие вычисления, решить задачу о двух неравномерно движущихся телах в трехмерном пространстве, определить, в каком направлении, каких размеров, с какой скоростью и какая движется цель (попутная задачка на определение структуры поверхности тела по отраженному импульсу) и дать соответствующие команды своим конечностям, всему телу: на перехват!
Может показаться, что эхолокация для летучих мышей принципиально невозможна. Представим: сигнал доходит до насекомого, оно воспринимает ультразвук, и у него есть еще время среагировать, пока эхо возвращается к охотнику. Неужели эволюция не учла такую возможность и не подарила насекомым шансов на спасение, на маневр ухода? Подарила. Шансы есть. Но мизерные. Некоторые мотыльки, получив ультразвуковое «предупреждение», складывают крылья и камнем падают на землю; другие начинают резко менять курс полета, рыскают в воздухе. И тем не менее летучие мыши охотятся практически безошибочно! Они успевают перехватить цель почти в любой ситуации.
Дело в том, что летучая мышь ориентируется в полете не по звуковому лучу или пучку, а по звуковому полю: она оценивает множество эхо-сигналов, отраженных от разных поверхностей. Когда в поле звукозрения появляется нечто похожее на добычу, характер сигналов меняется: летун испускает серию сверхкоротких импульсов, способных мгновенно «прозвонить» окружающее пространство н а разных уровнях эхолокации. Так, длительность разового импульса бурой ночницы колеблется от 0,3 до 2 миллисекунд. И за столь предельно короткий промежуток времени (тут звук-то успевает пробежать всего. 10—60 сантиметров) зверек умудряется модулировать сигнал в широких границах: меняет частоту звука на целую октаву и свободно переходит от узко сфокусированного пучка к широкому фронтальному лучу. Естественно, что вернувшееся эхо просто-таки насыщено информацией. В зависимости от условий охоты летучая мышь может издавать от 10 до 200 и более таких импульсов в секунду. Уловки насекомым не помогают.
В наш технический век подобрать сравнение для летучей мыши просто: она вполне выдерживает аналогию со всепогодным истребителем-перехватчиком, оснащенным радиолокатором и бортовой ЭВМ. Но еще интереснее приложить поразительные свойства рукокрылых к человеку: только так можно измерить дистанцию, отделяющую их от нас.
Представим себе, что мы живем в мире кромешной темноты. Во рту у нас — источник света, бьющий метров на 30—40. Чтобы ориентироваться во тьме, мы часто-часто мигаем этой лампой, к тому же постоянно «бегаем» по широкому диапазону частот: от инфракрасного излучения до ультрафиолетового. Мы можем фокусировать луч света в тонкий пучок, а можем освещать перед собой обширное пространство. Мало того: нам свойственно избирательно пользоваться видимым спектром — мы видим то в оранжевом, то в голубом, то в желтом свете,— таким образом, у нас на глазах система то и дело меняющихся фильтров. Учтем еще вот что. Некоторые виды летучих мышей — например, курносый листобород — в полете расправляют кожаные складки вокруг рта, превращая их в раструб: чем не мегафон? Развивая фантастический образ «человека-прожектора», проведем такую аналогию: лампа у нас во рту снабжена еще и рефлектором, а к глазам приставлен бинокль с просветленной оптикой.
Такой образ нам может нравиться или не нравиться, но перевод с языка звука на более знакомый нам язык света довольно точно иллюстрирует слуховое зрение и характеризует способности наших летунов — способности, которые совершенствуются, по меньшей мере, вот уже пятьдесят миллионов лет (таков возраст самой древней ископаемой летучей мыши, и она чрезвычайно похожа на современных рукокрылых).
В море звуков
Теперь картина эхолокации вроде бы стала более понятной. Летучие мыши прекрасно и разнообразно (приходится пользоваться таким странным словосочетанием) видят с помощью ультразвука. Но зададимся следующим вопросом: какова острота их зрения? Насколько эффективно работает «бортовая ЭВМ» — мозг мыши?
Опыты показали, что рукокрылые в принципе способны засекать в полете и огибать даже сверхтонкие нити — толщиной всего 50 микрон. Но и это еще не все. Выяснилось, что мышиная ЭВМ обладает... поразительной памятью!
Поставили эксперимент. Натянули проволочки таким образом, что образовалась сложная пространственная структура, и в этот трехмерный лабиринт запустили летучую мышь. Зверек пролетел его насквозь — естественно, ни разу не задев крылом за проволочки. Пролетел дважды, трижды... Затем проволочки убрали и заменили их тонкими невидимыми лучиками фотоэлектрических устройств. И что же? Мышь снова летела по лабиринту! Она в точности повторила все повороты, все спирали своего прежнего пути, и ни разу фотоэлемент не зафиксировал ошибку, а ведь теперь лабиринт существовал только в воображении мыши. Конечно, можно повернуть дело так, что эксперимент как раз опровергает наличие мышиного интеллекта: проволочек нет, прямой путь свободен, кому нужен этот пилотаж? Но для ученых полет летучей мыши в воображаемом лабиринте служит лучшим доказательством ее адаптационных способностей, ее высокой поведенческой квалификации и прекрасной памяти.
Экспериментаторы давали летучим мышам и задачу на сообразительность. Перед парящим в воздухе бурым кожаном подкидывают горсть металлических или пластмассовых объектов разной формы и среди них — червяка. Хотя в природе подобные задачи кожану как-то не встречаются, однако он выхватывает червяка из подброшенного перед ним мусора без затруднений.
Летучие мыши просто купаются в море звуков. Эхо заменяет им зрение, осязание, может быть, в какой-то степени обоняние. И очень хорошо — для нас, людей,— что диалоги рукокрылых с окружающей средой проходят в ультразвуковом диапазоне. Иначе... иначе мы весьма скоро оглохли бы. Ведь летучие мыши кричат очень громко. Акустики определили, что звук, издаваемый бурой ночницей и замеренный у ее рта, в 20 раз громче шума отбойного молотка, работающего на расстоянии нескольких метров от экспериментатора. Некоторые виды тропических летучих мышей разговаривают очень тихо, «шепчут», но есть и такие, которые вопят еще в три раза громче, чем бурая ночница.
Как заявил американский специалист по рукокрылым доктор медицины Алвин Новик, «я определил громкость импульса малайского безволосого складчатогуба — зверька размером с голубую сойку — в 145 децибелов. Это сравнимо с уровнем шума стартующего реактивного самолета».
Биологи пристально изучают летучих мышей — этих «дельфинов ночного неба», по образному определению одного натуралиста: здесь имеются в виду не только свойства звукового зрения, но и незаурядные умственные способности рукокрылых. Ученые надеются, что наблюдения за поведением летучих мышей помогут ответить на очень важный вопрос: как мозг животного обрабатывает и использует информацию, которую получает от органов чувств? А ответ на этот вопрос позволит в конечном итоге разобраться и в работе человеческого мозга.