Что знает рыба
Шрифт:
Карл фон Фриш (1886–1982) [134] , австрийский биолог, известный благодаря открытию языка танца медоносных пчел, также увлеченно изучал поведение и восприятие у рыб. За несколько десятилетий до того, как стать одним из лауреатов Нобелевской премии в 1973 году за вклад в появление этологии (науки о поведении животных), фон Фриш был первым, кто продемонстрировал наличие слуха у рыб. В середине 1930-х годов он придумал в своей лаборатории простое, но остроумное исследование со слепым сомиком по имени Ксаверл. Ученый опускал кусочек мяса на конце палочки в воду рядом с глиняным укрытием, в котором Ксаверл проводил большую часть времени. Обладая превосходным обонянием, сомик вскоре появлялся из своего укрытия, чтобы схватить пищу. После нескольких дней этих рутинных занятий фон Фриш начал свистеть прямо перед тем, как дать пищу. Через шесть дней он уже мог выманить Ксаверла из его логова, просто свистнув – и таким образом доказывая, что рыба могла его слышать. Этот эксперимент и другие, последовавшие за ним, были критически важными для нашего прогресса в оценке рыбьего умвельта [135] .
134
Tania Munz. The Bee Battles: Karl von Frisch, Adrian Wenner and the Honey Bee Dance Language Controversy // Journal of the History of Biology 38, no. 3 (2005). P. 535–570.
135
Первое описание эксперимента фон Фриша, которое я прочитал, создавало впечатление, что сомик уже был слепым по естественным причинам, но
Ксаверл принадлежал к успешной в эволюционном отношении группе под названием Otophysi, которая насчитывает около 8000 видов (в нее входят, среди прочих, карпы, гольяны, тетры, электрические угри и ножетелки). В процессе эволюции они приобрели специализированный слуховой аппарат – он известен как Веберов аппарат и назван по имени его исследователя, немецкого врача XIX века Эрнста Генриха Вебера. Эти косточки – ряд мелких костей, происходящих из первых четырех позвонков рыбы за черепом. Они отделились от исходных костей [136] , образовав цепочку, связывающую наполненный газом плавательный пузырь с заполненными жидкостью полостями, окружающими внутреннее ухо [137] . Аппарат повышает уровень слуха [138] , работая как проводник и усилитель звуковых волн на манер косточек среднего уха млекопитающих [139] .
136
Norman and Greenwood. History of Fishes.
137
Простейший Веберов аппарат (например, у сельдей) – это соприкасающиеся отростки плавательного пузыря и внутреннего уха. Более сложный (в частности, у сомовых и карповых) состоит из четырех маленьких костей, представляющих собой видоизмененные верхние дуги позвонков и преобразованное третье ребро. Он также соединяет плавательный пузырь и внутреннее ухо.
138
Обычно рыбы, имеющие Веберов аппарат, воспринимают звук с частотой до 13 кГц, а рыбы без него – только до 2,5 кГц. Цифры, приведенные ниже автором, не вполне точны.
139
Ibid.
По некоторым показателям слух рыб превосходит наш собственный. Большинство рыб воспринимает звуки в диапазоне от 50 до 3000 Гц, что лежит в пределах нашего собственного слухового диапазона от 20 до 20 000 Гц. Но в настоящее время тщательные исследования в неволе и природной обстановке документально зафиксировали чувствительность к ультразвукам в верхнем диапазоне слуха летучей мыши: до 180 000 Гц у американского шэда и мексиканского менхэдена [140] . Это значительно выше верхнего предела для человека [141] . Предполагается, что это может быть адаптацией к подслушиванию ультразвуков, испускаемых дельфинами, охотящимися на этих рыб.
140
Alosa sapidissima и Brevoortia patronus – представители сельдевых рыб. – Прим. перев.
141
David A. Mann, Zhongmin Lu, and Arthur N. Popper. A Clupeid Fish Can Detect Ultrasound // Nature 389 (1997). P. 341; D. A. Mann et al. Detection of Ultrasonic Tones and Simulated Dolphin Echolocation Clicks by a Teleost Fish, the American Shad (Alosa sapidissima) // Journal of the Acoustical Society of America 104, no. 1 (1998). P. 562–568.
На другом конце шкалы слуховых способностей находятся такие рыбы, как треска, окуни и камбалы, чувствительные к инфразвукам частотой около 1 Гц. Никто не знает наверняка, для чего эти рыбы приобрели в процессе эволюции способность воспринимать сверхнизкие звуки, но обширные водные биотопы, в которых они живут, дают нам одну подсказку. Вода в океанах и больших озерах не движется беспорядочно. Особенностями климата всей планеты порождаются течения, местные погодные условия вызывают волнение, а сила притяжения нашей Луны управляет постоянным круговоротом океанских приливов. Движущаяся вода бьется об утесы, берега, острова, рифы, береговые шельфы и другие подводные преграды. Действуя совместно, все эти силы порождают фоновый инфразвук. Биологи из Университета Осло в Норвегии полагают, что рыбы используют эту акустическую информацию, чтобы ориентироваться во время миграций. Считайте это рыбьим эквивалентом использования птицами астрономических ориентиров [142] . Пелагические рыбы (населяющие открытый океан) могут также обнаруживать изменения в характере волн на поверхности, вызванные наличием отдаленных участков суши и различными глубинами вод. Чувствительность к инфразвуку [143] была также отмечена у некоторых головоногих моллюсков (осьминоги, кальмары и прочие) и ракообразных [144] : это дополнительные свидетельства пользы данного умения.
142
Есть и иное обстоятельство. Перечисленные автором рыбы обитают в прибрежных районах, и возможно, что по инфразвуку они могут заранее узнавать о приближении шторма. – Прим. перев.
143
O. Sand and H. E. Karlsen. Detection of Infrasound and Linear Acceleration in Fishes // Philosophical Transactions of the Royal Society of London B: Biological Sciences 355 (2000). P. 1295–1298.
144
В этом ряду обязательно должны стоять медузы. Действие сконструированных человеком приборов, предсказывающих шторм, основано на использовании инфразвука, и в качестве прототипа было использовано именно «ухо» медузы. Подробнее об этом см.: Литинецкий И. Б. Барометры природы. М.: Детская литература, 1982. – Прим. перев.
Чувствительность органов слуха рыб делает их уязвимыми к создаваемому человеком подводному шуму. Например, тонкие сенсорно-эпителиальные волосковые клетки [145] , выстилающие внутренний орган слуха, получают серьезные повреждения из-за очень интенсивных низкочастотных звуков, производимых пневматическими пушками [146] , которые применяются при разведке нефтяных месторождений в море. Интенсивный шум, создаваемый сейсмической разведкой с использованием пневматических пушек близ побережья Норвегии, снизил численность и уловы трески и пикши в соседних районах.
145
Robert D. McCauley, Jane Fewtrell, and Arthur N. Popper. High Intensity Anthropogenic Sound Damages Fish Ears // The Journal of the Acoustical Society of America 113, no. 1 (2003). P. 638–642.
146
Arill Engas et al. Effects of Seismic Shooting on Local Abundance and Catch Rates of Cod (Gadus morhua) and Haddock (Melanogrammus aeglefinus) // Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences 53 (1996). P. 2238–2249.
Некоторые рыбы также могут воспринимать
99 % энергии звуков в воздухе отражается от поверхности воды, поэтому рыбы, даже если собирутся в стаю у самого берега, вряд ли услышат, скажем, группу людей, разговаривающих на пляже. Однако звуки из воздуха, переданные через твердый предмет вроде весла, стукающегося о борт лодки, легко определяются рыбами. Вот почему сидящие в лодке рыбаки учатся соблюдать тишину, а опытные рыбаки на берегу отходят на несколько метров от воды, прежде чем перейти на новое место: они знают, что рыба, за которой они пришли, может ощущать колебания, передаваемые через землю [148] .
147
St'ephan Reebs. Fish Behavior in the Aquarium and in the Wild. Ithaca, N. Y.: Comstock Publishing Associates / Cornell University Press, 2001.
148
Sosin and Clark. Through the Fish’s Eye.
Проявив определенную изобретательность, мы тоже можем услышать их. Рыбаки на Атлантическом побережье Ганы пользуются специальным веслом [149] . Приложив ухо к погруженному в воду веслу, опытный рыболов может услышать хрюканье и писк находящихся поблизости рыб, а вращая плоскость весла – определить их местонахождение. Острый слух рыб может также пойти на пользу рыболову, поскольку многие рыбы могут и не понять, что червяк, которого они слышат где-то впереди, к сожалению для них, извивается на крючке [150] . Если миграции и избегание хищника – утилитарное назначение слуха у рыб, то воспроизведение звуков в большинстве случаев несет социальную функцию. Вот пример, который нам демонстрируют пираньи. Когда биологи Эрик Парментье из Льежского университета в Бельгии и Санди Миллот из Университета Алгарве в Португалии поместили гидрофоны в аквариум, где содержались пираньи, они записали самые разнообразные звуки, три из которых встречались достаточно часто, чтобы им можно было приписать возможные функции. Один из них – повторяющееся хрюканье или лай – похоже, является сигналом вызова [151] другим особям. Другой, низкий глухой стук, обычно издается самой крупной рыбой в группе в ходе демонстрации агрессивного поведения и при стычках. Эти два звука производятся за счет вибрации (до 200 Гц) звуковых мускулов, связанных с плавательным пузырем. Третий звук возникает, когда пиранья скрежещет зубами или быстро щелкает ими в ходе преследования другой рыбы [152] . Такие описания вполне подходят для злобных тварей, репутацию которых имеют пираньи как свирепые пожиратели своей добычи заживо. В действительности пираньи – не только хищники, но и падальщики, не представляющие собой столь уж большую опасность для людей.
149
Ibid. См. также: B. Konesni. Songs of the Lalaworlor: Musical Labor on Ghana’s Fishing Canoes. June 14, 2008.
150
Здесь также стоит вспомнить о русском способе «квочения» сома – речной сом приманивается звуками, издаваемыми приспособлением под названием «квок». – Прим. перев.
151
Имеются в виду так называемые фронтальные демонстрации.
152
Sandie Millot, Pierre Vandewalle, and Eric Parmentier. Sound Production in Red-Bellied Piranhas (Pygocentrus nattereri, Kner): An Acoustical, Behavioural and Morphofunctional Study // Journal of Experimental Biology 214 (2011). P. 3613–3618.
Если учесть, что рыбы пользуются звуками для общения друг с другом, могут ли они также использовать звук, чтобы общаться с нами? Я не знаю научных исследований, которые проверили бы это, но бытует много историй такого рода. Карен Ченг, специалист по компьютерной технике из Вашингтона, округ Колумбия, содержит в семидесятипятилитровом аквариуме четырех спасенных золотых рыбок, и они, как она утверждает, общаются с нею во время кормления. Ближе ко времени кормления, когда Карен или ее муж находятся в комнате, но не уделяют питомцам внимания, золотые рыбки всплывают к поверхности и издают ртом громкие чмокающие звуки, а также мечутся и ударяют хвостами по стенкам аквариума явно для того, чтобы привлечь к себе внимание людей. Звуки можно услышать с противоположной стороны комнаты. Но рыбки прекращают это делать, когда кто-то приближается к аквариуму. «Похоже, что они узнают нас, – говорит Карен. – Всякий раз, когда мы подходим к аквариуму, они прерывают свою деятельность и подплывают к стеклу. Они не игнорируют людей, как аквариумные рыбы в приемной у врача».
Сара Киндрик, разработчик клинического протокола в Национальных институтах здравоохранения США, видела подобное поведение у 20-сантиметрового розовохвостого спинорога (Melichthys vidua), который жил у нее на протяжении примерно трех лет. Ферчбар, как Сара назвала питомца, брал ртом гальку и начинал стучать ею по стеклянной стенке своего аквариума в привычное для кормления время. Это не только пример межвидового общения у рыб, но и пример использования орудия (вскоре мы увидим еще больше последних).
Еще одно свидетельство острого слуха рыб – их способность различать тональные сочетания звуков, то есть мелодии. Ава Чейз, научный сотрудник Гарвардского университета [153] , заинтересовалась вопросом о том, смогут ли рыбы научиться классифицировать такие сложные звуки, как музыка. Она провела эксперимент, используя трех купленных в зоомагазине карпов кои, которых назвала Бьюти, Оро и Пепи. Чейз установила в резервуаре с рыбами хитроумный аппарат, который состоял из звуковых колонок по бокам для проигрывания звуков, кнопки ответа на дне, которую рыбы могли нажимать, лампочки, сообщавшей рыбе, что ее ответ зарегистрирован, и автоматической кормушки, подсоединенной к погруженной в воду детской соске, через которую рыба могла получить порцию гранулированного корма в случае правильного ответа. Затем она обучила рыб, подкрепляя навык кормом, тому, чтобы они реагировали на музыку определенного жанра, и не давая награды за ответ, пока колонки проигрывали музыку другого жанра. Она выяснила, что карпы кои не только оказались способными отличить записи блюза (гитара и вокал Джона Ли Хукера) от классической музыки (концерты для гобоя И.-С. Баха), но и могли обобщать эти различия, когда им представляли новых исполнителей и композиторов в каждом из жанров. Например, однажды познакомившись с блюзом Мадди Уотерса, кои признал его общность с блюзом Коко Тейлор, а музыку Бетховена сумел поставить в один ряд с произведениями Шуберта. Одна из трех рыб, Оро, обладала особенно хорошим слухом и могла различать мелодии, из которых были убраны тембровые характеристики – то есть ноты различались только по высоте, громкости и времени звучания [154] . Чейз делает вывод: «Похоже, что [кои] могут различать полифоническую музыку [когда проигрываются несколько нот одновременно], различать мелодические рисунки и даже классифицировать музыку по художественному жанру» [155] .
153
Ava R. Chase. Music Discriminations by Carp (Cyprinus carpio) // Animal Learning and Behavior 29, no. 4 (2001). P. 336–353.
154
Способности к распознаванию музыки также проявляли и другие позвоночные, в том числе голуби, рисовки и в меньшей степени крысы (обсуждается в работе: Chase, 2001). – Прим. автора.
155
Ibid. P. 352.