Говорящие птицы
Шрифт:
А инструментальные звуки? У многих видов они делают то же самое. Например, близкие виды бекасовых отличаются токовыми звуками, которые издаются благодаря вибрации узких и упругих перьев хвоста. Каждый слышал блеяние обыкновенного бекаса, токующего над болотом. Но у других бекасовых эти звуки другие.
Замечательным по своей сложности сигналом является барабанная дробь дятла. Это тоже инструментальный звук, но как сложно его происхождение. Во-первых, дятлы используют «инструмент» — особые сорта древесины, резонансные свойства которой дают звукоусиливающий эффект. Они выбирают сучки заостренной формы, которые фокусируют звук. Наконец, они барабанят с частотой, разной для каждого
Есть ли у птиц наружные уши?
На этот вопрос еще 30 лет назад ученые отвечали однозначно и не колеблясь: нет! Ведь птицы не имеют высоких кожных раковин, как у лошади, кошки или даже человека. Их ухо не сразу и найдешь, так оно прикрыто и «замаскировано» перьями.
У млекопитающих наружное ухо — важный отдел слуховой системы, который первым принимает сигналы среды, обрабатывает их и делает пригодными для восприятия. У птиц наружное ухо (рис. 4) — решетка из перьев, прикрывающих барабанную перепонку и защищающих ее от мусора, насекомых и вообще механических повреждений. Акустических функций оно не несет или почти не несет. Но как оно все же устроено?
У сов оно представлено двумя высокими подвижными складками, которые несут на себе перья особой структуры. На передней складке перья разрежены, на задней, напротив, загущены. Совиное «лицо» — круглое и плоское как раз и образуется этими складками. У козодоев ухо представлено невысокими валиками и перьями сходного строения. В ухе вальдшнепа, выпи мы тоже находим сходные черты. Черты, которые делают наружное ухо этих птиц похожим на рупор. Но не рупор, который, как у млекопитающих, вынесен наружу, а на рупор, погруженный в оперение и построенный из «птичьих» структур — перьев. Но ведь от этого рупор не перестает быть рупором и акустические свойства его не исчезают. Виды, которые мы перечислили, имеют общую особенность — они ведут ночной образ жизни. А это требует очень хорошего слуха. Ведь слух в условиях ограниченной видимости становится главным источником ориентации в пространстве. Так, может быть, рупорное строение уха и связано с его улучшенными акустическими функциями? Но прежде мы должны взглянуть на наружное ухо дневных птиц.
У африканского страуса, цесарок, тропических голенастых, грифов оперение вокруг ушного отверстия редуцируется.
Рис. 4. Наружное ухо птицы, способной к имитации человеческой речи (Ильичев, 1972) а — переднеушная птерилия, образующая свод под ушным отверстием; б — заднеушная птерилия, образующая звукоулавливающую раковину; 8 — кожная складка оперкульм, регулирующая форму и направленность отверстия
Среди водных птиц нет аналогов китам и дельфинам, покинувшим наземную среду. Самые «водные» птицы — бакланы, чистики, пингвины — связаны с сушей, размножаются на суше. Для них воздушный слух необходим и лишиться его они не могут. Но при тех скоростях, с которыми они плавают (пингвины до 10 м/с), и тех глубинах, на которые они
Ушные перья птиц с развитым звуковым общением, принадлежащих к отрядам воробьиных, попугаев и других, образуют сложный свод — полусферу над слуховым отверстием из разреженных, особой структуры, опахал. Перья, расположенные по заднему краю отверстия, вынесенные на подвижный оперкулюм — складку из кожи, имеют загущенное строение и образуют звукоулавливающую стенку.
Таким образом, мы уже можем сделать вывод о том, что строение наружного уха зависит от образа жизни. Сходный образ жизни у видов, систематически далеких, приводит к появлению сходных, параллельных черт в строении наружного уха.
Для выяснения акустической роли наружного уха птиц профессор Рокфеллеровского университета Р. Пэйн разработал специальную методику. У свежезабитой совы-сипухи удаляли затылок, мозг и улитку, изнутри подводили к барабанной перепонке капсулу микрофона, затем удаляли и перепонку, а капсулу вводили заподлицо с ее краями, Микрофон зарегистрировал звуковой проток, который прошел через наружное ухо. Замерив характеристики звука, Р. Пэйн получил представление об акустической роли наружного уха совы-сипухи в выполнении важной экологической задачи — определении местоположения звучащего источника.
Работая с другим видом — ушастой совой, советский ученый А. Г. Черный изучил влияние околоушных складок и ушных перьев на пространственные характеристики слуха, создаваемые взаимодействием правого и левого ушей. Интересно, что у ушастой совы, как и у некоторых других видов сов, они асимметричны и напоминают два рупора, направленных в разные стороны.
Один из авторов этой книги, работая вместе с физиком Л. М. Извековой, показал, насколько существенным для слуховой функции оказывается удаление ушных перьев и околоушных складок, деформация резонирующих ниш и полостей наружного уха.
Эти опыты окончательно доказали, что наружное ухо у птиц выполняет те же акустические функции, что и ухо млекопитающих.
Рычаг особого рода
Среднее ухо поглощает энергию звуковой волны. Коэффициенты отражения тела и воздуха различны. Для того чтобы звук поглощался и большая часть его энергии использовалась, необходима нежная барабанная перепонка со сложным поддерживающим и регулирующим аппаратом.
У млекопитающих барабанная перепонка совсем маленькая по сравнению с птичьей, у домовой мыши ее площадь составляет всего 2,7 мм2, тогда как у пеночки она в несколько раз больше — 7,8 мм2. И у млекопитающих она вогнутая, а у птиц выпуклая, в виде высокого шатра.
Но среднее ухо не только поглощает звук, оно его обрабатывает, регулирует его дальнейшую передачу. 13 этом смысле логика — чем сложнее среднее ухо, тем совершеннее регулируемая передача — как будто будет оправданной. Но только отчасти. Потому что среднее ухо птиц устроено не проще, а иначе.
Общий вид среднего уха птиц изображен на рис. 5. Бросается в глаза увеличенная по размерам, округлая и выпуклая кнаружи, в виде шатра (у млекопитающих она относительно меньше и вогнута) барабанная перепонка, приросший к ней с одного края хрящевой элемент — экстраколумелля, продолжающаяся в слуховую косточку, упирающуюся другим концом в овальное окно улитки. При этом птицы имеют всего одну среднеушную мышцу, регулирующую натяжение барабанной перепонки.