На пути к бионике - [65]

Рис. 22. К глазам дельфина прикрепляют резиновые наглазники, чтобы изучить способность животного плавать вслепую

Далее поставили такой эксперимент. В бассейне, наполненном мутной водой (видимость не превышала 50 сантиметров), устроили лабиринт: в воду опустили 36 полых металлических стержней (их разместили в 6 рядов, по 6 штук в каждом, на расстоянии 2,5 метра друг от друга), при прикосновении к которым включался электрический звонок. Затем в мутную воду пустили двух дельфинов. В течение первых 20 минут звонок раздался лишь 4 раза. Следующие 20 минут звонок звонил еще реже, а затем афалины плавали в бассейне, уже не задевая стержней даже в полнейшей темноте, причем между стержнями дельфины плыли значительно быстрее, чем обычно в свободном бассейне. При этом они непрерывно посылали звуковые импульсы.

Интересные опыты с самкой афалины, по кличке Алиса, были проведены Кеннетом Норрисом в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе. Ученый научил животное плавать с резиновыми наглазниками и принимать пищу по сигналу. Как только экспериментатор подавал сигнал кормления, в гидрофон начинали поступать щелкающие звуки, издаваемые афалиной. Эхолоцирующий 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 оказывалась не ниже уровня его верхней челюсти, то есть 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 на расстоянии 1-2 метров, и по сигналу подплывала к микрофону.

Таким образом, на основании множества самых разнообразных опытов ученые пришли к общему выводу: эхолокация у дельфинов является основным способом распознания объектов, погруженных в воду.

Дальнейшие исследования показали, что возможности дельфиньего гидроакустического локатора до сих пор превосходят характеристики созданных инженерами их искусственных аналогов - сонаров. Поразительна точность эхолокации дельфинов. На расстоянии в десятки метров направление на цель определяется ими с точностью до полградуса. В экспериментах, проводившихся советскими учеными на Черном море, афалины безошибочно подплывали к дробинке диаметром 4 миллиметра, брошенной в воду на расстоянии 20-30 метров от животного. Уже известный нам Норрис вместе с Тернером научили знакомую нам Алису с закрытыми глазами и плотно заткнутым "носом" различать размеры бросаемых в воду шариков. Сначала они научили ее различать два стальных шара, маленький диметром 3,75 сантиметра и большой диаметром 6,25 сантиметров. Если животное выбирало большой шар, 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 сантиметра, Алиса не ошиблась ни разу на протяжении сотни опытов. Даже когда диаметры шаров составляли 5,62 и 6,25 сантиметра, она в большинстве случаев не ошибалась, хотя и были случайные ошибки. Разница в 0,6 сантиметра так мала, что вы с трудом можете обнаружить ее невооруженным глазом"*. Дальнейшие эксперименты показали, что, пользуясь своей сонарной системой, дельфин обнаруживает металлическую проволоку диаметром 0,2 миллиметра в 77% случаев.

* (И. Б. Литинецкий. Беседы о бионике. М., "Наука", 1968, стр. 211.)

Изучая работу локационного аппарата дельфина, ученые открыли 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. Та же Алиса с плотно закрытыми глазами с помощью своего сонара легко отличала 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 сантиметров от кефали длиной 30 сантиметров: форель нравилась им 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. Когда горбыля подвешивали за стеклянным экраном (рыба была видна, но недоступна для эхолокации), а кефаль - перед ним (она была доступна для ультразвукового распознавания), то дельфин никогда не пытался ловить горбыля и довольствовался кефалью.

Особенно интересно, что гидролокационный аппарат китообразных значительно лучше защищен от воздействия помех, чем самый совершенный сонар. Тот же Келлог пытался дезориентировать афалин, ищущих пищу, записанными ранее на пленку различными громкими сигналами. Животные без труда отличали свои сигналы от искусственных, хотя полезные сигналы были в десятки раз слабее мешающего шума.

Как же, по современным воззрениям, устроен гидролокатор китообразных?

Чтобы ответить на этот вопрос, пойдем обратным путем, от техники к природе. Мы найдем в организме дельфина все основные функциональные узлы стандартного локатора: источник колебаний, передающую антенну, формирующую направленный луч, приемную антенну, приемник излучения, обрабатывающий принимаемую информацию и выдающий координаты цели.