Животные рядом с нами - [45]
Цикады, конечно, не стали бы музицировать, если бы их не слышали другие цикады. И действительно, безмолвные самочки тотчас же устремляются к самцам, когда те начинают стрекотать. Дотошные исследователи, чтобы исключить возможность влияния на самок какого-нибудь запаха, издаваемого самцами, поместили музицирующих насекомых у микрофона, а отводную трубку положили в соседней комнате, где отдельно находились самки. И самки устремились к трубке, а не к своим суженым. Вероятно, и у них имеется орган, заменяющий им уши. Ученые тщательно его искали и обнаружили, но не на голове, как у людей и позвоночных, а на ногах. Эти «уши» представляют собой полости, обтянутые снаружи кожицей, играющей роль барабанной перепонки. Вокруг нее расположены чувствительные клетки. Как только барабанная перепонка под действием звука начинает колебаться, клетки передают раздражение, вызванное колебаниями, в мозг. То, что это действительно так, можно доказать просто и убедительно. Дело в том, что при стрекоте кузнечик, словно телеграфист, передающий азбуку Морзе, посылает отдельные, следующие через постоянные интервалы времени, звуки. Другой музыкант подстраивается таким образом, что его пение звучит в паузах выступления первого маэстро. Выходит чудесно, но лишь пока перепонки целы. Если же в них оказываются отверстия, то певцы начинают петь вразнобой, и с дуэтом покончено: они не слышат больше друг друга.
В коридоре нашей квартиры для детенышей гориллы повешены качели. Гориллята давно научились друг у друга тому, что рано или поздно начинает делать каждый ребенок, а именно: всякий раз движением тела слегка подталкивая спускающиеся качели, взмывать все выше. В зависимости от длины они качаются быстрее или медленнее, то есть длина качелей определяет частоту их колебаний. А у каждых качелей она своя, вполне определенная. И вот нашему маленькому толстяку Томасу приходится тратить больше усилий, чтобы подталкивать качели в определенном ритме. В этом и кроется тайна резонанса. Откиньте крышку фортепьяно, нажмите на педаль, чтобы ничто не мешало струнам звучать в полную силу, и громко пропойте звук любой высоты. Струна, настроенная на эту высоту звука, тихо задрожит и зазвучит. По этому же принципу действует и наше ухо, разве только «струн» в нем больше, более двадцати тысяч. В отличие от лягушек и кузнечиков, у которых барабанная перепонка, закрывающая резонаторное отверстие, находится прямо на поверхности тела, у собаки или человека она расположена в основании глубокой воронки — слухового прохода (см. рис.).
На этой схеме показано, каким образом нам удается воспринимать в виде звуков колебания воздуха.
Фортепьянная струна колеблется с частотой 200 герц (в). Ее колебания достигают уха, попадают на барабанную перепонку, и она начинает колебаться с той же частотой. Эти колебания передаются слуховыми косточками на овальную мембрану (а), закрывающую вход во внутреннее ухо. Затем звуковые волны по U-образной петле внутреннего уха достигают круглой мембраны (б). В зависимости от частоты колебаний в резонанс входит одно из волокон, или «струн», внутреннего уха (в). Возникшее раздражение передается клеткой-рецептором в мозг и воспринимается там в виде определенного звука.
Для того чтобы мы могли различить голоса двух людей, находящихся в 20 метрах от нас, расстояние между ними должно составлять по меньшей мере три метра. Собака услышит их, если это расстояние сократится до одного метра, а кошка — даже в том случае, когда оно будет всего 60 сантиметров. В то же время снегирь, лишенный ушных раковин, сумеет определить, откуда доносится звук, только в том случае, если источники разделяет 8,5 метра. Итак, из всех упомянутых здесь персонажей кошке явно принадлежит первое место.
Слуховые косточки: молоточек, наковальня, стремечко, — сообщают уловленные ими колебания второй овальной мембране, закрывающей полость внутреннего уха. Внутреннее ухо — это длинный, изогнутый спиралью канал, наполненный жидкостью. Я изобразил его в виде изогнутой полукругом металлической трубки, так как он находится в неподвижных костях черепной коробки. Жидкости почти не сжимаются. Когда стремечко вдавливает мембрану в этот заполненный жидкостью канал, возникает волна сжатия. Она в свою очередь выгибает мембрану, закрывающую полукружный канал с другого конца. Таким образом, любое колебание воздуха, любой звук через барабанную перепонку передается волнами сжатия внутреннему уху. Вся полость внутреннего уха разделена продольной пленкой. От нее отходят слуховые волоски, наискосок протянутые к стенкам канала. Длина слуховых волосков различна: если в начале канала она составляет всего одну двадцатую миллиметра, то по мере приближения к U-образной петле канала она постепенно растет и доходит до половины миллиметра. В каждом ухе примерно двадцать тысяч слуховых волосков. На рисунке они изображены в виде нескольких фортепьянных струн. Я это сделал сознательно, чтобы напомнить об идее великого естествоиспытателя Гельмгольца, который предположил, что слуховые волоски являются некоторым образом струнами, каждая их которых настроена на строго определенную высоту (или частоту) звука. В зависимости от частоты колебаний, сообщаемой барабанной перепонкой жидкости, в резонанс с колебаниями входят совершенно определенные слуховые волоски — точно так же, как в фортепьяно. Каждый слуховой волосок соединен с нервной клеткой — рецептором. Если волосок колеблется, то в соответствующей нервной клетке возникает раздражение, передающееся определенным клеткам мозга, где и воспринимается нашим сознанием в виде звука. Только поэтому мы и можем наслаждаться операми Вагнера, а волки и любые другие высшие животные — общаться меж собой.
