Возникновение и формирование эхолокации у животных

Эволюция эхолокации биологических систем

По нашим представлениям, эволюция эхолокации биологических систем включает в себя несколько последовательных этапов.

Ее истоком можно считать так называемое чувство препятствия, обнаруженное, в частности, у слепых людей. С 1749 года, когда Дидро опубликовал свое первое сообщение о слепом человеке, который мог судить о приближении к предмету якобы по воздействию воздуха на его лицо, накоплено уже огромное количество сведений об ориентации слепых. Но теперь экспериментально доказано, что проблема мышечного, или лицевого, зрения решается совсем по-иному. На самом деле такая ориентация слепых в пространстве основана на подсознательном восприятии обостренным слухом слепого человека отраженных от предметов звуков, сопутствующих его движениям. При закрытых ушах или при сильном шумовом фоне эта способность у слепых людей пропадает. Аналогичные результаты были получены в опытах с ослепленными белыми крысами. После длительной тренировки они научились обнаруживать препятствия акустическими средствами, то есть пользуясь эхом от случайно производимых ими самими звуков - фырканья, чихания, щелканья, скрежета зубами, царапанья когтями.

Вполне возможно, что подобное явление имело место также и в ходе исторического развития. В естественных условиях, попадая в оптически неблагоприятную среду, животные могли начинать именно с этого этапа - этапа непроизвольной локации. Однако будем иметь в виду, что дальность такой локации очень незначительна и для слепого человека представляет не более двух метров, а для упомянутых выше ослепленных крыс - всего несколько сантиметров.

Схема эволюционных преобразований эхолокационных систем у животных
129. Схема эволюционных преобразований эхолокационных систем у животных. У истоков возникновения эхолокации может быть поставлено так называемое чувство препятствия, основанное на подсознательном восприятии слухом отраженных от предметов звуков. Чувство препятствия лучше всего развито у слепых людей и животных. Следующим этапом развития явилось преднамеренное издавание звука с целью получения его эха от того или иного объекта. Слепые люди и животные используют для этого любые звуковые сигналы. Эхолокаторы этого примитивного этапа эхолокации можно назвать неспециализированными. Дальнейшая эволюция шла в направлении создания специализированных эхолокаторов и сигналов, предназначенных для сугубо локационных целей. Простейшими из них являются эхолокаторы пещерных птиц и крыланов-роузетусов, использующих щелчки в звуковом диапазоне частот. Своего совершенства эхолокаторы достигли у летучих мышей и зубатых китов в силу перехода их на использование ультразвукового диапазона частот.

На следующем этапе, естественным образом вытекающем из предыдущего, требовалось уже преднамеренно издать какой-либо звук, чтобы он вернулся и был воспринят как эхо от объекта. В экспериментах со слепыми людьми испытуемым предлагалось выбрать для этих целей любой звуковой сигнал, который, по их мнению, принес бы им наибольшую информацию. Большинство из них выбрали два типа сигналов: свист и щелчок языком. И надо сказать, что с помощью этих - обратим внимание - неспециализированных сигналов слепые люди достигали поразительных результатов. Они не только обнаруживали предметы на более значительных расстояниях, чем при непроизвольной локации, но также распознавали их как по форме, так и по материалу. Этот этап можно характеризовать как этап активного лоцирования - сознательного у человека или рефлекторного у животных озвучивания пространства, то есть прощупывания его с помощью обычных звуковых сигналов, имевших до того лишь коммуникационное значение. Этот этап характеризует начало освоения животными оптически неблагоприятных условий обитания. Эхолокаторы этого этапа развития можно назвать неспециализированными.

В дальнейшем эволюция функции лоцирования шла, по-видимому, в направлении создания уже специализированных локаторов с использованием сигналов определенных частотных, временных и амплитудных характеристик, то есть предназначенных для сугубо локационных целей.