Им не мешает сильный шум

Одна из удивительных особенностей слуха дельфина — это способность его слышать очень слабые сигналы в сильных шумах. Легко подсчитать, что эхосигнал, отраженный, например, от рыбки, появление которой в воде даже при самом осторожном бесшумном опускании дельфин безошибочно обнаруживает с расстояния 30 метров, составляет миллионные доли энергии прямого локационного сигнала, то есть представляет собой ничтожно слабые звуки. Достаточно оказать, что дельфин способен слышать эхо от дробинки, бесшумно опущенной в воду за 4 м. Все это само по себе говорит об исключительной остроте слуха. Но при этом надо же еще и учесть, что столь слабые звуки дельфин способен слышать на фоне довольно сильных шумов, превосходящих в сотни раз полезный сигнал. Источниками этих шумов в естественных условиях является само вечно шумящее море, его многочисленные обитатели, собственные (прямые) локационные и свистовые сигналы дельфина, голоса дельфиньих сородичей, наконец, реверберационные помехи, то есть эхо от посторонних предметов — дна, поверхности воды, тел других дельфинов, снующих рядом, и т. п. Как же способен дельфин слышать сверхслабые эхосигналы в таком невообразимом хаосе посторонних звуков?

Столь удивительной остроте слуха в условиях сильных шумовых помех дельфин обязан острой пространственной избирательности и направленности своего слухового восприятия.

Если человек хочет услышать очень слабый звук или собеседника в шуме, он направляет свое внимание к источнику звука, поворачивается к нему лицом, приставляет к ушной раковине руку в виде рупора, чтобы побольше «захватить» энергии звуковой волны, и т. п. Так, например, в шумной комнате, за праздничным столом, где «каждый разговаривает с каждым», мы слышим речь более удаленного соседа, несмотря на более громкие звуки речи ближайших соседей, музыки, пения и т. п. Этот удивительный эффект направленности и избирательности слухового внимания в научной литературе так и получил название «эффект вечеринки» (coctkail party effect).

Что касается слуха дельфина, то оказалось, что подобным свойством направленного (избирательного) восприятия он наделен в высшей степени. Ультразвуки (80 000—100000 Гц), на которых работает эхолокатор дельфина, животное способно максимально хорошо слышать только в том случае, когда источник звука расположен строго впереди по осевой линии тела дельфина. Малейшее отклонение источника звука в сторону резко ухудшает его слышимость дельфином. Поэтому слух дельфина и оказывается нечувствительным к любым источникам шума, если они расположены сбоку. Практически они не существуют для дельфина, что и помогает ему наилучшим образом слышать полезный сигнал (как бы без помех)- Прямое экспериментальное доказательство этого феномена впервые было получено в нашей лаборатории.

Рис. 40. Эхолокационный слух дельфина представляет собой нечто вроде трубки фонендоскопа, при помощи которой врач выслушивает больного. Это как бы узкий звуковой канал (кривая 1), по которому дельфин и слышит только эхо и не слышит окружающего шума. Кроме того, у дельфина есть слух «кругового обзора» (кривая 2), весьма сходный с пространственным слухом человека (кривая 3) и позволяющий животному слышать все вокруг (по В. П. Морозову, 1979)

Таким образом, эхолокационный слух дельфина устроен так, что дельфин оказывается связанным с интересующим его объектом как бы узким звуковым каналом, представляющим собой нечто вроде трубки фонендоскопа, которым врач выслушивает больного.

В основе острой пространственной направленности слуха дельфина лежит так называемый бинауральный эффект, то есть взаимодействие нервных центров правого и левого уха. Физиологические механизмы этого эффекта на примере слуха летучих мышей, также, кстати сказать, обладающего острой направленностью, подробно изучены в лаборатории профессора А. И. Константинова (Ленинградский университет), а для других животных— доктором биологических наук Я. А. Альтманом (Институт физиологии им. И. П. Павлова АН СССР).

Н. А. Дубровский, изучая со своими сотрудниками слух дельфина, установил еще одну его любопытную особенность, позволяющую объяснить нечувствительность дельфина к реверберационным помехам (то есть к эху от посторонних предметов). Дельфин, по-видимому, способен к так называемому временному стробированию, одна из основных особенностей которого заключается в максимальном повышении дельфином чувствительности слуха в момент возможного прихода эха от интересующего его объекта и загрублении слуховой чувствительности на все остальное время. Дельфин как бы открывает слуховой канал на очень короткое время, чтобы пропустить и воспринять интересующий его эхосигнал, а во все остальное время держит слух закрытым. Это уберегает слух дельфина от вредного действия массы ненужных звуков (в том числе и от его собственных), а главным образом, от эха предметов, расположенных по ходу локационного сигнала ближе или дальше интересующего дельфина объекта.

Быстрота, с которой дельфин способен отстраиваться от эхопомех, оказалась феноменальной: 0,0002—0,0005 с (В. Белькович, Н. Дубровский, 1976). Это означает, что сильная звуковая помеха, пришедшая раньше или позже этого времени, для слуха дельфина не имеет значения. Даже очень слабый сигнал рядом с этой помехой будет воспринят и проанализирован. Что это поистине удивительное свойство слуха дельфина, говорит хотя бы тот факт, что для слуха человека помеха сохраняет свое зловредное действие даже в том случае, если она отставлена во времени от полезного сигнала на величину в 1000 раз большую.

Таким образом, устойчивость дельфина к действию сильных шумовых помех объясняется узкой пространственной и временной избирательностью его слухового восприятия. Образно говоря, в слухе дельфина существует как бы пространственно-временное окно, через которое дельфин пропускает только полезную информацию и не пропускает шум.

Кроме того, надо прибавить, что эхолокатор дельфина работает на высоких ультразвуковых частотах — 80000—100000 ГЦ, в области которых в море царит относительная тишина (в море преобладают низкочастотные звуки и даже инфразвуки). Это обстоятельство также способствует лучшей слышимости их собственных ультразвуковых эхосигналов.

В. П. Морозов Занимательная биоакустика (”Знание”, 1987)