От котов до китов: как слышат разные животные
Фото: kyle smith, unsplash.com
Тише, а то рыба услышит
Водоемы ассоциируются с чем-то безмолвным (вспомните выражения: «тише воды, ниже травы» или «нем как рыба»). Но действительно ли рыбы немые, а в воде очень тихо? На самом деле нет.
Рыбы не глухи, они воспринимают звуки. Это доказывается эффективностью рыбной ловли на звуковые «приманки» − механизмы или музыкальные инструменты, имитирующие звуки рыб. Например, звуки питания, движения. Рыбы слышат звуки в диапазоне от нескольких сотен герц до 6 кГц. А некоторые виды могут издавать и воспринимать ультразвук частотой до 180 кГц. При этом атлантическая сельдь издает ультразвук с помощью анального отверстия. Проще говоря, использует метеоризм для общения!
Дельфины, которые питаются сельдью, научились воспринимать эти сигналы. Улавливая ультразвук, они понимают, где прячется добыча. Впрочем, сельдь тоже слышит приближающихся дельфинов, поэтому у нее есть время сбежать от шумного хищника.
Другие рыбы издают звуки, выпуская воздух из плавательного пузыря, постукивая зубами или пощелкивая плавниками и жабрами. Некоторые звуки могут быть громкими даже для человеческого слуха. Из-за этого, вероятно, пошли легенды о поющих сиренах. Но на пение это не похоже − «рыбный язык» куда больше напоминает хрюканье, лай или щелчки.
С «разговорами» понятно − звуки рыбы издают, а как они их слышат? Для этого есть внутреннее ухо − орган, расположенный в задней части черепа. Некоторые пузырные рыбы также имеют среднее ухо с ушными косточками − как у людей. Но это редкость.
Внутреннее ухо рыб состоит из парных органов, которые содержат отолиты − большие слуховые камни, представляющие собой микроскопические кристаллы карбоната кальция. Рядом с отолитами находится слуховой эпителий, который утыкан чувствительными клетками со стереоцилиями разной длины и играет ключевую роль в восприятии звука. Общее число таких клеток варьирует у разных рыб. Как и длина стереоцилиев − волосков, от которых зависит восприятие звука. Чем волоски длиннее − тем больше низкочастотных звуков улавливает внутреннее ухо.
Уши насекомых: ноги и усы
Насекомые воспринимают звуки с помощью простейших органов чувств – сенсилл, представляющих собой видоизмененный участок покровов тела (волосков, ямок, пластинок), к которому подходят отростки одного или нескольких чувствительных нейронов. Сенсиллы располагаются на разных частях тела, включая ноги, туловище и усики. Последние часто содержат тонкие нервные волокна, которые реагируют на колебания воздуха, вызванные звуковыми волнами. Некоторые насекомые, такие как кузнечики и сверчки, используют усики, чтобы определять частоту и направление звуков.
Другие могут пользоваться вибрациями, которые поступают в тело, чтобы ощущать звуки. Например, муравьи могут коммуницировать с помощью колебаний, передаваемых через землю. Несмотря на то что они не слышат звуки так же, как люди или другие млекопитающие, они могут эффективно общаться и воспринимать окружающую среду, используя ноги, на которых и находятся их «органы слуха». Но с восприятием звуков, образованных в воздухе, могут быть проблемы. Сложно сказать, услышит ли муравей летящего жука, если тот не прикасался к земле. Скорее всего − нет.
Зато такие звуки «слышат» мухи и комары. Для этого у них есть специальные щетинки на усиках. Звуковая волна шевелит щетинки, эти колебания передаются в сколопидии – орган, напоминающий струны, натянутые между наружным скелетом насекомого и специальной гибкой внутренней мембраной. Когда струны шевелятся, нейрон, находящийся в сколопидии, отправляет импульс в нервный узел. Он сообщает мозгу насекомого о наличии звуковых волн. Так летающие насекомые воспринимают звуковые волны. Они слышат не только звук, но и дуновения ветра. Им это очень помогает, когда мы замахиваемся на них мухобойкой. Насекомые воспринимают колебания воздуха и могут увернуться.
Птицы − почти как люди
Слуховые органы птиц куда больше похожи на уши млекопитающих. У птиц тоже два уха, они располагаются на голове симметрично. Правда, ушных раковин нет, но есть ушные отверстия, скрывающиеся под перьями. Считается, что птицы могут слышать те же звуки, что и человек, − в диапазоне от 20 Гц до 20 кГц. А некоторые виды, например голуби, способны расслышать инфразвуки с частотой менее 20 Гц.
Разные виды обладают разной чувствительностью к звукам. Голуби и куриные птицы лучше слышат низкие частоты, воробьиные и попугаи − средние, а совы − высокие. Это, как считается, связано с тем, что орган слуха у птиц особенно чувствителен к звукам, издаваемым особями своего вида. При этом у разных видов птиц разная ушная система. Например, у хищников уши немного сдвинуты в стороны, чтобы точнее определять местоположение добычи. У ночных пернатых уши расположены ближе друг к другу, чтобы лучше ориентироваться в темноте. Разные виды птиц могут слышать звуки разной высоты и громкости, и это помогает им общаться друг с другом, находить пищу и защищаться от опасности.
Может показаться, что у некоторых птиц есть ушные раковины – например, у филинов (Bubo bubo) и ушастой совы (Asio otus). Но это просто кожные выступы, покрытые перьями. Они не выполняют функций ушной раковины и нужны, например, для привлечения брачного партнера.
А моллюски совсем глухие?
Некоторые животные не имеют слуха вообще. Например, осьминоги. Но им это и не нужно − у них превосходное зрение, и они улавливают запахи на большом расстоянии. Кроме того, своим телом они чувствуют вибрации в воде. Они могут сориентироваться, если кто-то будет подплывать.
Схожая ситуация у улиток. Они не могут ни слышать, ни издавать звуки. Правда, у них, в отличие от осьминогов, нет настолько развитых зрительных и осязательных органов. Они полагаются на тактильные ощущения − «трогают» друг друга для коммуникации. А рожки улиток, напоминающие заячьи ушки, на самом деле являются носом, вывернутым наизнанку.
Другое дело − кальмары (Doryteuthis pealeii). Они используют специальные органы, называемые статоцистами, для восприятия звуковых волн в воде. Статоцисты у кальмаров находятся во внутреннем ухе, расположенном в голове. Они представляют собой небольшие пузырьковидные органы, содержащие минеральные отложения, которые реагируют на колебания воды. Когда звуковые волны проходят через воду и достигают статоцистов кальмара, отложения в статоцистах смещаются, и это приводит к возникновению нервных импульсов в нервной системе кальмара, что позволяет им воспринимать звуки.
Их слуховая система позволяет ориентироваться в окружающей среде, обнаруживать потенциальных хищников и добычу, а также общаться с другими особями своего вида. Слуховые
кальмаров различаются в зависимости от вида и их окружающей среды, и они могут использовать слух в сочетании с другими чувствами, такими как зрение и осязание, для определения своей окружающей среды.
Чем слушают рептилии?
Слуховые способности рептилий варьируются в зависимости от вида и экологических адаптаций, но в большинстве случаев у них довольно развитый слух. У змей слуховая система основана на восприятии вибраций через кожу и кости. Эти животные могут реагировать на звуки, вызывающие вибрации в окружающей среде, такие как шаги или сигналы других змей. Они могут использовать эти вибрации, чтобы определить направление и расстояние до источника звука, а также для обнаружения добычи или избегания опасности.
Слуховая система черепах тоже связана с их черепом. Они могут воспринимать звуки, передаваемые через воду или воздух, благодаря чувствительным рецепторам в своих костях и тканях. Это позволяет черепахам ориентироваться в окружающей среде и реагировать на звуковые стимулы, такие как приближение хищника или зов самца.
У ящериц слуховая система более развита. Иногда они могут иметь более сложные органы слуха, подобные привычной ушной улитке. Ящерицы также используют слух для обнаружения добычи, общения с другими особями своего вида и ориентирования в окружающей среде.
Слуховая система крокодилов также имеет свои особенности. У них хорошо развитый слуховой проход, который закрывается, когда крокодил ныряет. Во внутреннем ухе имеется улитка, подобная таковой y птиц. Это позволяет им более точно определять направление и расстояние до источника звука. Благодаря этому крокодилы могут точно локализовать свою добычу и быстро отреагировать на угрозы. Но неизвестно, насколько хорошо крокодилы слышат под водой.
Млекопитающие понимают нашу музыку
И тут мы подошли к самому интересному − как слышат собаки, кошки, мыши и другие млекопитающие. Сразу отметим, что самые необычные млекопитающие – киты – воспринимают звуки через кости черепа и нижнюю челюсть, которая близко подходит к области внутреннего уха. Строение внутреннего уха у китообразных очень сложное, с увеличенной улиткой. Киты могут улавливать звуки в диапазоне от 150 Гц до ультразвуковых колебаний в 120–140 кГц. В целом они слышат хуже земных млекопитающих.
Собаки на низких частотах слышат примерно так же, как и люди. Но могут распознавать звуки в диапазоне до 70–100 кГц. Такие звуки издают «глухие свистки», которыми пользуются кинологи. Мы в отличие от собак их не слышим. Из-за мощного слуха псы могут улавливать звуки на расстоянии до километра. Но есть и минус − собаки очень восприимчивы к громким звукам, поэтому они боятся фейерверков и криков людей.
Уши собак по строению очень похожи на человеческие, но отличаются большой подвижностью. Из-за обилия ушных мышц собаки могут наклонять, поднимать и опускать свои уши. Это нужно для сортировки звуков и понимания того, откуда они исходят. Кстати, по этой же причине собаки наклоняют голову, когда человек что-то говорит.
У кошек слух развит не меньше. Все-таки это одни из самых эффективных ночных хищников. Но диапазон слышимых частот чуть меньше − до 65 кГц. Этого достаточно, чтобы услышать большинство мелких грызунов во время охоты.
При этом у кошек отличная слуховая память, они легко запоминают свое имя и призывные звуки, которые издает владелец. Хотя иногда делают вид, что не понимают их. Кошки способны различать интонацию человеческой речи и некоторые слова. Многие кошки поддаются дрессировке − как и собаки. Есть и еще одно сходство с собаками − уши кошек имеют схожую подвижность. Более десяти мышц поворачивают ухо почти на 180 градусов.
Коты и кошки могут слушать человеческую музыку. Ветеринар Чарльз Сноудон утверждает, что кошки слышат наши композиции, но просто не могут их понять из-за различия в восприятии звуков. Для них песни звучат иначе − животные не отличают один жанр от другого и вряд ли будут слушать песни с таким же наслаждением, что и их хозяева. А причина проста − для животных это просто набор шумов.
Хотя некоторые композиции определенно нравятся нашим маленьким друзьям. Американский композитор Дэвид Теи сочинил музыку специально для котов. И кажется, она их расслабляет. Газета Washington Post даже провела эксперимент и включила эту композицию разным котам. Она им понравилась, потому что звуки барабанов напоминали урчание других котов. А когда включали запись той же композиции, но без обработанных музыкальных инструментов, коты быстро теряли интерес.
Кстати, Дэвид Теи не просто записывает музыку для котов. Он изучает их поведение и реакции на различные звуки. Виолончелист пришел к выводу, что больше всего котам нравится музыка, в которой есть сэмплированные звуки мурчащих и мяукающих котов. А звук виолончели делает это все похожим на настоящую музыку − поэтому его композиции нравятся еще и людям.
У мышей тоже очень хороший слух. Он в разы превосходит человеческий и способен улавливать волны в ультразвуковом диапазоне до 90 кГц. Благодаря этому мыши могут общаться между собой и даже признаваться в любви особям противоположного пола с помощью «песен», то есть ультразвуковых писков.
В целом все млекопитающие отлично слышат. Слух снижен только у тех животных, которым он не сильно-то и нужен. Например, у кротов и землероек. А в целом из всех животных по-настоящему глухими можно назвать только животных царства простейших. У них по понятным причинам нет органов слуха. Остальные животные, в том числе рыбы, птицы и даже змеи, так или иначе могут слышать то, что происходит вокруг.
