По сравнению с насекомыми, рыбами, амфибиями и рептилиями птицы имеют много важных приобретений. Отличное координирование голосовой мускулатуры сочетается у них с довольно совершенной нервной системой. Они могут более детально анализировать звук и вычленять содержащуюся в нем информацию. Способность к имитации и обучение позволяют птицам передавать информацию от поколения к поколению. Усвоенные сигналы дают возможность добиться и лучшей согласованности в действиях.
Особенно высока степень организованности сообществ у птиц с достаточно развитой рассудочной деятельностью. Типичные представители их — галки. Вот как описывает Конрад Лоренц, в течение нескольких лет наблюдавший за колонией галок, одну из сцен их жизни, когда сильная птица нападает на более слабую, пытаясь занять облюбованное ею место для гнезда: «В последние дни марта, когда циканье достигает апогея, одна из ниш каменной стены внезапно становится сценой, с которой доносится концерт невиданно мощного звучания. Тембр выкриков меняется, они становятся глубже, полнее и звучат теперь, как «уип, уип, уип» — в убыстряющемся стаккато, которое к концу строфы достигает безумного напряжения. Одновременно со всех сторон к этой нише слетаются возбужденные галки. Они взъерошивают оперение и, приняв великолепные позы устрашения, присоединяются к общему концерту.
Что же все это значит?.. Оказывается, перед нами не более и не менее, как выступление общественного мнения против зарвавшегося нарушителя»1.
Заботятся галки и о сохранении целостности своей колонии. В их колониях не только родители никогда не спутают своих детей с чужими, но и остальные хорошо знают друг друга «в лицо». Если молодые галки вдруг присоединяются к соседям, взрослые птицы, не состоящие с ними в родстве, специальными сигналами отзывают их и добиваются, чтобы они вернулись в свою колонию.
После исследований Джейн ван Лавик-Гудолл теперь уже никто не сомневается, что жизнь шимпанзе сильно бы осложнилась, если бы они были лишены возможности общаться с помощью звуков. Разнообразные сигналы помогают им объединять усилия и при защите и при нападении, поддерживать порядок в стаде.
«Шимпанзе, занимающий подчиненное положение в стадной иерархии, приближаясь к высшему по рангу собрату во время приветствия либо после угрозы и нападения, нередко издает серию учащенных хрюканий… Если высший по рангу ведет себя агрессивно, хрюканье быстро переходит в попискивание и крики. С помощью негромкого, похожего на стон односложного звука «хуу» мать и детеныш поддерживают контакт. Именно этот звук издает шимпанзе в случае огорчения, или когда выпрашивает пищу от старшего по рангу, или просит сородича заняться выискиванием у него в шерсти…2. «Самец, намеревающийся спуститься в долину или приблизиться к источнику пищи, издает серию частых, ухающих звуков, тем самым оповещая собратьев о своем прибытии»3.
Сложно и акустическое общение дельфинов. Один из экспериментов с афалинами показал, что эти животные способны выполнять вместе работу, если всего лишь один из них получает необходимые сведения из сигналов другого. Этот интересный опыт — неплохой аргумент в пользу способности дельфинов передавать друг другу информацию о ситуации или программу действий. Проведен он был американским ученым Дж. Бастианом. В эксперименте участвовали два дельфина: самец Бэс и самка Дорис. Бассейн, в котором они жили, разделили сетью и для каждого животного были сделаны абсолютно одинаковые установки — лампа и по бокам ее, на расстоянии метра друг от друга, две педали. Если лампа просто горела, дельфины должны были нажимать клювом на правую педаль, если же свет был прерывистый — на левую. За правильно выполненные действия животные получали награду — рыбу. И Бэс и Дорис быстро поняли, что от них требуется, и нажимали те педали, которые полагалось. Тогда ученый «вывел из игры» одну лампу, теперь свет загорался только в отделении, где была Дорис. Бэсу это не помешало: он вел себя так же, как и Дорис. Последовало еще одно испытание: лампу замаскировали и самец не мог видеть, какой поступает световой сигнал: длительный или прерывистый. Однако он выполнял задачу не менее успешно, чем самка.
Единственный вывод, который здесь можно было сделать: Бэс получает от Дорис информацию. Но каким образом? Чтобы ответить на этот вопрос, следовало проверить три возможных способа, воспользовавшись которыми, Бэс мог нажимать нужные педали. Во-первых, нельзя было исключить, что он видит действия самки и подражает им. Так ли это на самом деле? Сеть покрыли светонепроницаемой пленкой. Однако на 100 загораний лампочки в отделении Дорис Бэс давал 97 правильных ответов. Но может быть, самец пользуется эхолокационными сигналами, которые издает самка, выбирая ту или иную педаль? Расстояние между педалями сильно сократили в надежде, что это помешает ему воспринимать их. А результаты получили прежние: на 100 «вопросов» 97 правильных ответов. Осталось лишь одно: Дорис передает нужную информацию Бэсу с помощью звуковых сигналов. И действительно, как только между животными была установлена звуконепроницаемая перегородка, Бэс иногда лишь случайно нажимал на ту педаль, какую нужно. Когда же в перегородке было сделано маленькое отверстие, через которое могли проникать звуковые волны, Бэс снова стал принимать правильные решения.
Эксперимент, проведенный Дж. Бастианом, показал, «что самец получает от самки посредством акустических сигналов информацию, которую он в состоянии был осмыслить и на основании которой может принять правильное решение — нажать правую или левую педаль. Опыты также показали, что самка, получившая световую информацию, понимает ее значение (правая или левая педаль) и в зависимости от светового сигнала кодирует свою информацию».
Как кодируется в звуковом сигнале информация
Небольшая птичка сидит прямо и все время повторяет: «фюить-тик-тик-фюить…» Она красива — спинка темного пепельно-серого цвета, на горле черное пятно, а грудь, бока и хвост ржаво-красные. Птичка поет, хвостик ее все время в движении, и вспыхивают пурпурные перышки, словно горит багряными красками закат. Нетрудно догадаться, что птица эта — горихвостка. Устроившись на ветке, она твердит свое «фюить…». Невдалеке запела черноголовая славка, горихвостка не обратила на нее внимания. Но вот она заслышала песню другой горихвостки, и поведение ее переменилось. Все естественно. Со славкой горихвостке делить нечего, зато от своего собрата можно ждать чего угодно. Однако разная реакция горихвостки на птиц возможна прежде всего потому, что она способна отличить голос одной от голоса другой. Каким же образом горихвостка узнала по песне своего возможного противника, где именно, закодирована необходимая для этого информация?
Герхард Тильке — известный немецкий ученый придумал так называемые «звуковые ловушки». На магнитофон записывают песню птицы. Потом ее воспроизводят самцу, который охраняет свой участок. Тот, конечно, начинает вести себя агрессивно, подлетает к «нарушителю границ» — магнитофону, старательно поет… Проверив таким образом песню, ее искажают. Современные приборы позволяют как угодно деформировать сигнал: укорачивать, удлинять, передвигать его в область более высоких или более низких частот… И каждый такой новый вариант дают послушать птице, смотрят, что для нее важно, как и на что она реагирует. А в конце концов узнают, где же спрятан ключ к расшифровке той или иной информации.
Песни обыкновенных овсянок строятся по одному принципу: они состоят из однообразных элементов, которые следуют друг за другом, а заканчиваются одним более длительным элементом — «ти-ти-ти-тииии». Обыкновенным овсянкам Тильке предложил прослушать песню их родственника — огородной овсянки. Птицы, конечно, распознали, что эта ближайшая родня — не соперник, и к песне остались безучастны. Тогда им стали воспроизводить десять вариантов их собственной серенады. Ни песня, которая звучала в два раза дольше, ни песня с измененной интенсивностью никоим образом не повлияли на поведение птиц: они реагировали на них так, как будто слышали, что и положено. Даже песня, проигранная в обратном порядке, подействовала на птиц очень эффективно. Секрет заключался в том, что двойные элементы в песнях овсянок могут начинаться как с низкочастотных звуков, так и с высокочастотных, и поэтому характер элементов не очень меняется.
Но где же, однако, содержатся сведения, по которым птицы узнают своих? Песню стали укорачивать и вот тут-то выяснилось, что информация о принадлежности птиц именно к этому виду закодирована в самом ее конце. Когда был воспроизведен лишь один последний длительный элемент, большинство птиц прореагировало на него, как и на всю неизмененную песню в целом.
Эксперименты, участниками которых были уже другие птицы — обыкновенные пищухи, — показали, что они опознают своих собратьев, наоборот, по первым двум фразам.
«Звуковые ловушки» помогли ученым раскрыть много загадок. Детальное исследование голосов близких видов насекомых, амфибий, птиц, изучение поведения животных в ответ на деформированные и синтезированные сигналы позволили установить, что опознавание чаще всего происходит по тем параметрам, которые слуховая система наилучшим образом анализирует. А изменения и нарушения, вносимые в сигналы, по-разному и с различной эффективностью влияют на их общую информативность.
Информативность песни зарянки, например, зависит от чередования высокочастотных и низкочастотных слогов и фраз. Если в обычной песне зарянки укоротить мотивы и уменьшить длительность нот, она превращается в боевую, и проигрывание ее на территории другой птицы вызывает особенно агрессивную реакцию хозяина.
Вообще конкретные формы кода могут быть весьма разнообразными. Выбор способа кодирования и тех или иных параметров сигналов зависит от возможностей голосового аппарата, слуха и особенностей биологии животных.
Сигналы лягушек и жаб различаются по длительности, их общему рисунку: бывают пульсирующие, слитные. Имеет значение и интервал между отдельными звуками, и длительность их, а также основная частота сигнала.