Летучие мыши с их эхолокацией вполне могут претендовать на одно из первых мест среди навигаторов мира млекопитающих, и задачи, которые им приходится решать, чрезвычайно сложны. Прежде всего им нужно определять, где они находятся и что их окружает, ориентируясь исключительно на эхо тех звуков, которые они испускают. Только подумайте, что́ это означает: они должны распознавать целую лавину разных звуков, отражающихся от всех окружающих их поверхностей — от луговой травы, от коры и листьев деревьев, от кирпичных стен, от мельчайших летающих насекомых или от поверхности пруда.
Эта задача была бы достаточно сложной, даже если бы летучая мышь была неподвижной, но летучие мыши могут летать очень быстро и редко перемещаются по прямой; более того, маневры, которые они выполняют в полете, сложнее, чем у большинства птиц. Мало того, им, возможно, к тому же приходится отличать свои собственные сигналы от сигналов летучих мышей того же вида, летающих поблизости.
Летая в полной темноте, некоторые летучие мыши способны находить маленькие отверстия в плотной проволочной сетке и пролетать сквозь них, не подвергая себя какой бы то ни было опасности. Другие каждую ночь следуют от гнезда к месту охоты по регулярным «полетным маршрутам», проходящим по запутанным подземным проходам, длина которых может доходить до нескольких километров
[251]. Но возможности эхолокации ограниченны: максимальная эффективная дальность ее действия составляет всего лишь около 100 метров, то есть для обнаружения дальних ориентиров она не годится. Поэтому в дальних перелетах летучим мышам приходится использовать для навигации другие чувства — в особенности зрение (см. главу 3).
Сонар также используют для выслеживания и поимки добычи и другие млекопитающие, в частности дельфины, морские свиньи и другие зубатые киты.
Содержащиеся в неволе дельфины чрезвычайно хорошо находят под водой мелкие объекты, даже в полной темноте, и несомненно используют звуки, чтобы избегать столкновения с препятствиями. Интенсивные ультразвуковые щелчки, которые они издают, дают им картину окружающей местности в радиусе приблизительно до 300 метров, а данные слежения за ними в открытом море с использованием радиомаяков говорят о том, что они используют эту систему для следования вдоль подводного рельефа
[252]. Исследования двух пойманных морских свиней показали, что и они используют для ориентации относительно элементов ландшафта свои сонары
[253].
Неоспоримых свидетельств того, что киты и дельфины используют сонары для навигации, имеется мало, но было бы удивительно, если бы они этого не делали. Более того, некоторые исследователи предполагают, что их сонарная система, как и аналогичная система у летучих мышей, могла исходно развиться именно для навигации.
Соблазнительно было бы предположить, что в своих дальних миграционных переходах киты ориентируются по подводному «звуковому ландшафту». Хотя испускаемые ими сигналы, вероятно, недостаточно сильны, чтобы давать большое количество полезной информации при глубоководном погружении (где характерная глубина океана составляет три-четыре километра), они могут быть полезны в более мелких морях и на отмелях.
Эффект «Конкорда»
В течение последних двух десятков лет Йон Хагструм, геофизик, работающий в Геологической службе США, пытается убедить весь мир в том, что у голубей есть сложная навигационная система, работающая на звуке чрезвычайно низкой частоты, то есть инфразвуке. То обстоятельство, что он не профессиональный биолог, может на первый взгляд показаться странным, но его необычный профессиональный опыт очень хорошо подготовил его к изучению именно этого вопроса. Я встретился с ним в его кабинете на окраине Менло-Парка, расположенного рядом со Стэнфордским университетом, к югу от Сан-Франциско.
Отец Хагструма был физиком и хотел, чтобы сын пошел по его стопам, но тот упорно стремился выбрать профессию, которая дала бы ему возможность столкнуться с трудностями жизни на свежем воздухе. В идеале хорошо было бы стать фотографом журнала National Geographic, но он выбрал несколько более реалистичный вариант и пошел учиться биологии в Корнеллском университете. Курс был рассчитан на студентов-медиков, и, когда Хагструм узнал, сколько времени ему придется проводить в лаборатории, он перешел на геологию. В 1976 году он попал на лекцию Билла Китона (1933–1980), который был в то время одним из ведущих исследователей навигации у голубей.
Хагструма увлекли рассказы Китона — в особенности о странном поведении некоторых голубей, которых выпускали в окрестностях места под названием Джерси-Хилл. Эти птицы неизменно теряли ориентацию, и им очень редко удавалось успешно вернуться домой. У них была одна общая черта: все они были из голубятни, расположенной в Корнелле. Как ни странно, с птицами из других голубятен штата Нью-Йорк, которых выпускали в том же месте, ничего необычного не происходило. Китон никак не мог придумать правдоподобного объяснения этому странному явлению и спросил своих слушателей, нет ли у них каких-нибудь блестящих мыслей на этот счет. Этот риторический вопрос поразил воображение Хагструма и навсегда остался в его памяти.
Несколько лет спустя интерес Хагструма к этой проблеме оживила статья, появившаяся в National Geographic: как он заметил, гипотеза о том, что недостающим элементом может быть звук, рассматривалась очень мало. К тому времени он уже прошел курс сейсмологии и много знал о распространении звуковых волн; кроме того, он успел почитать и о бионавигации. Но работа геофизика вынуждала его много ездить по всем Соединенным Штатам, и он не мог как следует заняться этой темой. Наконец в 1998 году Хагструм прочитал статьи о голубиных гонках в восточной части США и в Европе, «провалившихся» по непонятным причинам: голубям не удавалось вовремя — или вовсе никогда — вернуться домой.
Уже было достоверно известно, что голуби могут использовать компасы двух типов — солнечный и магнитный. Однако компас сам по себе не позволяет птице найти дорогу к дому из незнакомого ей места. Кроме него нужна какая-то карта. Одна из широко обсуждавшихся теорий гласила, что птицы могут формировать такие карты на основе градиентов интенсивности магнитного поля Земли. Хагструм был уверен, что это решение неверно, хотя в то же время он относился с глубоким скептицизмом и к предложенной Папи гипотезе ольфакторной карты. Как бы то ни было, ни одна из этих теорий не могла удовлетворительно объяснить того, что Китон в течение двадцати лет снова и снова наблюдал в Джерси-Хилл.
Хагструма чрезвычайно сильно привлекала идея, что ключом к разгадке может быть звук. Предположения подобного рода высказывал за много лет до того и Гриффин (прославившийся исследованиями эхолокации у летучих мышей). Перефразируя афоризм, который приписывают великому физику Нильсу Бору, Хагструм думал, что «возможно, эта идея достаточно безумна, чтобы быть правильной».
