Глаза им почти не нужны: как летучая мышь и дельфин находят добычу там, где ничего не видно

Природа многообразна и удивительна. Порой совершенно разные виды в процессе эволюции обзаводятся похожими способностями, необходимыми им для выживания в окружающей среде. К примеру, летучие мыши и дельфины, несмотря на глобальную разницу между ними, используют один и тот же механизм – эхолокацию, которая позволяет им буквально «видеть» мир посредством звуковых волн. О том, как устроен их собственный «живой радар», рассказываем в нашем материале.

Про эхолокацию

Эхолокация – это способ ориентации, при котором животное издает звуковые сигналы и анализирует их отражение от окружающих объектов. По времени задержки и изменению характеристик эха мозг строит «карту» пространства, определяя расстояние, размер, форму и даже движение цели.

Принцип у летучих мышей и дельфинов один, но реализация – совершенно разная. Это классический пример конвергентной эволюции, когда два неродственных вида независимо пришли к схожему решению.

Ночные снайперы

Летучие мыши используют звуки с частотой выше 20 кГц, которые человеческое ухо не слышит. В полете мышь испускает сотни таких импульсов в секунду, а уши улавливают возвращающееся эхо.

Как устроена система:

• Излучение. У большинства видов звук генерируется гортанью и излучается через рот или нос. Некоторые виды имеют сложные носовые выросты, что работают как акустические линзы, формируя направленный пучок звука.
• Прием. Уши летучих мышей большие, подвижные и очень чувствительные. Они могут поворачивать ушные раковины, чтобы точнее определять источник эха. Некоторые подковоносы различают изменения частоты всего в 0,1 Гц.
• Обработка. Мозг мыши способен различать микроскопические задержки между прямым и отраженным звуком – вплоть до миллионных долей секунды. Это позволяет отличать насекомое от листа даже в плотной стае других летучих мышей.

Летучая мышь не просто «видит» препятствия, а может легко установить, движется ли объект и в каком направлении. Некоторые виды распознают тип добычи по характеру эха – например, отличают мотылька от жука по рисунку отраженного звука.

Сонар в толще воды

Дельфины тоже используют ультразвук, но в воде физика совсем другая: звук там распространяется примерно в 4,5 раза быстрее, чем в воздухе, и на гораздо большие расстояния. Поэтому эхолокационная система дельфина – это по сути подводный сонар.

Принцип действия:

• Излучение. Звуки создаются в области дыхательных путей с помощью системы воздушных мешков, а фокусируются с помощью жировой «линзы» в передней части головы под названием мелон. Последний формирует и направляет пучок звуковых волн.
• Прием. Нижняя челюсть дельфина содержит жировую ткань, которая проводит звуковые волны прямо к среднему уху. Восприятие через нижнюю челюсть примерно в 6 раз эффективнее, чем через слуховой проход. Это делает прием эха чрезвычайно точным.
• Обработка. Дельфиний мозг способен анализировать не только задержку эха, но и его спектр, искажения и структуру. Все это позволяет понять, из чего состоит объект (например, рыба или камень), причем даже на большом расстоянии.

В мутной воде, где зрение практически бесполезно, эхолокация становится главным органом чувств.

В чем разница между «радарами» мыши и дельфина

Хотя принцип одинаков, параметры систем сильно различаются из‑за среды и задач. Летучие мыши работают в воздухе, где ультразвук быстро затухает. Насекомых они засекают в 3-5 метрах от себя, а крупные объекты (например, опушку леса) – в пределах 50-100 метров. Дельфины же благодаря свойствам воды обнаруживают добычу на дистанции в сотни метров, что доказывают многочисленные эксперименты.

Частоты у них тоже разные. Так, летучие мыши используют сигналы в диапазоне примерно от 20 до 200 кГц в зависимости от вида, а эхолокационные щелчки дельфинов имеют пик энергии в области 120-130 кГц при общем диапазоне слуха до 150 кГц.

Главное отличие – в задачах. Мышь должна мгновенно принимать решения в трехмерном пространстве на высокой скорости, избегая столкновений с ветвями и ловя крошечных насекомых. Дельфин же охотится на более крупную добычу, но ему нужно «видеть» сквозь мутную воду и различать детали на большом удалении.

Как животные избегают «помех»

И у летучих мышей, и у дельфинов есть механизмы, чтобы не «ослепнуть» от собственных сигналов и не мешать сородичам.

Летучие мыши в стае используют разные стратегии. Долгое время считалось, что они меняют частоту сигналов, чтобы отличать свое эхо от чужого. Однако исследование 2015 года показало, что по крайней мере некоторые виды (например, средиземноморский нетопырь) поступают иначе: они просто «перекрикивают» друг друга, увеличивая громкость и длительность сигналов, а частоту почти не меняют. Кроме того, у летучих мышей есть механизм защиты от собственных криков – специальная мышца среднего уха, что сокращается перед каждым импульсом, разъединяя слуховые косточки, и расслабляется через несколько миллисекунд для того, чтобы успеть поймать эхо.

Дельфины могут менять направление и мощность сигнала, а также «настраивать» мелон под разные задачи. В плотных группах они используют короткие, менее мощные сигналы, чтобы не мешать сородичам. Кроме того, исследования показали, что дельфины способны целенаправленно менять спектр своих импульсов при наличии акустических помех.

Эволюция

Интересно, что гены, связанные с развитием слуха и эхолокации, у летучих мышей и дельфинов похожи – хотя сами виды не родственники. Речь идет прежде всего о гене престина, который отвечает за работу волосковых клеток внутреннего уха. У эхолокирующих летучих мышей и зубатых китов в этом гене произошли одинаковые мутации, хотя их эволюционные линии разошлись десятки миллионов лет назад. Это редкий пример того, как природа создала похожие генетические решения для одной и той же задачи в разных ветвях животного мира.

Неочевидные факты об эхолокации

Не все летучие мыши одинаково хороши в эхолокации. Некоторые виды почти не используют ее, полагаясь на обоняние и зрение. А вот насекомоядные летучие мыши в этом сильно преуспели: они могут ловить добычу в полной темноте, не задевая ни одной ветки.

Эксперименты показали, что дельфины способны обнаруживать объекты, зарытые в морской грунт на глубину до 10 см, совершая сложные круговые маневры вокруг цели и «сканируя» дно под разными углами.

Эхолокация помогает не только охотиться. Летучие мыши используют ее для распознавания сородичей, а дельфины – для общения и навигации на больших расстояниях.

Принципы работы природного «радара» легли в основу медицинских ультразвуковых исследований, систем навигации для роботов и подводных аппаратов. Даже современные беспилотные автомобили используют идеи, подсказанные природой, а именно: анализ отраженных сигналов для построения карты окружающего пространства.

Кроме того, понимание того, как животные используют звук, помогает защищать их. Например, снижать вред от шумового загрязнения океанов для дельфинов или учитывать акустические особенности среды при сохранении популяций летучих мышей.

Полезно знать

Мотылек Bertholdia trigona щелкает со скоростью до 4500 раз в секунду, создавая ультразвуковые помехи, которые сбивают летучую мышь с цели. В экспериментах последние ловили «щелкающих» мотыльков лишь в 20% случаев – в 4 раза реже, чем бесшумных.

Волоски и чешуйки на груди ночных бабочек поглощают до 85% ультразвуковой энергии, снижая расстояние, на котором летучая мышь может их засечь, почти на четверть. По сути, это природный «стелс‑материал», работающий по принципу шумоподавления.

Стрижи‑саланганы из Юго‑Восточной Азии и южноамериканские гуахаро ориентируются в темных пещерах с помощью эхолокации, но, в отличие от мышей и дельфинов, они используют звуки, которые слышит человек – короткие щелчки в диапазоне 2-8 кГц.

Новорожденные дельфины учатся эхолокации с первых часов жизни. Исследование 2026 года, проведенное на Карадагской станции РАН, показало, что уже через 22 часа после рождения детеныш афалины издает эхолокационные щелчки и свисты.

Проверено редакцией

Эхолокация дельфинов может работать не только индивидуально. В научной статье Марка Дж. Кситко и Герберта Ройтблата «Распознавание объектов путем подслушивания: пассивная эхолокация у афалин», опубликованной в журнале Animal Learning & Behavior, описан эксперимент, в котором один дельфин обследовал предмет эхолокацией, а второй не мог посылать собственные сигналы, но слышал возвращавшееся эхо.

Несмотря на это, «слушатель» выбирал соответствующий предмет значительно чаще случайного. То есть дельфин способен извлекать сведения об объекте из эха, созданного сигналами другого животного. Наблюдения за дикими дельфинами позволяют предположить, что подобное «акустическое подслушивание» может использоваться и в природе, однако его реальная роль там пока изучена значительно хуже.