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 (хотя это млекопитающие, а не рыбы), питаясь 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 способности 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.