Животные нашей планеты обзавелись многими органами чувств, которых нет у человека. В их числе эхолокатор летучих мышей и дельфинов, позволяющий им с помощью ультразвука легко ориентироваться в окружающей среде; термолокаторы некоторых змей, электрорецепторы и органы боковой линии рыб. С помощью последних они улавливают малейшие колебания воды, создаваемые их добычей или врагами, что позволяет рыболовам в полной темноте охотиться и спасаться от хищников.

Органы боковой линии относятся к группе механорецепторов, улавливающих колебания среды. Сходные органы известны и у наземных животных. Они воспринимают колебательные движения основы, на которой находится животное: почвы, веточки, листа, паутины. Личинка муравьиного льва роет в песке небольшую воронку и сама закапывается в нее на дно. Если любопытный муравей заглянет в воронку и, не удержавшись на ее краю, скатится вниз, кровожадная личинка тотчас выскакивает из своего убежища, и спастись муравью удается редко. О том, что появилась будущая жертва, личинка муравьиного льва узнает благодаря вибрации песка, вызванной движениями попавшего в западню насекомого. Колебания среды имеют огромное значение в жизни пауков. О том, что в их паутине запуталась жертва, они узнают не с помощью зрения, а благодаря вибрации своих сетей.

Что же такое вибрация? Так называют колебательные движения какого-нибудь тела, например струны, или частиц, из которых это тело состоит. Если заставить вибрировать частицы среды в одном месте, они заденут соседние частицы, вызывая и их колебания, а те — следующие.

В результате вибрация частиц вещества, возникшая в каком-то отдаленном месте, будет в виде волн равномерно распространяться во все стороны — как в толще вещества, так и по его поверхности. Так с брошенного в водоем камня волны кругами расходятся по его поверхности. Конечно, колебательные движения частиц среды имеют настолько незначительную амплитуду, что увидеть их даже с помощью микроскопа чаще всего невозможно.

Паутина — прекрасное приспособление для улавливания вибрации. А личинка муравьиного льва обходится без дополнительных приспособлений и поэтому способна воспринимать вибрацию песка только на очень близком расстоянии, не дальше чем в один-два сантиметра. На колебания, возникающие на более значительном расстоянии от ловчей воронки, личинка муравьиного льва не реагирует. Малая чувствительность этого насекомого к вибрации ни у кого не вызывала удивления. Ученые считали, что в рыхлом грунте, особенно в песке, вибрация, распространяясь от одной крохотной песчинки к другой, должна быстро затухать, поэтому совершенно не годится для обнаружения добычи и тем более для того, чтобы узнать, где она находится. Зоологи настолько твердо были в этом убеждены, что никому и в голову не пришло проверить, как же в действительности распространяется в песке вибрация.

Заняться изучением этого явления зоологов заставили обитатели пустыни. Песчаные скорпионы, живущие в США на юге пустыни Махове, — заядлые хищники. Это ночные животные. На охоту они выходят, когда спадет дневной нестерпимый зной и пустынные насекомые начнут появляться на поверхности песка. В это время пользоваться зрением невозможно: слишком темно. В вечерние часы глаза не могут помочь хищнику обнаружить добычу, к тому же скорпион и не смотрит по сторонам. Чаще всего он охотится на роющих пустынных тараканов. Они живут в песке, и хотя передвигаются под самой поверхностью, но наружу не вылезают, так что и запах насекомого не может подсказать охотнику, где дичь прячется. Между тем хищник за полметра замечает присутствие добычи, а когда она оказывается на расстоянии 10—15 сантиметров, с большой точностью определяет ее местонахождение. Стремительная атака скорпиона редко заканчивается неудачей.

Почувствовав присутствие чего-либо живого, охотник мгновенно поворачивается в его сторону и делает короткий бросок. Затем останавливается, уточняет направление и совершает новый бросок. После четырех-пяти коротких пробежек, оказавшись в 10–15 сантиметрах от дичи, он окончательно определяет ее местонахождение. Последняя стремительная атака — и скорпион оказывается над своей жертвой. Две-три секунды он крутится на одном месте, затем с силой вонзает свои клешни в песок. Эту атаку он предпринимает несколько раз, пока клешни не коснутся таракана. Схватив добычу, охотник несколькими точными движениями выкапывает ее из песка.

Охота происходит в темноте. Зоологи познакомились с охотничьими повадками скорпионов, применив не видимые человеческим глазом ультрафиолетовые лучи. Они не пугают скорпиона, а его хитиновая оболочка светится в этих лучах желто-зеленым светом, так что наблюдать за поведением охотника можно, не приближаясь к нему особенно близко. Способность издалека обнаруживать животных, находящихся в песке, удивила ученых, но о вибрации никто и не подумал. Пришлось проделать множество экспериментов, прежде чем выяснилось, что именно она помогает скорпионам находить тараканов.

Убедиться в том, что во время охоты скорпионы ни зрением, ни обонянием не пользуются, помог несложный эксперимент. Две одинаковые картонные коробки ученые до краев наполнили песком и поставили их рядом, но так, чтобы между ними оставалась узкая щель, коридор, через который вибрация распространиться не могла. В одну из коробок на край коридора сажали скорпиона, в другую — какое-нибудь крупное насекомое или мышонка. Они вполне могли бы напугать скорпиона, но он никак на них не реагировал. Но если жертвы находились в одной коробке со скорпионом или хотя бы одна из его лап оказывалась на другой стороне коридора, тут хищника охватывала паника. Опыты проводились при дневном освещении. Их результаты подтвердили, что ни вид животного, ни его запах не имеют для скорпиона ни малейшего значения.

Что же позволяет скорпионам чувствовать близкое соседство живых существ? У зоологов осталось единственно возможное объяснение: вибрация. Было решено проверить, как она распространяется в песке. Для этого в его толщу поместили вибратор, а на разных расстояниях от него установили специальные детекторы — приборчики, способные воспринимать колебания.

Неожиданно оказалось, что волны вибрации, вызванные не очень частыми колебаниями, в песке распространяются совсем неплохо, правда, гораздо медленнее, чем в твердых телах, воде и даже в воздухе. Медленное распространение волн в песке легко объяснимо: чтобы колебания передавались от одной песчинки к другой, требуется больше времени, чем для распространения волн в воде, частицы которой соприкасаются между собой более тесно. Ученым удалось установить, что в рыхлом песке возникают два типа волн. Одни, их называют волнами сжатия, распространяются как в толще песка, так и по его поверхности со скоростью 120–150 метров в секунду, то есть почти в три раза медленнее, чем в воздухе. Волны второго типа распространяются только по поверхности со скоростью пятьдесят метров в секунду, что примерно в семь раз медленнее звуковых волн, распространяющихся в воздухе.

У скорпионов нашлись и органы, способные воспринимать слабые волны вибрации. На их лапках находятся многочисленные волоски. От каждого из них отходит нерв. Если тонкой щетинкой дотронуться до любого из волосков, информация об этом будет передана по нерву в соответствующий нервный ганглий. Отправляясь на охоту, пустынный скорпион не залезает ни на камень, ни на ветку кустарника, а затаивается на поверхности песка. При этом те из волосков, которые находятся на нижней поверхности концевых сегментов его лап, погружены в песок. Именно они улавливают волны сжатия.

Кроме волосков, на каждой лапе скорпиона есть еще особые щелевые рецепторы. Это складочки поверхностной оболочки лапок, имеющие вид щелочек. В их стенках находится множество чувствительных клеток. Если чуть-чуть надавить на лапку таким образом, чтобы хоть одна щелочка сомкнулась, нервные клетки рецептора возбудятся и пошлют об этом информацию в ганглий. Некоторые щелочки расположены на лапках скорпионов параллельно поверхности песка. Они прекрасно улавливают появление поверхностной волны. Она приподнимает лапку, давит на нее снизу, заставляя сомкнуться параллельную щелку. На волны сжатия щелевые рецепторы не реагируют.

Итак, зашло солнце, и на пустыню опустилась ночь. Скорпион терпеливо дождался, когда песок остынет, выбрался из своего дневного убежища, занял охотничью позицию и замер, широко расставив лапы. Вскоре где-то в песке проснулся пустынный таракан и шевельнул передними лапками. Его движения вызвали вибрацию песка. Первыми к скорпиону донеслись волны сжатия, ведь они движутся быстрее поверхностных. Расстояние между лапками скорпиона четыре — шесть сантиметров, но волна сжатия движется слишком быстро. Она появилась у лапки, ближайшей к центру вибрации, всего лишь на 0,0005 часть секунды раньше, чем у самой удаленной. Для скорпиона эта разница слишком мала, и он не в состоянии определить, какая же из его лапок первой уловила волну вибрации, и поэтому не может решить, с какой стороны находится дичь. Однако самое главное, что, когда недалеко зашевелилось живое существо, скорпион понял и, готовясь к броску, мгновенно раздвинул лапы в стороны и вытянул вперед свое грозное оружие — клешни, приподняв повыше тело. В следующее мгновение он ощутил волны вибрации, распространяющиеся по поверхности песка. Они движутся в два-три раза медленнее волн сжатия, поэтому скорпион замечает, какая из лапок первой уловила их появление, поворачивается в сторону волны и делает короткий бросок. Установить точное местонахождение таракана с первой попытки не удается, и скорпион после каждого броска на мгновение замирает, «прислушиваясь» к вибрации, и уточняет, откуда приходят ее волны.

За время охоты скорпиону приходится сделать один — пять бросков. Если охота ведется на саранчука, сидящего на поверхности песка, то к этому времени клешни охотника непременно коснутся жертвы, и он быстро ее схватит. Гораздо труднее приходится скорпиону при охоте на сидящего в песке таракана. Когда охотник оказывается непосредственно над своей жертвой, волны вибрации будут практически одновременно приходить ко всем его восьми лапам. Это его смущает, он вертится на одном месте, делает короткие броски в сторону, но наконец догадывается, в чем дело, и несколько раз вонзает свои клешни в песок, пока ему не удается нащупать и схватить добычу. Тогда скорпион поспешно выкапывает ее, убивает, вонзив в тело таракана жало, и приступает к обеду.

Определить, где находится добыча, дело чрезвычайно сложное. В нервных ганглиях скорпиона анализируется информация, поступающая от всех его восьми лап. Если он в какой-нибудь драке, которые между скорпионами часто возникают, потерял хотя бы одну лапу, ему будет значительно труднее определить, где находится добыча. Без двух лап найти дичь еще труднее. Если у скорпиона повредить щелевые рецепторы на каждой из четырех лап правой или левой стороны, он всегда будет поворачиваться в направлении неповрежденных лап, даже если волны вибрации будут появляться с противоположной стороны. Потеряв половину рецепторов, скорпион охотиться уже не сможет.

Ему важно не только знать, в каком направлении следует вести поиск дичи, но и на каком расстоянии она находится. Об этом скорпиону тоже сообщают волны вибрации. Ему остается только сравнить время возникновения поверхностно распространяющихся волн и волн сжатия. Так как скорость их распространения различна, то чем больше поверхностная волна отстанет от волны сжатия, тем дальше от охотника находится добыча. Если таракан шевельнулся в десяти сантиметрах от скорпиона, то волна сжатия на 0,0015 часть секунды появится раньше поверхностной, а когда таракан находится в пяти сантиметрах, то разница во времени уменьшится до 0,00075 секунды. Скорпион в величине таких отрезков времени прекрасно разбирается и точно знает, далеко ли до спрятавшейся дичи.

Вибрация помогает охотиться не только американским песчаным скорпионам. Не меньше половины их родственников, представителей ныне существующих видов скорпионов, обитают в пустынях. Все они охотятся в засаде ночью и не утруждают себя поисками дичи. Следовательно, они должны улавливать вибрацию и уметь разбираться в информации, которую несут ее волны. Достоверно известно, что высокой чувствительностью к колебаниям обладают желтые скорпионы, живущие в Сахаре, и пестрые скорпионы из Средней Азии.

Приносит ли охота из засады удачную добычу? Безусловно, если охотник затаился там, куда частенько заглядывают разные животные. В засушливой африканской саванне хищники подкарауливают добычу у водопоев и, не обременяя себя лишними хлопотами, не голодают. Но скорпионы прячутся посреди пустыни. Такой способ охоты ненадежен: вряд ли им удается обедать ежедневно. Представьте себе, что львица в ожидании добычи затаилась в Москве на Красной площади. Вполне возможно, что и туда, удрав из зоопарка или цирка, когда-нибудь забредет зебра или антилопа гну. Только львица, скорее всего, до этого не доживет, умрет с голоду. Между тем в пустыне Махове скорпионы не умирают голодной смертью. Вернувшись после неудачной охоты, голодный хищник как бы впадает в спячку, резко сокращая обмен веществ, и за сутки почти ничего не тратит из жировых запасов своего тела.

Известно, что после сытного обеда скорпионы могут не есть больше года. Для них, так экономно расходующих свои запасы, засада — вполне приемлемый способ охоты. Пустыня не городская площадь. Скорпионам не приходится ждать годами появления сверчка или таракана. А бродить по песку в поисках дичи бесполезно. Такой способ охоты не дал бы хищникам никаких преимуществ. Как сейчас стало известно, многие пауки и насекомые, живущие в пустыне, тоже имеют приспособления для улавливания вибрации. Шаги крупного скорпиона должны быть «слышны» на большем расстоянии, чем движения дичи, и вся мелюзга, годящаяся ему на обед, успевает вовремя удрать или затаиться, а передвижение мелких существ, даже находящихся очень близко, охотнику уловить трудно. Его собственные «шаги» заглушили бы их движения: вызванная охотником сильная вибрация песка помешала бы ему уловить слабую вибрацию, вызываемую мелкими существами. Так что терпеливо поджидать добычу в засаде и голодать, если она не появится, для песчаных скорпионов единственно разумный образ жизни. Иного им не дано.