Улисс С. Грант и акустическая тень

При помощи компьютеризованной системы моделирования атмосферы Хагструм сумел показать, как распределение температур и ветров в атмосфере, а также изменения погоды и физическая форма рельефа влияют на распространение инфразвука. Эти факторы могут приводить к возникновению локальных «зон тишины», или зон акустической тени, попав в которые голуби не слышат характеристических звуков, издаваемых окрестностями их голубятни.

Во время Гражданской войны в Соединенных Штатах зоны акустической тени порождали серьезные проблемы. Военачальники обеих сторон часто держали значительные силы в резерве и вводили их в бой только тогда, когда по шуму битвы становилось понятно, что их участие в ней необходимо. Однако, хотя эти войска находились рядом с полем боя, иногда они ничего не слышали. Вероятно, именно из-за такой акустической тени генерал Улисс Грант не смог вовремя послать подкрепления своему подчиненному, генералу Роузкрансу, в сражении под Иукой 19 сентября 1862 года. Гром орудий до него попросту не доходил.

Модели атмосферы показали, что странная дезориентация корнеллских голубей, выпущенных в Джерси-Хилл, могла быть вызвана акустической тенью. В нормальных условиях инфразвук из Корнелла не доходит до Джерси-Хилл. Однако был один-единственный случай, в котором птицам из Корнелла все же удалось добраться до дома из этого места. Хагструм продемонстрировал, что необычные погодные условия этого дня могли радикально изменить характер распространения инфразвука из Корнелла. Поэтому у птиц, находившихся в Джерси-Хилл, была в этот день необычайно хорошая акустическая связь с Корнеллом, и они смогли – в кои-то веки – найти маяк своей голубятни.

В то же время дезориентация птиц в Кастор-Хилл и Уидспорте, возможно, была результатом того, что инфразвуковые сигналы поступали с нескольких направлений сразу благодаря изменениям погодных условий и элементам рельефа, которые способствовали их распространению в разных направлениях. Некоторые из других редких аномалий, выявленных на основе данных Китона, даже можно объяснить интерференцией инфразвука, порожденного торнадо и ураганами, зарегистрированными в соответствующие дни.

В качестве возражения гипотезе Хагструма часто приводят тот аргумент, что уши голубя расположены так близко друг к другу, что эта птица никак не может извлекать какую бы то ни было полезную ориентационную информацию из низкочастотных звуков, длина волны которых составляет километр или больше. Если бы птица не могла двигаться, это возражение было бы справедливым, но, летая кругами или петлями, голубь может искусственно увеличить размеры своего слухового аппарата. А при помощи эффекта Доплера он может определить, с какой стороны к нему приходит характеристический звук родной голубятни. В точности тот же принцип, который называют апертурным синтезом, используется при проектировании радаров. Тот факт, что голуби часто летают кругами или петлями над местом выпуска и лишь потом направляются в сторону дома, согласуется с предположением, что они извлекают ориентационную информацию из инфразвука.

Гораздо более серьезное возражение состоит в том, что голуби, лишенные слуха методом хирургического вмешательства, все равно сохраняют способность направляться к дому. Но данные в этом отношении неточны и неясны. Первое исследование такого рода было проведено на малой выборке, и результаты его были неоднозначными: некоторые из лишенных слуха птиц не смогли сориентироваться, но, как ни странно, не сумели найти нужного направления и некоторые из птиц контрольной группы, у которых слух сохранялся.

Недавно Хагструм изучил неопубликованный набор данных, также полученных Китоном, которые проливают еще более яркий свет на этот вопрос. В различных опытах Китона лишенные слуха птицы – взятые вместе – действительно вели себя иначе, чем птицы контрольных групп, и обычно ориентировались хуже, хотя и в этих случаях многим из них удавалось успешно вернуться домой. В то же время и в контрольной группе некоторые из птиц, сохранивших слух, также не могли сориентироваться.

Хагструм считает, что птицам контрольных групп иногда мешали акустические тени. Возможно, глухие птицы (понимавшие, что их слух не работает) пользовались одним из своих компасов для отслеживания пути от голубятни к месту выпуска, как делают молодые, неопытные голуби, и возвращались домой по обратному маршруту.

Еще одно свидетельство было извлечено из любопытной сезонной закономерности в способности европейских голубей находить дорогу домой. Зимой они, как правило, хуже ориентируются и затрачивают больше времени на возвращение в свою голубятню. По-немецки эта аномалия называется словом Wintereffekt («зимний эффект»), но в Северной Америке она не наблюдается. Хагструм предположил, что она вызвана усилением фоновых инфразвуковых шумов, связанным с характерным для Северной Атлантики большим количеством зимних штормов, которые предпочтительно движутся в направлении Европы (а не Америки) под воздействием западных стратосферных ветров.

Сторонники гипотезы ольфакторной навигации отмечают, что «зимний эффект» также можно объяснить тем, что в зимние месяцы уменьшается количество полезных с точки зрения навигации запахов, производимых растениями.

Хагструм, безусловно, признает, что такие отдельные случаи могут служить лишь косвенными свидетельствами в пользу его инфразвуковой гипотезы. Его работа не позволяет ему проводить эксперименты, необходимые, чтобы окончательно установить, используют ли голуби инфразвук, но он надеется, что это вскоре смогут сделать другие исследователи.

* * *

Многие животные возвращаются для размножения на место своего рождения, но подробное изучение поведения животных, которые – подобно тюленям – размножаются в крупных колониях, затруднительно, не в последнюю очередь из-за того, что такие животные нападают на всех, кто подходит к ним слишком близко.

Недавно ученым удалось справиться с этой проблемой в крупной колонии кергеленских морских котиков на острове Берд, расположенном у берегов Южной Георгии. На этом острове есть тропа, проходящая на некотором возвышении, с которой можно с большой точностью определять местоположение отдельных котиков. При помощи электронных идентификационных меток, которые можно было считывать прибором, установленным на конце длинного шеста, исследователи установили, что самки кергеленского котика возвращаются на место своего рождения с необычайно высокой точностью – даже по прошествии нескольких лет – и там производят на свет своих собственных детенышей.

Самки по большей части оказывались на расстоянии до 12 метров от места своего рождения, а некоторые – на расстоянии, не превышавшем длину их собственного тела (около двух метров). Хотя самцов, многочисленные партнерши которых образуют «гаремы», еще не исследовали таким же образом, вполне возможно, что они проявляют еще бо́льшую привязанность к родным местам. На фотографиях колонии северных морских котиков, сделанных в 1890-х годах, виден «практически тот же рисунок распределения «гаремов», что и сегодня».

Никто не знает, как морским котикам удается так точно находить свой дом. Может быть, на самом последнем этапе их обратного путешествия, уже после выхода на берег, важную роль играют зрение и обоняние, а находясь в открытом море, они, возможно, используют астрономические или магнитные ориентиры. Как знать?