Рыбьи симфонии
На краю Гольфстрима у восточного побережья Флориды море глубокое и очень синее. Я крепко держусь за перила на палубе яхты, перекатывающейся с боку на бок, и смотрю на воду более густого, насыщенного цвета, чем я когда-либо видела. На секунду я представляю, что если наклонюсь и опущу руку в воду, то выну ее окрашенной в синий цвет. Мимо проплывают золотистые веточки водорослей, возможно вырвавшиеся из водоворотов Саргассова моря. Я могла бы оставаться на палубе и понаблюдать за морем, постоянно меняющим свой цвет, но мне нужно увидеть то, что скрыто в его глубине. Я надеваю акваланг и прыгаю. В толще воды, по мере того как я погружаюсь все глубже, цвета теряют свою интенсивность и постепенно меркнут.
На песчаном дне на глубине 30 м находится затонувший корабль. Это танкер, конфискованный таможенной службой США в 1989 г. за перевоз марихуаны и впоследствии специально разрушенный и затопленный для создания нового местообитания для морских животных. Я нацеливаюсь на палубу, покрытую водорослями, кораллами и другими мягкими существами, и сажусь на корточки за планширем в тихом месте вдали от течения.
Неподалеку, в шлюзовом помещении в надстройке танкера, рыскают темные тени. До того как увидеть рыб, я их слышу, точнее, чувствую, как они посылают через воду импульсы давления, резонансом отдающиеся в моем теле. Окуни издают звуки частотой около 50 или 60 Гц, что соответствует низким нотам органа. Еще один импульс — и я замечаю, что корабль вибрирует. Затем появляется рыба, тигровый малоглазый групер (Epinephelus itajara). Кажется, будто он весь высечен из большого куска гранита; по весу он вполне может соревноваться с гризли.
С тех пор как корабль был опущен на дно, груперы сделали его своей сезонной резиденцией — летом они собираются здесь для размножения. Однако в центральной части Атлантического океана их теперь стало гораздо меньше, чем раньше. Не так давно их мясо использовали для производства консервов для собак, а трупы — для контрабанды наркотиков в США. Десятилетиями рыбаки-спортсмены их с большим удовольствием вылавливали, позировали с ними для фотографий и бросали обратно в море, уже мертвыми. В исследовании, проведенном по трофейным фотографиям рыбаков, результаты которого были опубликованы в 2009 г., было выявлено постепенное уменьшение численности тигровых малоглазых груперов; так, в 1950-е гг. масса выловленных груперов часто превышала массу людей на рыболовном судне, но уже к концу 1970-х гг. их численность значительно сократилась.
После запрета на вылов этих рыб в водах США в 1990-е гг. груперам стало немного легче, по крайней мере в восточной Флориде. Если вы опуститесь под воду в нужное время года, то у вас есть хороший шанс встретить стаю этих гигантов и услышать самые глубокие голоса рыб в океане. Неясно, какой смысл несут эти гулкие звуки, возможно это предупреждения, или самец красуется перед самками, но нет сомнений, что эти большие рыбы разговаривают друг с другом.
На первый взгляд рыбы немые и глухие существа. У них нет ушей, по крайней мере торчащих снаружи. И звуки моря остаются под водой. Большинство звуковых волн не проходит через поверхность воды, но отражается от нее обратно. В реальности рыбы издают и слышат звуки, но людям понадобилось много времени, чтобы осознать, насколько звучащим может быть подводный мир, частично потому, что мы не приспособлены к тому, чтобы слышать с наполненными водой ушами. В норме передающиеся по воздуху звуковые волны проходят по ушному каналу к внутреннему уху и заставляют вибрировать барабанную перепонку, но, когда канал заполнен водой, колебания мембраны затухают, и звук для нас заглушается.
Небольшое число шумных рыб, известных еще с древних времен, — это те, кто громко возмущается, если их вытащить из воды на воздух. Аристотель описал рыб, которые кричат, как кукушки, хрюкают или свистят; согласно ему, есть еще акулы, которые визжат.
Другая сложность с восприятием звука под водой заключается в том, что в воде звуковые волны движутся гораздо быстрее, чем в воздухе. Небольшая разница между тем, когда звуковые волны достигают правого и левого уха, сообщает нашему мозгу, откуда пришел звук. В воде звуковые волны достигают ушей практически одновременно, не позволяя определить их источник. Мое громкое дыхание в акваланге сопровождается постоянным облаком звуков вокруг. Чтобы понять, что и где происходит, нужно что-то очень громкое и очевидное, вроде гулких звуков, которые издает тигровый малоглазый групер.
В целом человеческие уши не приспособлены для улавливания и различения звуков, которые издают рыбы. Чтобы разобраться в подводном шуме, оценить, насколько разговорчивыми могут быть рыбы, нам нужны специальные устройства, слушающие их вместо нас и записывающие для нас эти звуки. И такие устройства не так давно появились.
В декабре 1963 г. женщина с короткими кудрявыми волосами сидела за рулем серого спортивного универсала «шевроле», двигаясь на север от Род-Айленда вдоль восточного побережья Америки в сторону штата Мэн. Машина была забита всевозможными устройствами: наборами водонепроницаемых микрофонов, катушками с сотнями метров провода, двусторонними радиоустановками и рациями, батарейками и генераторами, складными аквариумами, сделанными из ткани, а к крыше еще была привязана алюминиевая лодка. Все вместе представляло собой мобильную станцию для прослушивания морских глубин, и у нее была задача найти шумящих рыб. Водителя звали доктор Мэри Поланд Фиш. Обычно все называли ее Бобби.
Бобби была директором исследовательской лаборатории в Университете Род-Айленда, и ее работу финансировали ВМС США. В то время военные очень интересовались тем, какие звуки издают рыбы. В течение всей истории человечества моряки рассказывали о зловещих звуках в море. Стоны, глухие удары и бряцанье цепей наводили многих на мысли о привидениях на корабле. Эта какофония стала большой проблемой во время Второй мировой войны, когда гидрофоны шумопеленгаторов подводных станций не могли на ее фоне уловить отдаленный шум гребных винтов на кораблях и подводных лодках. Члены экипажей подводных лодок описывали разнообразные непонятные звуки: тихий писк и шипение, кваканье и перестук, свист и мяуканье, стук угля, катящегося по металлической трубе, или палки, которой проводят вдоль забора. Иногда эти звуки заглушали даже шум двигателей больших военных кораблей, нарушая работу военной разведки.
После предварительного расследования стало понятно, что некоторые из этих звуков можно объяснить шумом волн, ветра и приливов, но основными виновниками оказались животные. Рыбы производили столько шума, что активировали подводные мины, которые должны были взрываться только от звуков и вибраций подводной лодки. Знания о несмолкающем гвалте, царящем в подводном мире, в том числе о том, где и когда он был особенно громким, давали очевидное стратегическое преимущество, и тут-то на сцене появилась Бобби Фиш.
После окончания войны и в последующие 20 лет она записывала и идентифицировала этих невидимых говорунов, большинство из которых были рыбами. Используя гидрофоны, разработанные во время войны, она установила надежные станции прослушивания в реках и заливах, чтобы уловить естественные звуки подводного мира. Между 1959 и 1967 гг. исследовательское судно каждую неделю выходило в залив Наррагансетт у побережья Лонг-Айленда и возвращалось с живой рыбой для лаборатории Бобби, где та записывала их голоса. Висящие в аквариумах гидрофоны записывали звуки, издаваемые рыбами в различное время суток при различных обстоятельствах: сразу после того, как их поймали и посадили в аквариум, когда к ним подсаживали других рыб и обстановка становилась более тесной и оживленной. Рыб, которые упрямо отказывались разговаривать, Бобби била слабым током, и обычно это вызывало продолжительный звуковой ответ. Эксперты критиковали такой подход, поскольку в естественных условиях рыбы могли не издавать эти звуки и делали это только под воздействием электрических разрядов.
Исследовательская группа также прослушивала рыб в других лабораториях и аквариумах в Америке и на Карибах, они путешествовали в специально оборудованной машине Бобби. В ту декабрьскую поездку, в первый выезд прослушивающей станции на колесах, Бобби направлялась в гавань Бутбей в Мэне, чтобы записать зимний хор рыб. С ней были океанограф Пол Перкинс и инженер-электрик Уильям Моубрей, чьи голоса, объявляющие названия рыб, можно услышать на архивных пленках.
В 1970 г. Бобби и Моубрей написали книгу «Звуки северо-западных атлантических рыб» (Sounds of Western North Atlantic Fishes), наполненную спектрограммами, показывающими форму и структуру звуков рыб. Высоты и тоны рыбьих голосов были изображены на графиках, показывавших тонкие различия между хрипом и лаем, гудением и хрюканьем. Книга содержала спектрограммы рыб, записанных Бобби в бухте Бутбей, например серебристая сайда (Pollachius pollachius), которая была запущена в тканевый аквариум и издавала глухие звуки, когда ее трогали; ее спектрограмма показывает повторяющиеся всплески звука, как будто по краске провели расческой. Другой записанной в 1963 г. рыбой из той же бухты был бронзовый керчак (Myoxocephalus aenaeus), чья спектрограмма показывала две аккуратные линии, одна ниже, другая выше, продолжавшиеся четыре секунды, а потом еще две. В книге также представлен голос обыкновенной рыбы-луны, которую нашли рядом с заливом Наррагансетт и держали в загоне в море; она хрипло похрюкивала, как свинья, и звуки становились тем громче и чаще, чем больше ее беспокоили. Тигровый малоглазый групер в Пуэрто-Рико издавал громкий рокот, когда его трогали, создавая спектрограмму, напоминающую короткие мазки мягкой кисточкой; такой же групер на Багамах упорно молчал, хотя однажды чуть не заглотил гидрофон, схватив его огромной пастью.
Эти открытия помогли военным отфильтровать звуки рыб и сконцентрироваться на звуках, издаваемых противником. Бобби Фиш использовала свои прослушивающие устройства и аналитические методы, чтобы выделить отдельные голоса из подводной какофонии. Она продемонстрировала, что шум под водой создается не парой-тройкой каких-то особенных рыб; таких шумных видов сотни. И как она написала в предисловии к книге «Звуки северо-западных атлантических рыб»: «Механизмы генерации звука у рыб разнообразны и зачастую крайне изобретательны».
Подобно способностям создавать электричество, яды и свет, у рыб много раз на протяжении их долгой эволюции возникали различные способы издавать звуки. Для этого они преобразовывали разные части своих тел в звуковые устройства. Рыбы скрежещут зубами; у амфиприонов есть связки, резко закрывающие челюсти, и их вибрирующие зубы создают щелкающие и чирикающие звуки; обитатели коралловых рифов рыбы-ворчуны (или сладкогубы) получили свое название благодаря ворчанию, которое они издают глоточными зубами (вторым набором зубов в глубине горла); рыбы-ежи трут свои беззубые челюсти друг о друга со звуком, напоминающим скрип ржавой калитки. Морские коньки щелкают, когда поднимают голову, чтобы поймать рачка, и две кости на задней стороне черепа ударяются друг о друга; они также урчат и рычат, и эти звуки каким-то образом формируются у них в щеках (механизм пока до конца не понятен). Керчаки используют мышцы, чтобы дребезжать своим плечевым поясом. Пятнистый сом-кошка (Ictalurus punctatus), которого часто можно увидеть и услышать в североамериканских реках и озерах, трет зазубренными лучами плавника по шероховатому участку другого луча, подобно тому как поют и стрекочут сверчки и кузнечики. Ворчащие гурами (Trichopsis vittata), обитатели стоячих вод, прудов и рисовых полей Юго-Восточной Азии, хорошо знакомы аквариумистам-любителям; их ворчание объясняется звуком, который они издают, когда бьют грудными плавниками по специальным связкам, как по гитарным струнам.
Чаще всего рыбы издают звуки своими плавательными пузырями. Этот внутренний газовый баллон, обычно в форме сосиски или скрученного в середине длинного воздушного шарика, вероятно, сначала появился у рыб для дыхания, затем стал использоваться в качестве средства для обеспечения плавучести, а затем был приспособлен, чтобы издавать звуки.
Представьте себе все разнообразие звуков, которые можно создать при помощи обычного воздушного шарика. Вы можете постучать по нему пальцами, потереть его обо что-нибудь и заставить скрипеть или выпустить из него воздух с писклявым воем; рыбы делают все это и еще многое другое. Единственное, что они (намеренно) не делают, — это не протыкают свои плавательные пузыри с громким хлопком.
У многих рыб есть звуковые мышцы, вибрирующие рядом с плавательным пузырем, заставляя его гудеть и жужжать при сокращении и расширении. У некоторых есть мышцы, которые растягивают плавательный пузырь, а затем отпускают, и он с громким звуком возвращается на место. У спинорогов по бокам есть барабаны, где плавательный пузырь давит изнутри на участок тела, покрытый большими чешуями. Когда грудные плавники ударяются об эти чешуи, те прогибаются внутрь и возвращаются на место со звуком, напоминающим барабанную дробь. Рыба-жаба (Opsanus tau), одна из самых шумных рыб, верещит как сирена, быстро вибрируя своим плавательным пузырем в форме сердца. Два набора звуковых мышц заставляют ее пузырь колебаться с разной частотой, порождая сложные звуки, похожие на плач ребенка, которые сложно проигнорировать (особенно, если вы самка рыбы-жабы).
Для изучения того, как и зачем рыбы издают звуки, нужно не только их слушать, но и наблюдать за ними. Видеозаписи показывают, что многие виды используют звуки для предупреждения сородичей об опасности, агрессивно кричат во время драк и пронзительно вопят, чтобы отпугнуть хищников. Амазонские обыкновенные пираньи (Pygocentrus nattereri) издают крики разного уровня сложности, используя три разных звука в зависимости от обстоятельств. Во время столкновений лицом к лицу перед началом драки рыбы издают короткие повторяющиеся рыки, предупреждающие соперника, что произойдет, если он не отступит; это рыбий вариант запугивания противника. Затем, когда начинается драка, особенно если она происходит из-за еды, пираньи издают более глубокие глухие звуки, плавая друг вокруг друга и кусаясь. Оба этих агрессивных звука создаются мышцами, заставляющими плавательный пузырь вибрировать. Третий вариант крика — это залп более высоких звуков, создаваемых трением зубов. Когда победитель отгоняет побежденного, он издает этот звук, вероятно чтобы сказать: «Я победил. Ты проиграл. Убирайся».
Тихоокеанские и атлантические сельди менее агрессивные рыбы. Они общаются посредством плавных струй пузырьков, выходящих из плавательного пузыря наружу через анус. Пузырьки создают звуковые импульсы, длящиеся до семи секунд, которые исследователи назвали быстрыми повторяющимися щелчками (fast repetitive ticks, или FRT). Видео, снятое в огромных аквариумах в темноте инфракрасными камерами, показывает, как молодые сельди плавают в неплотных стаях, выпуская пузыри. Если аквариум закрыть крышкой, блокируя доступ воздуха, то сельди затихают. По-видимому, они не могут заново наполнить свои плавательные пузыри, захватывая воздух с поверхности, и больше не могут выпускать пузыри. Предполагается, что они используют пузыри, чтобы взаимодействовать с другими членами стаи ночью. При свете дня, когда они могут видеть друг друга, сельди замолкают. Это единственные известные животные, общающиеся посредством пускания газов.
Зачастую самое шумное время под водой наступает, когда рыбы пытаются найти партнера и образуют пары для размножения. Весной в глубине северной части Атлантического океана самцы пикши (Melanogrammus aeglefinus) плавают вблизи дна, выписывая круги и восьмерки и издавая длинные повторяющиеся стуки (они предаются брачным играм и в больших аквариумах, поэтому мы знаем, что они делают). Звуки очень важны для них, поскольку под водой темно и трудно что-либо разглядеть. Самки слышат зов самцов и приплывают посмотреть, что происходит. Затем самец начинает преследовать самку. Он ее обгоняет, преграждает ей путь, машет в ее сторону плавниками и демонстрирует три пятна, которые нарисовал у себя на боку, изменяя расположение пигментов в хроматофорных клетках кожи; обычно у него всего одно темное пятно, «отпечаток дьявола», как его раньше называли. Все это время самец ускоряет темп своего стука, пока не станет звучать как двигатель мотоцикла, когда стуки сливаются в постоянный громкий гул. Он может гудеть не переставая от 10 до 20 минут. В конце концов, если ему повезет, самка всплывет наверх, и они крепко прижмутся телами друг к другу. Голос самца достигает крещендо, и он высвобождает облако спермы, а самка выделяет в воду тысячи икринок, возможно в ответ на его вопль, сигнализирующий о кульминации. Самец замолкает, пара распадается, и они уплывают в разные стороны. Обычно пикши этим и занимаются, когда их ловят рыболовные суда в местах размножения в северном Атлантическом океане.
Брачные ритуалы людей тоже могут происходить с участием плавательных пузырей рыб. Примерно 100 лет назад в Европе из них делали многоразовые презервативы. Плавательные пузыри сомов и осетров были популярны благодаря их размеру, они удерживались на месте тесемкой. В Китае суп, приготовленный из высушенных плавательных пузырей, считается возбуждающим деликатесом. Особенно ценится в этом смысле эндемичный для Калифорнийского залива вид из семейства горбылевых, под названием тотоаба (Totoaba macdonaldi). Цена на плавательные пузыри этих рыб настолько высока, что никакие запреты на их вылов не помогают. Браконьеры загубили столько рыб, что теперь они находятся на грани исчезновения, так же как и самый маленький дельфин (Phocoena sinus), калифорнийская морская свинья (здесь ее называют вакита, что по-испански означает «маленькая корова), который также обитает лишь в этом заливе. Морские свиньи застревают в жаберных сетях, поставленных для ловли тотоаб, и тонут. Вскоре оба вида могут исчезнуть, и все из-за супа, который из них готовят. Вернее, из-за того, что находятся люди, готовые заплатить кучу денег за тарелку супа с плавательным пузырем тотоабы, считая, что он повышает фертильность и является мощным афродизиаком.
Плавательные пузыри рыб до сих пор используются для осветления пива. Поскольку в них много белка коллагена, высушенные пузыри ускоряют агрегацию дрожжей, которые в результате быстрее оседают, а пиво становится прозрачным и ярким. В британских пивоварнях сначала использовали плавательные пузыри осетров, импортированные из России, где они были отходами производства черной икры. Из-за роста цен пришлось искать альтернативу, и в 1795 г. шотландский изобретатель Уильям Мердок продемонстрировал, что значительно более дешевые пузыри атлантической трески ничем не хуже. К концу XIX в. светлые эли стали популярнее, чем темные портеры и стауты, поскольку посетители пабов теперь пили свои пинты из прозрачных стеклянных стаканов, а не фарфоровых и металлических кружек. Не так давно использование плавательных пузырей, также известных как рыбий клей, начали критиковать, и многие пивовары теперь используют веганские альтернативы, например водоросли, или терпеливо ждут, пока дрожжи не выпадут в осадок сами по себе (а иногда просто убеждают клиентов отведать мутного пива).
Другое звуковое оборудование рыб окружено ореолом магии. Долгое время люди были одержимы мистическими и лечебными свойствами камней, которые, как считалось, можно найти внутри животных, включая жаб, змей и рыб. Глубоко в черепах рыб расположены маленькие твердые камушки отолиты (от греческих слов oto и lithos, «ухо» и «камень»). В первом веке Плиний Старший написал, что эти камни используют как амулеты, защищающие от опухоли в паху и глазной боли. В литературе XVI и XVII вв. описано, как их размельчали и добавляли в вино для лечения камней в почках или кровотечений из носа; считалось также, что амулет из отолита защищал от малярии. И, естественно, предполагалось, что, как и многие другие зелья на основе животных компонентов, рыбьи камни могли увеличивать либидо. В своей книге «Зеркало камней» (1502 г.) итальянский астроном Камилло Леонарди написал о волшебниках, которые утверждали, что отолиты «днем возбуждают наслаждение»; иными словами, они могут вызвать любовную страсть, но почему-то только до заката. Сегодня отолиты продолжают цениться и применяться в различных целях. Рыбацкие сообщества в Исландии, Бразилии и Турции до сих пор используют измельченные отолиты в народных рецептах для лечения инфекций мочевыводящих путей и астмы. Испанские рыбаки носят отолиты в кармане для защиты от штормов и кораблекрушений. В Северной Америке на берегу озера Эри можно найти отолиты пресноводного горбыля (Aplodinotus grunniens). У этих рыб пары отолитов расположены зеркально относительно друг друга с каждой стороны головы. На некоторых есть J-образная бороздка, которая, как считается, приносит радость (Joy — по-английски «радость»). Отолиты с буквой L известны как камни удачи, приносящие успех (Luck) или даже любовь (Love).
Нет никаких доказательств того, что отолиты способны лечить людей или приносить удачу, но у рыб они играют важную роль в восприятии звука. Поскольку рыбы плавают в воде, плотность которой близка к плотности их тела, звуковые волны проходят прямо через них. Чтобы с этим бороться, во внутреннем ухе рыб расположены большие гранулы, состоящие из карбоната кальция, того же материала, из которого состоят раковины моллюсков. Отолиты плотнее воды и остальных тканей рыб, и они медленнее движутся в ответ на звуковую волну, почти как искусственные снежинки после встряхивания стеклянного снежного шара. По своей структуре внутреннее ухо рыб напоминает наше. У них есть наполненные жидкостью камеры, похожие на ушную улитку у людей, выстланные чувствительными волосками. Внутри находится отолит. Отолиты колеблются рядом с чувствительными волосками, и те посылают нервный сигнал в мозг. Когда отолиты опускаются вниз под действием гравитации, это говорит рыбам о том, где находится верх. У летучих рыб очень большие отолиты, вероятно потому, что для них крайне важно чувство равновесия, когда они парят в воздухе, выскочив из воды.
Даже если все, что у вас есть от какой-нибудь рыбы, это ее ушной камень, вы все равно можете многое о ней узнать. Подобно тому как моллюски создают свои внешние раковины, рыбы постоянно добавляют слои карбоната кальция к своим отолитам. При помощи микроскопа можно сосчитать слои и определить, сколько рыбе было лет, когда она умерла. Если запастись терпением, можно различить белковую матрицу между ежедневно откладывающимися слоями карбоната кальция и определить, сколько дней жила рыба. По ушным камням можно определить вид рыбы: некоторые отолиты выглядят как отшлифованные морем кусочки стекла, другие — как неровные рисовые комочки. Внешний край отолита может немного напоминать волны на поверхности моря, что объясняет древнее суеверие, что по рыбьим ушным камням можно предсказать погоду в море. Конечно, отолиты не способны предсказывать будущее, зато могут рассказать о прошлом.
В ушном камне каждой рыбы записана химическая история ее жизни. По мере роста отолиты накапливают мельчайшие следы других элементов, например бария и магния, количество которых варьируется в разных местах океанов и рек. Измеряя эти заключенные в отолиты химические вещества, можно узнать, что рыба ела и где плавала на разных этапах своей жизни (как при исследовании гигантских амазонских сомов — пираиб, о которых шла речь выше), даже определить температуру воды. Причем не имеет большого значения, как давно умерла рыба. Отолиты очень плотные и крепкие, они часто сохраняются долгое время после разложения рыбы и хорошо фоссилизируются. Палеонтологи расшифровали многие истории жизни рыб по отолитам, окаменевшим сотни миллионов лет назад, и использовали их для определения температуры древних океанов.
Помимо ушей у рыб есть отдельный набор чувствительных органов на голове и боках. Боковая линия фактически превращает их тела в одно большое ухо. Это древняя структура, возникшая очень рано; самые древние ископаемые рыбообразные с боковыми линиями — это бесчелюстные из ордовикского периода (примерно 480 млн лет назад), и боковые линии есть у всех ныне живущих рыб.
Основным элементом боковой линии служит невромаст — комплекс чувствительных клеток с маленькими волосками, при изгибании которых генерируются нервные сигналы. Они работают практически так же, как волоски во внутреннем ухе человека. Невромасты могут располагаться на поверхности кожи или (как у большинства рыб) внутри трубочек, тянущихся под кожей и чешуями. Линия точек (пор) на боку рыбы показывает, где вода входит в эти трубочки. Такая система позволяет рыбам чувствовать потоки воды и замечать ее колебания рядом, на расстоянии одной-двух длин туловища. Охотящаяся рыба точно нацеливается на производящие шум колебания насекомых, упавших в воду и барахтающихся у поверхности воды. Они также отслеживают почти неуловимые следы, которые другие животные оставляют за собой при движении сквозь водную толщу. Когда живое существо проплывает мимо, оно оставляет позади вихревой след, сохраняющийся некоторое время. И благодаря колебаниям боковой линии рыбы могут установить размер, скорость и даже манеру плавания животного и решить, стоит ли его преследовать или нужно от него спасаться.
Органы боковой линии особенно важны для безглазых рыб, живущих в темноте, как, например, пещерная форма мексиканских астианаксов (Astyanax mexicanus). Как и другие, зрячие рыбы, они используют боковую линию для обнаружения движущихся мимо объектов. Слепые рыбы также могут чувствовать неподвижные объекты, например стены их пещеры: они засасывают воду в рот и чувствуют любые изменения давления в потоке, указывающие на то, что они вскоре столкнутся с каким-то препятствием. Чем ближе они приближаются к предмету, тем быстрее открывают и закрывают рот, по-видимому чтобы создать более быстрый поток и получить больше информации о том, что находится впереди. Летучие мыши, обитающие в таких подземных пещерах, используют ультразвук для охоты и навигации, а плавающие в воде рыбы ориентируются в пещерах при помощи своего особого эквивалента эхолокации.
Лучше всего слышат рыбы, которые полагаются не только на отолиты или боковую линию, но и на плавательный пузырь. Эти заполненные газом выросты передней части кишечника у рыб, похожие на надутый воздушный шарик, не только создают звуки, но и улавливают их, колеблясь под действием проходящих через них звуковых волн. Это еще один секрет невероятного успеха рыб: многие из них превратили свои плавательные пузыри в звукоулавливатели.
Один из способов, как они это сделали, включает в себя цепочку из 4 или 5 вибрирующих косточек — модифицированных шейных позвонков, — соединяющих плавательный пузырь с внутренним ухом. Эти важные маленькие косточки усиливают слух у 25% видов рыб, и считается, что они лежат в основе удивительного эволюционного успеха рыб, доминирующих в пресных водах: гольянов, сомов, карпов, гольцов, спиноперов и пираний. Материковые воды часто мутные, и в них сложно что-либо разглядеть, поэтому звук и слух играют ключевую роль в жизни многих пресноводных видов рыб.
У других рыб отростки плавательных пузырей соединяются с боковой линией или проходят через череп и напрямую соединяются с внутренним ухом. Слух сельдей, менхэденов, сардин, пузанковых сельдей и анчоусов (все из отряда сельдеобразных) работает именно так, и среди них есть чемпионы по улавливанию очень высоких звуков.
Синеспинка, или сельдь-помолоб (Alosa aestivalis), и американский шэд (Alosa sapidissima), плавающие серебристыми косяками у восточного побережья Северной Америки, а также мексиканский менхэден (Brevoortia patronus) из Мексиканского залива слышат более высокие звуки, чем другие рыбы. При помощи слабых электрических разрядов пойманных рыб научили снижать ритм сердцебиения, когда они слышат звук. Оказалось, что они улавливают звуки с частотой до 180 кГц (обычный человек слышит звуки в диапазоне между 20 Гц и 20 кГц), что делает этих рыб одними из немногих животных, вместе с летучими мышами и китами, кто может слышать ультразвук.
При менее жестком методе измерения слуха на кожу помещают сенсорные электроды, записывающие импульсы от слуховых нервов, когда через подводные колонки проигрывают различные звуки (этот метод диагностики с использованием «акустических стволомозговых вызванных потенциалов», или АСВП, применяется для проверки слуха у детей, но, разумеется, не под водой). Такие эксперименты показали, что золотые рыбки слышат звуки до 4 кГц, что соответствует самой высокой ноте обычного фортепиано, примерно как и большинство рыб, у которых соединены плавательный пузырь и внутреннее ухо; рыбы без такого соединения слышат звуки только до 1 кГц.
Все эти эксперименты на сельдевых рыбах, золотых рыбках и других ставят один и тот же вопрос: к чему же эти рыбы прислушиваются?
Сельди и шэды не издают высоких звуков, поэтому они не могут слушать друг друга на таких высоких частотах. Острый слух мог появиться на каком-то этапе их эволюции, чтобы подслушивать дельфинов, использующих ультразвук для поиска добычи, включая и этих стайных рыб. Существуют мотыльки, делающие то же самое: они прислушиваются к ультразвуковым сигналам летучих мышей, чтобы не попасть им на обед. Исследования показывают, что сельди и шэды могут услышать дельфинов на расстоянии 100 м, а может, и больше. Золотые рыбки тоже вовсе не друг друга слушают, ведь, насколько нам известно, они немы. Они могут прислушиваться к звукам хищников или звуковому ландшафту окружающего их подводного мира.
Когда Бобби Фиш начала записывать и анализировать звуки, издаваемые рыбами, ее основной целью было разложить на составляющие какофонию подводного шума, вычленить голоса и определить, какие конкретно виды их издают. С тех пор биологи обращали внимание на звуки в основном как на еще одну характеристику отдельных видов. Однако постепенно, по мере того как люди начинают прислушиваться к водной симфонии в целом, появляется новый подход.
Мир наполнен солнечным светом, но он также полон и звуков. Под водой звуковой ландшафт может сначала показаться беспорядочным гулом, но на самом деле это не так. У побережья Западной Австралии с помощью водонепроницаемых микрофонов записали отчетливые закатные и рассветные симфонии, продолжавшиеся по нескольку часов: звуки тысяч рыб, зовущих друг друга, дерущихся, флиртующих, спаривающихся и что-то грызущих в это самое активное время суток. И оказалось, что у их шумного мира есть определенная структура.
На прохладных, богатых рыбой каменистых рифах у Северного острова Новой Зеландии другие приемные устройства показали, что разные места обитания обладают различными наборами звуков и уникальными акустическими «подписями». Прислушавшись, можно отличить скалистый риф, покрытый водорослями, от рифа, заселенного морскими ежами — когда те щиплют и царапают камни зубами, их скелеты резонируют как колокольчики.
Мы еще многого не знаем о том, как сами рыбы воспринимают этот общий фоновый шум. Возможно, они пытаются не обращать на него внимания, чтобы услышать друг друга, как при разговоре во время шумной вечеринки. Но есть данные, что фоновые звуки важны для рыб, и они слушают и извлекают важную информацию из смеси звуков.
Ночные звуки могут быть особенно важны. В мелких тропических морях многие рыбы постоянно передвигаются между дневными и ночными локациями. Днем некоторые из них прячутся и отдыхают на участках коралловых рифов или между корнями мангровых деревьев, а ночью переплывают на водорослевые луга, чтобы поесть. Многие делают это только в темноте, надеясь, что самые опасные хищники, крупные рыбы, охотящиеся при помощи зрения, их не заметят. Мальки многих рыб проводят свои первые дни в открытом море также, чтобы избежать голодных ртов рифовых хищников. Со временем мышцы и плавники мальков становятся достаточно сильными, чтобы сопротивляться приливам и течениям. Только тогда они начинают долгое путешествие домой, ночью ориентируясь по своему встроенному магнитному компасу, а при свете дня — по астрономическому компасу, определяя положение тропического солнца по лучам в воде. По мере приближения молодые рыбы находят родное место обитания, следуя интуиции и прислушиваясь к звукам, которые могут служить маяками, указывающими им путь сквозь тьму.
Чтобы проверить эту гипотезу, Крейг Редфорд из Оклендского университета в Новой Зеландии вместе с группой коллег построил маленькие одинаковые кучки из обломков кораллов, расставив их на одинаковом расстоянии друг от друга вокруг острова Лизард на австралийском Большом Барьерном рифе. Подводные колонки, установленные на каждой кучке, проигрывали звуки, записанные в разных местообитаниях. Наутро после шумной ночи Редфорд и его группа подсчитывали молодых рыб, приплывших к каждой кучке. Они обнаружили, что некоторые виды и правда были привлечены звуками конкретных местообитаний. Молодые рыбы-ласточки направлялись к обломкам, звучавшим как окаймляющие рифы (в которых преобладали щелкающие и трещащие звуки, издаваемые клешнями раков-щелкунов (сем. Alpheidae), а молодые морские лещи предпочитали кучки, звучавшие как открытая лагуна; тишина, окружавшая контрольные кучки, привлекла очень мало рыб. Пока еще рано утверждать что-либо с уверенностью, но можно предположить, что рыбы могут различать определенные подводные местообитания по их общему звучанию и, ориентируясь на слух, плывут именно туда, где хотят быть.
Подводные звуковые ландшафты весьма тонко устроены. Недавние исследования продемонстрировали, что это отнюдь не беспорядочная какофония, рыбы кричат, когда и как им хочется: они подстраивают свои голоса к общему звучанию, как оркестр, создающий мелодию.
Одно такое исследование было проведено в Индийском океане у берега Квазулу-Натал в Южной Африке, к югу от границы Мозамбика. Прямо у берега крутые каньоны рассекают морское дно. На глубине 100 м в пещере, где обитают целаканты, группа европейских ученых под руководством Летиции Руппе установила в отверстии в стене маленькое записывающее устройство. Через два месяца они забрали устройство и послушали звуки пещерных обитателей. Ранее южноафриканские биологи посетили пещеры на подводных мини-лодках и увидели, что там живут сотни видов рыб, включая издающих звуки груперов, рыб-солдат и рыб-жаб. Поэтому неудивительно, что на записях слышны тысячи звуков, многие из которых оказались голосами рыб. Удивительными были комбинации, которые они составляли.
Взяв наиболее выделяющиеся голоса и отложив их на спектрограммах, как в книге Бобби Фиш, группа Руппе обнаружила, что по ночам рыбы акустически избегали друг друга. В двумерном пространстве частоты и времени отдельные голоса занимали обособленные участки на спектрограмме, как элементы головоломки; разные рыбы издавали звуки в разное время или с разной частотой и создавали отчетливые звуковые слои. Там явственно слышались низкие и длинные ноты, глухой гул, грубые хрипы, щелчки, хрюканье и высокий свист. Рыбы, бодрствовавшие днем, издавали менее разборчивые звуки, вероятно потому, что могли видеть друг друга и сопровождать свои голоса жестами; когда они звали кого-либо, они могли также плыть навстречу или привлекать внимание движениями плавников, как мы делаем, когда зовем кого-то на другой стороне оживленной улицы, размахивая руками. Ночью в темноте, когда рыбы друг друга не видят, их голоса не должны перекрываться или совпадать. Ночные виды стараются, чтобы их голоса не заглушались голосами других рыб.
Эти рыбы разделяют свои голоса так же, как они разделяют многие другие элементы своих экосистем. Внутри сообщества рыбы приспособлены к разным источникам пищи, и они распределяют между собой физическое пространство; сейчас становится ясно, что рыбы разных видов также устанавливают и разграничивают свои звуковые территории.
Экология звука пока остается относительно новым направлением в науке, и до сих пор с этой точки зрения рассматривались в основном наземные экосистемы. Существует множество птиц, насекомых и лягушек, которые сходным образом разделяют свои звуковые пространства и избегают перекрывания голосов друг друга. Исследования на суше также показывают проблемы, которые возникают у этих голосистых видов, когда мир становится более шумным из-за людей. Автомобили не дают птицам услышать друг друга, и они могут пропускать важные сообщения, особенно в период размножения. Пока рано говорить, пострадают ли рыбы, когда мы наполним океаны своими человеческими звуками от двигателей кораблей, приборов для сейсмических исследований, гидролокаторов и тысяч морских буровых платформ, добывающих нефть и газ. Морские млекопитающие являются основным предметом большинства исследований подводного шумового загрязнения. Исследований, посвященных рыбам, очень мало. Но с большой вероятностью можно утверждать, что жизни многих рыб в большой степени зависят от звуков, и рыбы, как могут, стараются быть услышанными среди гомона все более шумного мира.
