Ультразвук и эхолокация летучих мышей¶

Летучие мыши (отряд Chiroptera) издают широкий диапазон звуков, охватывающий как слышимый для человека диапазон, так и ультразвук. Звуки летучих мышей делятся на две основные категории: социальные (коммуникационные) вокализации, большая часть которых находится в слышимом диапазоне, и ультразвуковые сигналы эхолокации, используемые для навигации и поиска добычи. Спектр издаваемых звуков варьирует в зависимости от вида, поведения и среды обитания.

¶Эхолокация

Эхолокация — основной механизм ориентации летучих мышей в темноте. Принцип заключается в излучении ультразвуковых сигналов и анализе отражённых (эх) сигналов. По времени задержки, интенсивности и частотным изменениям эха летучая мышь определяет расстояние, размер, форму и даже текстуру поверхности объектов.

Частоты эхолокационных сигналов летучих мышей обычно лежат в диапазоне от 20 до 200 кГц, то есть почти полностью выше порога человеческого слуха (20 кГц). Некоторые виды, например, нетопыри (Myotis), используют сигналы с частотами до 120–160 кГц. Сигналы делятся на два типа:

• Постоянной частоты (CF) — монотонные тональные сигналы, эффективные для обнаружения добычи на фоне растительности. Используются, в частности, крыланами (Pteropodidae) и некоторыми видами подсемейства Hipposiderinae.
• Частотно-модулированные (FM) — сигналы с быстрым скольжением частоты сверху вниз. Обеспечивают точное определение расстояния. Типичны для нетопырей, вечерниц (Nyctalus) и большинства весперов (Vespertilionidae).

Многие виды используют комбинированные сигналы, совмещающие FM- и CF-компоненты. Скорость повторения сигналов (пульсация) варьирует от нескольких до более чем 200 импульсов в секунду и возрастает при сближении с объектом — так называемая «финальная стадия» охоты.

У ряда видов, например, у гигантской лисьей летучей мыши (Megaderma lyra), эхолокационные сигналы генерируются носовыми складками и могут быть слышны человеку в виде тонких щелчков при усилении чувствительности слуха.

¶Социальные вокализации

Помимо эхолокации, летучие мыши активно общаются между собой. Социальные звуки изучаются сложнее, поскольку часть из них находится в ультразвуке. К основным типам относятся:

• Контактные сигналы — короткие щелчки и чириканье, помогающие особям поддерживать связь в колонии.
• Агрессивные вокализации — резкие шипящие и щёлкающие звуки, издаваемые при конфликтах за укрытия или пищу.
• Материнские и детёнышевые звуки — детёныши издают характерные «крики голода», а матери отвечают индивидуально распознаваемыми вокализациями. В колонии одновременно кричат сотни детёнышей, но самка находит своего по голосу.
• Сезонные вокализации — брачные и агрессивные звуки, характерные для периода размножения.

Часть социальных сигналов находится в ультразвуковом диапазоне и потому не воспринимается человеком без специальных приборов.

¶Слышимые для человека звуки

Человек может услышать от летучей мыши несколько типов звуков:

1. Пищащие и чирикающие звуки — издаются при социальном общении, особенно в укрытиях. Слышны вблизи колонии.
2. Шипение — агрессивно-защитная реакция при угрозе, например, при попытке потревожить укрывшуюся особь.
3. Щелчки эхолокации — некоторые виды (нетопыри, губаны) издают сигналы с нижней границей частотного диапазона ниже 20 кГц, поэтому их можно расслышать при внимательном слухе. Наиболее известен пример с нетопырем-буроголовым (Myotis blythii), сигналы которого частично слышимы.
4. Визг при испуге — резкий крик, сопровождающий стрессовую реакцию.

¶Видовые особенности

Крыланы («фруктовые летучие мыши»), питающиеся плодами и нектаром, в большинстве случаев не используют развитую эхолокацию и общаются слышимыми для человека криками, похожими на щебетание.

¶Методы изучения

Для регистрации звуков летучих мышей используются:

• Ультразвуковые детекторы — портативные устройства, преобразующие ультразвуковые сигналы в слышимый диапазон (гетеродинирование или время-растяжение).
• Стационарные мониторинговые станции — автоматические системы записи, работающие круглосуточно и позволяющие оценивать видовой состав колонии.
• Спектрограммы — визуализация сигналов, позволяющая анализировать частотные и временные параметры.

В России изучением биоакустики летучих мышей занимаются зоологи и любители-натуралисты, использующие детекторы для мониторинга видов, включая занесённые в Красную книгу.

¶Интересные факты

• Летучие мыши способны снижать громкость эхолокационных сигналов при приближении к добыче, чтобы не оглушить собственный слух.
• Некоторые виды моли (например, Noctua pronuba) эволюционировали «ушки» — чешуйки на крыльях, поглощающие ультразвук летучих мышей.
• Сигналы некоторых видов летучих мышей достигают 140 дБ на расстоянии нескольких сантиметров от рта, что сопоставимо с громкостью сирены.

Источники:

• Simmons J.A. Echolocation in bats // The Journal of the Acoustical Society of America.
• Russo D., Jones G. Use of frequency variation in bat echolocation // Acta Chiropterologica.
• Соколов И.Э. Знакомство с природой. Млекопитающие. — М.: Наука.
• Харитонов А.В. Летучие мыши (Chiroptera) России. — Новосибирск.
• Fenton M.B. The Echolocation of Bats: A Review. — Canadian Journal of Zoology.