Річард Докінз - Сліпий годинникар

Кажани мають серйозну проблему — як знайти шлях у темряві. Вони полюють уночі й не можуть використовувати світло як допомогу в пошуку здобичі та уникненні перешкод. Ви можете сказати, що якщо це проблема, то вона створена ними самими, це проблема, якої вони могли б уникнути, просто змінивши свої звички та полюючи вдень. Але денні переваги вже посилено експлуатуються іншими створіннями — птахами. Зважаючи на те, що жити можна й уночі та що альтернативні денні промисли добряче зайняті, природний відбір віддав перевагу кажанам, що обрали нічне полювання. Можливо, до речі, що нічна активність була притаманна предкам усіх ссавців. За часів, коли вдень домінували динозаври, наші пращури-ссавці взагалі, мабуть, примудрилися вижити лише тому, що знайшли можливість вести нічний спосіб життя. Лише після загадкового масового вимирання динозаврів близько 65 мільйонів років тому наші предки змогли вийти на денне світло в якихось значних кількостях.

Повернімося до кажанів і їхньої технічної проблеми — необхідності знаходити дорогу та здобич за відсутності світла. Кажани — не єдині створіння, що стикаються сьогодні з такими труднощами. Очевидно, що нічні комахи, на яких вони полюють, теж мають якось знаходити собі шлях у темряві. Глибоководні риби й кити обходяться майже або й зовсім без світла і вдень, і вночі, бо сонячні промені не здатні проникати набагато нижче поверхні води. Риби та дельфіни, що живуть у дуже каламутній воді, теж не можуть бачити, бо, хоча світло навколо є, воно перекривається й розсіюється нечистотами. Багато інших тварин нині також примудряються жити в умовах, де бачити складно або неможливо.

Переймаючись питанням про те, як маневрувати в темряві, які рішення міг би розглянути інженер? Перше, що могло би спасти йому на думку, — вироблення світла, використання ліхтаря чи прожектора. Жуки-світляки та деякі риби (зазвичай за допомогою бактерій) здатні виробляти своє власне світло, але цей процес, схоже, вимагає великої кількості енергії. Жуки-світляки використовують своє світло для приваб­лення самиць. Для цього не потрібно багато енергії: темної ночі самиця може побачити крихітний світлячок самця з чималої відстані, бо її очі налаштовані безпосередньо на саме джерело світла. Використання ж світла для пошуку шляху вимагає значно більше енергії, оскільки очі мають виявити крихітну частинку світла, що відбивається від усіх навколишніх предметів. Таким чином, якщо джерело світла планується використовувати як прожектор для освітлення шляху, воно має бути значно яскравішим, ніж коли його використовуватимуть як сигнал для інших. У будь-якому разі, в енергозатратності причина чи ні, схоже, що, за винятком якихось гіпотетичних химерних глибоководних риб, жодна тварина, крім людини, не використовує вироблене світло для пошуку шляху.

Про що ще міг би подумати інженер? Ну, сліпим людям іноді, здається, притаманне надприродне відчуття перешкод на своєму шляху. Цьому дали назву «лицьовий зір», бо сліпі повідомляли, що відчувають щось на кшталт легкого дотику до обличчя. В одному повідомленні йшлося про цілковито сліпого хлопчика, який за допомогою лицьового зору міг із добрячою швидкістю їздити на своєму триколісному велосипеді навколо кварталу. Однак експерименти показали, що, по суті, лицьовий зір не має нічого спільного з дотиком чи передньою частиною обличчя, хоча це відчуття може приписуватись передній частині обличчя, за аналогією до фантомного болю у відрізаній кінцівці. Виявляється, що відчуття, які сприймаються як «лицьовий зір», насправді надходять через вуха. Сліпі, навіть не усвідомлюючи цього, використовують для виявлення перешкод відлуння своїх власних кроків та інших звуків. Ще до того, як це було з’ясовано, інженери створювали інструменти на основі цього принципу, наприклад для вимірювання глибини моря під кораблем. Причому після винайдення цієї техніки пристосування її розробниками зброї для виявлення підводних човнів було лише питанням часу. Обидві сторони у Другій світовій війні значною мірою покладалися на пристрої під такими кодовими назвами, як «Asdic» (Велика Британія) та «Sonar» (США), а також на аналогічну технологію «Radar» (США) або «RDF» (Велика Британія), де використовувалося відлуння радіохвиль, а не звукових.

Перші розробники сонара й радара цього не знали, але тепер усьому світові відомо, що кажани (чи, радше, природний відбір, який на них працює) удосконалили цю систему за десятки мільйонів років до того і що їхній «радар» сягає таких висот виявлення та навігації, які змусили б інженерів оніміти від захвату. З технічного погляду неправильно говорити про «радари» кажанів, оскільки вони не використовують радіохвилі. Це сонари. Але математичні теорії, що лежать в основі радара й сонара, є дуже подібними, і наше наукове розуміння деталей того, що роблять кажани, здебільшого базується на застосуванні до них теорії радара. Американський зоолог Дональд Ґріффін, що був головним першовідкривачем сонара в кажанів, вигадав термін «ехолокація» для охоплення як сонарів, так і радарів, використовуваних як тваринами, так і людьми. На практиці це слово, схоже, використовується здебільшого у зв’язку з сонарами тварин.

Помилкою буде також говорити про кажанів, що вони всі однакові. Це те саме, що підганяти всіх собак, левів, ласок, ведмедів, гієн, панд і видр під один ранжир лише тому, що вони всі — м’ясоїдні. Різні групи кажанів використовують сонар абсолютно в різні способи, причому, схоже, «винайшли» його окремо й незалежно одне від одного, так само, як британці, німці та американці, працюючи паралельно, розробили радар. Не всі кажани використовують ехолокацію. Тропічні плодоїдні кажани Старого Світу мають гострий зір, і більшість із них послуговуються для пошуку шляху лише своїми очима. А втім, один чи два види плодоїдних кажанів (наприклад, крилани Rousettus) здатні знаходити шлях у суцільній темряві, де найгостріші очі були би безсилі. Вони використовують сонар, але це — грубіший різновид сонара, що використовується меншими кажанами помірних широт, з якими ми добре знайомі. Rousettus гучно й ритмічно клацають у польоті язиком, орієнтуючись завдяки вимірюванню часових проміжків між кожним клацанням і його відлунням. Велику частину клацань Rousettus ми можемо чути (що, за визначенням, характеризує їх як звуки, а не ультразвуки: ультразвук є тим самим, що й звук, із тією відмінністю, що він є надто високим, аби його чула людина).

Теоретично що вищий тон звуку, то точніше працює сонар. Це тому, що звуки низького тону мають велику довжину хвилі, яка не дає змоги розрізнити близько розташовані об’єкти. Тому за всіх інших рівних умов ракета, в системі наведення якої використовується відлуння, мала би в ідеалі видавати звуки дуже високого тону. Більшість кажанів справді використовують звуки надзвичайно високого тону, значно вищі, ніж здатна чути людина, — ультразвуки. На відміну від Rousettus, які дуже добре бачать і використовують немодифіковані звуки порівняно низького тону для скромного обсягу ехолокації на підтримку свого гарного зору, менші кажани, схоже, є технічно високо просунутими машинами відлунь. Вони мають крихітні очі, які в більшості випадків навряд чи здатні багато побачити. Вони живуть у світі відлунь, і, можливо, їхні мізки здатні використовувати відлуння для чогось на кшталт «бачення» зображень, хоча для нас було б майже неможливо «візуалізувати», на що ті зображення можуть бути схожі. Звуки, які