Внутри гребня на черепе динозавров-паразауролофов имелись носовые каналы в форме длинных изогнутых трубок, открытых с обоих концов. Возможно, динозавры использовали эти носовые каналы для того, чтобы издавать звуки с помощью колебаний голосовых связок, частота которых совпадала с самой низкой (основной) частотой этих каналов. (Примерно так же человек издает звук, когда колебания голосовых связок входят в резонанс с собственными частотами полости горло — рот — носоглотка). Черепа ископаемых животных, у которых носовые каналы короче, принадлежат, по-видимому, самкам паразауролофов, и они, вероятно, издавали звуки на более высоких частотах.

Часть звуков, издаваемых тиграми, находится за пределами диапазона, воспринимаемого человеческим ухом, а именно — в области инфразвука. Какая польза тигру от того, что он издает звуки на таких низких частотах?

Хотя слоны лучше всего слышат в области 1000 Гц, когда они зовут друг друга, особенно если нужно, чтобы их зов был услышан на больших расстояниях, они довольно много энергии затрачивают на испускание звуков на частотах 14 и 35 Гц, а это уже граница области инфразвука. Если вы окажетесь рядом с призывно трубящим слоном, вы скорее почувствуете эти звуки, чем услышите их. Чем этот низкочастотный зов, на который тратится так много энергии, лучше высокочастотного? Известно, что в саванне в ночное время слоны издают вдвое больше звуков, призывающих самку или отпугивающих соперников от их территории, чем днем. Есть ли какой-то смысл в том, чтобы издавать эти звуки именно по ночам?

ОТВЕТ • Тигры живут преимущественно в лесу, а расстояние, на которое звук распространяется в лесном массиве, зависит от длины волны: длинноволновые (низкочастотные) звуковые волны меньше поглощаются деревьями, кустами, листьями и травой, чем коротковолновые (высокочастотные). Поэтому для привлечения самки или для отпугивания других самцов тигр должен издавать низкочастотное рычание — его расслышат на большем расстоянии, чем высокочастотное, да и звучит оно более устрашающе. Другие животные, обитающие в джунглях или лесах, тоже объясняются друг с другом с помощью низкочастотных сигналов. Например, казуары — самые большие лесные птицы в мире — издают гудение на частоте всего 20–30 Гц, что близко к минимальным частотам, которые может воспринимать человеческое ухо. А частота некоторых призывных криков суматранских носорогов, напоминающих рев с присвистом, лежит в инфразвуковом диапазоне.

В воздухе над саванной в ночное время часто возникает инверсия, когда слой более теплого воздуха находится над слоем более холодного воздуха. При инверсии низкочастотные звуковые сигналы отражаются от границы слоев и вместо того, чтобы затухнуть в вышине, возвращаются вниз. В результате звук может распространиться над саванной на гораздо большие расстояния, чем в дневное время, когда инверсии нет (до 10 км ночью, но меньше 2 км днем). А вот более высокочастотные звуки, возможно, не будут отклоняться вниз и будут сильнее поглощаться воздухом. Так что высокочастотные призывные крики слонов, тем более по утрам, так далеко не разнесутся.

Лучшее время для слонов потрубить, если они хотят, чтобы их призывы были услышаны как можно дальше, — через час или два после заката, когда еще почти нет ветра, а инверсия уже успела установиться. Позже в ночи может усилиться ветер, и хотя зов в направлении ветра может разнестись дальше, но зато в других направлениях ветер будет препятствовать распространению звука.

Самец лягушки-быка квакает (его кваканье напоминает скорее мычание) и для привлечения самок, и для отпугивания других самцов. Как может некрупное животное с небольшим ртом издавать столь громкое мычание?

ОТВЕТ • Лягушка-бык испускает большую часть звуков не через рот, а через барабанные перепонки. Исследователи обнаружили это, когда приложили пальцы к ушам лягушки и убедились, что громкость звука сильно уменьшилась. Позже они повторили эксперимент, используя «лягушачьи беруши» (кусочки поролона, закрепленные над барабанными перепонками с помощью пружинок).

Звук возникает в голосовых связках лягушки точно так же, как это происходит у млекопитающих. Но потом он направляется к барабанным перепонкам, резонирующим на определенных частотах так, как это делает барабан. При наступлении резонанса уровень звука на этих частотах многократно усиливается и звук разносится по окрестностям. До того, как выяснилась роль барабанных перепонок, многие считали, что у лягушки резонанс возникал в голосовом мешке — области горла, которую лягушка при мычании надувает. И действительно, у жаб, лягушек-поросят и некоторых других видов лягушек резонанс, усиливающий громкость их призывов, возникает в голосовых мешках, но у лягушки-быка это происходит иначе.

Как сверчки стрекочут, а лангусты скрежещут?

ОТВЕТ • Самец сверчка, призывая самку, стрекочет, приподнимая крылья и накрывая правым передним крылом левое. Когда крылья смыкаются, твердый «смычок», расположенный на верхней поверхности левого крыла, трется о «струну» (ряд загнутых зубчиков) на нижней поверхности правого крыла. «Смычок» касается одного за другим зубчиков струны, в результате чего обе эти структуры начинают вибрировать, а вслед за ними вибрирует большая часть обоих крыльев. Эти колебания, особенно в области арфы — тонкого участка крыла с перемычками-жилками, приводят к колебаниям давления воздуха, которые распространяются от крыльев во все стороны в виде звуковых волн, образующих стрекот сверчка. Частота звука зависит от скорости, с которой «смычок» захватывает и отпускает зубчики «струны». Вероятно, эта скорость определяется частотой колебаний, которые возникают в арфе каждого крыла, то есть имеет место обратная связь.

Призывный стрекот самца сверчка может дорого ему обойтись: он привлекает не только самок, но и паразитических мух, которые могут по звуку отыскать сверчка и отложить в него яйца. Эти яйца со временем превращаются в личинки, которые вгрызаются в тело сверчка и убивают его. (Поиск подруги часто приводит к неприятностям у особей мужского пола, причем не только у сверчков.)

Лангуст тоже трет лопастью своей антенны по микроскопическим неровностям-зубчикам костяной пластинки, расположенной у него под глазами, но механизм генерации звука здесь другой. У лангуста лопасть состоит из мягких тканей, и звук возникает не потому, что она бьет по зубчикам, а потому, что она при трении об эти зубчики зацепляется (поочередно за каждый из них) и натягивается, прежде чем оторваться от одного зубчика и перейти к следующему. Сразу после того, как лопасть отрывается от зубчика, оба они начинают колебаться, при этом возникает звук, похожий на скрежет. Лангуст использует этот звук, чтобы напугать хищников, и способен издавать его даже во время линьки, когда его наружный скелет становится мягким.

Почему самец узкоротой квакши Metaphrynella sundana с острова Борнео, призывая самку, стрекочет, сидя в дупле дерева? Почему громкость стрекота самца полевого сверчка усиливается, а сам звук становится чище по мере того, как сверчок зарывается в норку?