Живая акустика
Наш мир полон звуков. Любое движение, будь то явление неживой природы или проявление чьей-то деятельности, порождает в окружающей среде механические колебания, которые и называют звуками. Как и свет, звук имеет волновую природу. Воспринимать звуковые волны можно по-разному, в том числе и всем телом. Сотрясение земли от дальнего взрыва мы ощутим ногами, воздушную волну, оставленную крылом пролетевшей близко птицы, почувствуем на лице. Но для более точной информации об источнике звука нужно выполнить серию замеров и провести анализ. И без специализированных органов тут не обойтись.
Удивительно, но даже у животных, не связанных родством, чувствительные клетки органов, улавливающих звуки, обладают весьма схожим строением. Такие рецепторы имеют вид волоска либо снабжены волосками, отклоняющимися при лёгком движении жидкости или воздуха. При этом звук преобразуется в нервный импульс и поступает в определённую зону мозга для последующей обработки.
Способность различать звуки и оценивать их параметры, такие как сила, частота, направление, обозначают понятием «слух». У позвоночных животных органы слуха — уши — расположены на голове. Но то, что в обиходе принято называть ухом, — это лишь его наружная часть, ушная раковина. Когда говорят, что у рыбы нет ушей, подразумевают отсутствие именно этих примечательных частей тела. Слух же у рыб развит вполне прилично, просто ответственные за него органы скрыты в костях черепа и потому зовутся внутренним ухом. Оно представляет собой сложно устроенный и заполненный жидкостью перепончатый лабиринт внутри костного, повторяющего его контуры, футляра. Звуковые колебания передаются жидкостью, от давления которой возбуждаются волосковые клетки в стенках лабиринта.
Рыбье ухо ведёт своё происхождение от органов боковой линии, а появилось оно ещё у бесчелюстных предков рыб. Первоначально «уши» были только гравитационным прибором, определявшим, где верх, а где низ, и отвечали за равновесие организма. Когда же добавилась звукоулавливающая функция, прибор стал также акустическим. Впоследствии дополнительное свойство, как это нередко случается, стало главным.
Когда рыбы, образно говоря, вышли на сушу и превратились в амфибий, их органы слуха претерпели серьёзные изменения. Хотя уши в нашем понимании не возникли, добавился ещё один внутренний отдел — так называемое среднее ухо. Необходимость нововведения была более чем обоснована. В звукопроницаемом теле рыбы акустическая волна без потери качества передаётся во внутреннее ухо. Но в воздушной среде звук распространяется гораздо хуже и сильно ослабевает, пока доберётся внутрь черепа. Для возбуждения рецепторов требуется усиление звука — именно такую задачу и стало выполнять новое ухо. Тонкая, затягивающая наружное отверстие мембрана, называемая барабанной перепонкой, передаёт звуковое колебание на слуховую косточку, которая выстукивает сигнал на дверце, а точнее — на окне лабиринта. Однако не все амфибии решили «апгрейдить» свою слуховую систему. Хвостатые земноводные (Caudata), то есть саламандры, тритоны и их ближайшие родственники, обошлись и без этого.
Усиливающее звук приспособление природа, можно сказать, смастерила из отходов производства. В полость среднего уха превратилась одна из жаберных щелей, ведущая внутрь ротовой полости. Причём этот проход, называемый брызгальцем, перестал функционировать ещё у костистых рыб (Teleostei). А роль слуховой стала выполнять кость, ранее служившая опорой для челюсти и жаберной крышки. Оставшись не у дел у наземных позвоночных, она тем не менее пригодилась. В новом качестве сильно уменьшенную кость-подвесок стали называть столбиком. Из всего этого следует, что у нас с вами есть жабры в виде среднего уха. Кстати, потому оно и сообщается с глоткой, что в прошлом было жаберной щелью. В нынешнем своём виде та часть жабры, что выполняет эту связующую роль, носит название евстахиевой трубы.