08.04.2009 - 7.6. Постановка акустических помех

  Лапшин Д.Н. Эхолокационная система бабочек; Ин-т проблем передачи информации.-М.:Наука, 2005. C.188-190

  Фуллард с соавторами выдвинул идею, что щелчки некоторых видов медведиц могут действовать как помеха эхолокационной системе летучих мышей (Fullard et al, 1979). В качестве обоснования своей гипотезы авторы указали на определенное сходство спектрально-динамических характеристик щелчков медведиц с сигналами летучих мышей в терминальной стадии нападения. Были проведены теоретические расчеты (Miller, 1983; Surlykke, Miller, 1985), основанные на представлениях о принципах обработки эхолокационной информации в слуховой системе мышей (Simmons, 1980; Simmons, Stein, 1980), которые не подтвердили эффективность защиты бабочек при помощи акустических помех.
  Ли Миллер высказал также идею, что парные щелчки медведиц могли бы служить для имитации пары сигналов эмиссия - эхо и вызывать отклики нервной активности в мозге летучей мыши, соответствующие фиктивной цели (Miller, 1983). Последовавшие затем исследования способности приученных летучих мышей дискриминировать цель на фоне искусственных щелчков в одном случае дали отрицательный результат (Surlykke, Miller, 1985), в другом показали незначительное ухудшение дискриминации цели по дальности (Miller, 1991).
  Фуллардом были сформулированы основные принципы выбора стратегии акустической активности бабочек при нападении на них летучих мышей: если звуки отпугивающие (например, насекомое ядовитое или неприятное на вкус), то бабочка должна излучать их как можно быстрее после обнаружения мыши, чтобы хищник имел достаточно времени для анализа и интерпретации этих звуков. Однако если звуки бабочки дезориентируют мышь, они должны испускаться на поздней стадии нападения, не оставляя мыши времени для их анализа (Fullard et al., 1994).
  В природе идею постановки акустических помех реализовали медведицы Cycnia tenera. Эти бабочки способны генерировать плотную пачку щелчков с амплитудой порядка 100 дБ УЗД, т.е. в 30 раз более громкими по сравнению с щелчками совок. Щелчки медведицы издают в терминальной стадии нападения летучей мыши, после чего хищник прекращает атаку и резко отворачивает в сторону (Fullard et al., 1994). По мнению Фулларда медведицы С. tenera идентифицируют специфический ритм повторения акустических пульсов нападающей летучей мыши как характерный признак ее близости и в последний момент своими щелчками нарушают нормальную работу сонара хищника (Fullard, 1984).
  В связи со всем сказанным следует более четко разграничить различные формы акустического взаимодействия бабочек и летучих мышей. Если придерживаться классификации, предложенной самим Фуллардом с соавторами (Fullard et al., 1994), то щелчки насекомых могут выступать как: 1) сигналы, предупреждающие мышь о несъедобности жертвы, 2) помехи их локатору, 3) эхо от несуществующих предметов (ложные цели), 4) просто звуки, способные отпугнуть хищника. В работах, посвященных проблемам постановки бабочками помех, как правило, отсутствуют такие разграничения, что создает постоянную неопределенность при интерпретации результатов.
  В приведенных выше источниках наиболее неоднозначно используется термин "помеха" (jamming). Это понятие можно понимать в широком смысле, т.е. все то, что мешает жить, а можно и в узком: помехи - это акустические сигналы, нарушающие правильную работу локатора. Именно в таком "узком" смысле использовали термин "помеха" Сюрликк и Миллер, судя по тем методам (корреляционный анализ), которые они применяли для оценки эффективности действия щелчков медведиц на сонар летучих мышей (Surlykke, Miller, 1985). Выделение сигнала из шума требует времени, а при его дефиците, связанном, например, с быстрым полетом, в ЦНС мыши на фоне помех возможен срыв пространственного сопровождения цели. Поэтому щелчки медведиц С. tenera в принципе могут быть средством подавления работы локатора.

  Фуллард с соавторами, обсуждая механизм действия щелчков медведиц С. tenera, не проводят четкой грани между вариантами 2-4. Они предполагают, что бабочка за счет непрерывного треска периодически попадает отдельными импульсами в те временные окна, когда мышь ожидает эхо от собственных сигналов -так, по их мнению, можно создать впечатление о присутствии в пространстве ложных целей (Fullard et al., 1994). Однако говорить об имитации медведицами ложных целей пока еще нет оснований. Отличить эхо от некоррелированного шума может даже человек: субъективная разница между сигналами примерно такая же, как между шумной и гулкой комнатами.
  Вопрос о способности бабочек создавать активные помехи летучим мышам правомерно ставить после подробного анализа помехозащищенности сонара хищников. Есть основание считать, что летучие мыши очень эффективно могут отстраиваться от помех различного происхождения. Известно, что эти животные обитают большими колониями в пещерах и других замкнутых пространствах, зашумленных громкими криками других особей и дополнительно усиленных реверберацией (Roeder, Fenton, 1973). Все эти звуки, выступающие как помехи, имеют практически одинаковые акустические параметры, т.е. их фильтрация по частотным и временным признакам чрезвычайно затруднена. Тем не менее, летучие мыши в такой какофонии практически не сталкиваются со стенами и друг с другом, из чего прямо следует, что устойчивость их сонара к мешающим сигналам очень высока. По-видимому, формулировка задачи о постановке бабочками помех сильно опередила интерес к помехозащищенности локатора мышей, так как адекватные данные по этой теме стали появляться сравнительно недавно (например, Masters, Raver, 1996).
  У совок генерация эхолокационного щелчка возможна только при определенной ориентации крыльев относительно тела насекомого (раздел 3.1.3). При интенсивной эмиссии в определенных условиях бабочки щелкают с частотой маховых движений, т.е. 30-40 раз в секунду. Такие сигналы никаким образом не могут служить в качестве помех локатору летучих мышей (Surlykke, Miller, 1985). Скорее наоборот, они будут выступать для хищников в качестве "звонка к обеду". По-видимому, совки догадываются об опасности акустического самообнаружения: внешние ультразвуки, несинхронизированные с собственными щелчками бабочек, вызывают у них подавление спонтанной акустической эмиссии (Лапшин, Воронцов, 2000а).