Ученые разгадали тайну пения горбатых китов

В глубинах океана гигантские млекопитающие находят друг друга с помощью загадочных песен. Хотя моряки давно слышат их жуткие крики, до недавнего времени оставалось загадкой, как на самом деле поют киты.

Наземные млекопитающие, такие как обезьяны, обладают тонко настроенным зрением с яркой цветовой чувствительностью. Люди опираются на визуальную коммуникацию. Иначе обстоит дело с этими великими морскими млекопитающими, чьи глаза-бусинки отходят на второй план в мире звуков.

В воде звук распространяется почти в пять раз быстрее, чем по воздуху. Звук, по сути, представляет собой вибрацию частиц, образующих волны, которые проходят через воздух или воду и которые уши интерпретируют как звук. Относительно большая плотность частиц воды означает, что они находятся в более тесном контакте друг с другом, поэтому им нужно пройти меньшее расстояние, чтобы передать вибрацию от одной частицы к другой, и поэтому звуковые волны распространяются гораздо быстрее.

Киты приспособились к этой среде, используя звук, чтобы "видеть" и общаться. После того как в 1967 году Военно-морской флот подарил нам первую запись китовых песен, ученые узнали, как киты слышат эти звуки: у них есть уши, снабженные специальными воздушными карманами. Однако оставалось загадкой, как киты издают свои чарующие звуки.

В новом исследовании ученые изучили гортань китов и построили модель, чтобы раскрыть тайну их голосовой анатомии.

Усатые киты, в частности, являются самыми крупными млекопитающими на Земле. К ним относятся горбатый, синий и серый киты. Исследовательскую группу возглавляли Коэн Элеманс с биологического факультета Университета Южной Дании и Текумсех Фитч с факультета поведенческой и когнитивной биологии Венского университета.

Изучая препарированную гортань горбатых китов, они обнаружили, что этот орган в чем-то схож с органами наземных млекопитающих. Гортань усатых китов сохраняет свою ключевую роль в качестве вокального органа в море. Однако есть и явные отличия.

У китов есть удлиненный U-образный аппарат, называемый аритеноидом. Состоящий из двух горизонтально ориентированных отрезков хряща, он служит для изменения положения голосовых связок у многих млекопитающих.

В верхней части аритеноида находится фиброзная "подушка". У китов она может использоваться либо для выдувания воздуха через дыхательные отверстия, либо вызывая вибрацию, которая и является пением кита.

В фоническом положении воздух из легких захватывается в гортанный воздушный мешок, который, по их предположению, обеспечивает рециркуляцию воздуха во время пения.

Примечательно, что у китов есть особенность, отсутствующая у наземных млекопитающих: набор "загадочных" носовых и ротовых пробок, которые защищают дыхательные пути от попадания в них воды.

Область этого механизма, где сходятся "подушечка" и U-образный аритеноид, является источником вибрации, формирующим звук китового пения. Благодаря взрывной работе легких кита, в подушке возникает аэродинамическая вибрация, когда она находится в фоническом положении.

"Наша модель точно предсказала результаты экспериментов, но мы также смогли рассчитать акустические характеристики, которые не могли измерить в лаборатории, например, частотный диапазон", — рассказал соавтор исследования Вейли Цзян из Рочестерского технологического института.

Сгенерированные компьютером прогнозы точно совпали с естественными вокализами — пением горбатых китов.

"Первые акустические записи песни горбатых китов, сделанные Роджером и Кэти Пейн в 1970 году, вызвали глубокий резонанс, положили начало морской биоакустики и вызвали глобальный интерес к усилиям по сохранению морской среды", — сказал г-н Элеманс.

По материалам The Epoch Times