Природа. Звук

А какую же роль играет звук для животных?

Ультразвук играет большую роль в жизни многих животных. Звук — это сигнал и об опасности, и о состоянии организма, и о характере его деятельности, и о направлении поиска, сигнал угрозы, призыв о помощи и т. д. Ультразвуковой диапазон успешно используют летучие мыши и дельфины как средство локации. Дельфины в мутной воде уверенно ориентируются, посылая ультразвуковые импульсы и улавливая импульсы, отраженные от предметов или других морских обитателей, находят пищу. Узнавая сигналы животных, человек иногда использует их в своих целях. Например, с помощью магнитофона, на ленте которого записан сигнал грачей «Опасность!», удается очистить от них территорию вблизи аэродромов, где скопление этих птиц создает угрозу для взлетающих и садящихся самолетов. Если их засосет в сопла реактивных двигателей, произойдет авария.

Летучие мыши, использующие при ночном ориентировании эхолокацию, испускают при этом ртом или имеющим форму параболического зеркала носовым отверстием сигналы чрезвычайно высокой интенсивности. На расстоянии 1 — 5 см от головы животного давление ультразвука достигает 60 мбар, то есть соответствует в слышимой нами частотной области давлению звука, создаваемого отбойным молотком. Эхо своих сигналов летучие мыши способны воспринимать при давлении всего 0,001 мбар, то есть в 10000 раз меньше, чем у испускаемых сигналов. При этом летучие мыши могут обходить при полете препятствия даже в том случае, когда на эхолокационные сигналы накладываются ультразвуковые помехи с давлением 20 мбар. Механизм этой высокой помехоустойчивости еще неизвестен. При локализации летучими мышами предметов, например, вертикально натянутых нитей с диаметром всего 0,005 — 0,008 мм на расстоянии 20см (половина размаха крыльев), решающую роль играют сдвиг во времени и разница в интенсивности между испускаемым и отраженным сигналами. Подковоносы могут ориентироваться и с помощью только одного уха, что существенно облегчается крупными непрерывно движущимися ушными раковинами. Они способны компенсировать даже частотный сдвиг между испускаемыми и отражёнными сигналами, обусловленный эффектом Доплера (при приближении к предмету эхо является более высокочастотным, чем посылаемый сигнал). Понижая во время полёта эхолокационную частоту таким образом, чтобы частота отражённого ультразвука оставалась в области максимальной чувствительности их «слуховых» центров, они могут определить скорость собственного перемещения.

Исследования доктора О. Хенсона, анатома Иельского университета, показали, что в момент испускания разведывательных ультразвуков мышцы в ушах летучих мышей закрывают ушные раковины для предотвращения повреждения слухового аппарата.

Во время полёта летучие мыши поют песни, используя сложные сочетания слогов, на высоких частотах (что обусловлено их способностью к эхолокации). Они создают ультразвуковые волны от 40 до 100 кГц. Зов бразильского складчатогуба включает от 15 до 20 слогов.. По мнению биолога Майкла Смотермана, ни одно другое млекопитающее, кроме человека, не обладает способностью общаться с помощью столь сложных голосовых последовательностей.

Что интересно, У ночных бабочек из семейства медведиц развился генератор ультразвуковых помех, «сбивающий со следа» летучих мышей, преследующих этих насекомых.

Также эхолокацию используют для навигации и птицы — жирные козодои, или гуахаро. Населяют они горные пещеры Латинской Америки. Живя в кромешной тьме, жирные козодои, тем не менее, приспособились виртуозно летать по пещерам. Они издают негромкие щёлкающие звуки, воспринимаемые и человеческим ухом (их частота примерно 7 000 Герц). Каждый щелчок длится одну-две миллисекунды. Звук щелчка отражается от стен подземелья, разных выступов и препятствий и воспринимается чутким слухом птицы.

Киты с их совершенным слухом должны ориентироваться под водой великолепно. Но почему морские млекопитающие всё чаще гибнут под винтами?

В 1992 году близ Канарских островов один из скоростных пассажирских паромов налетел на греющегося на поверхности моря кашалота, причём при ударе погиб человек на борту судна.

Фактически, установили биологи, кит просто не слышал приближающиеся судно, несмотря на громкий шум, исходящий от винтов и судовых двигателей.

Команда учёных проверила слух у 215 вполне живых кашалотов, обитавших в районе Канар, и с удивлением обнаружила, что они (кашалоты) не реагируют на звуки нижнего частотного диапазона, который соответствовал повреждённым частям внутреннего уха у обследованных ранее мёртвых животных и диапазону сильных звуков, генерируемых кораблями.

Биолог выдвинул гипотезу, что слух в данном диапазоне частот у китов портится из-за длительного воздействия шума, совсем как у людей, любящих слушать громкую музыку. Только, в отличие от человека, у китов нет возможности эту «музыку» выключить. Киты просто теряют способность нормально ориентироваться в подводной обстановке, а также страдает их система коммуникации.

А раз техногенный шум в океане — одна из главных современных угроз для многих его обитателей, необходима автоматическая система предупреждения столкновений судов и китов, основанная на анализе всех подводных звуков.

Вот только создать реально работающую систему оказалось совсем непросто. Звуки, испускаемые морскими существами, охватывают диапазон от 0,1 герца до 300 килогерц. Техника добавляет свою весомую долю. От «мира безмолвия», можно сказать, не осталось следа.

Не один год ушёл на разработку и постройку действующего прототипа. В итоге была создана «Система предотвращения столкновений с китами» — WACS (whale anti-collision systems) 

WACS состоит из цепи бакенов, снабжённых чувствительными гидротелефонами, аппаратурой, анализирующей звуки и определяющей координаты каждого кита в трёх измерениях, и, наконец, системы связи, отсылающей информацию на береговую станцию, которая (по замыслу авторов комплекса), должна рассылать предупреждения о китах по курсу или поблизости на проплывающие в зоне ответственности WACS суда.

При этом система распознаёт как «щелчки», издаваемые самими кашалотами, так и другие звуки, например эхо, отражающееся от тех же китов, но соблюдающих молчание.

В случае развёртывания всемирной сети «китовых» гидрофонов, круглосуточно поступающая с них информация, анализируемая в реальном времени, очень пригодится биологам.

ВЫВОД

Из всего вышесказанного можно заключить, что свет и звук являются неотъемлемой частью нашей жизни. Также, эти два явления важны для жизни животных, зачастую определяют возможность их существования. В данной работе мы показали, что свет и его физические свойства влияют на жизнь животных, что звук - не просто волна, это иногда единственный источник информации.

В свою очередь, мы раскрыли именно эту тему, т к посчитали её актуальной в данный момент времени. Например, изучение существующих в природе способов звуковой сигнализации между животными, то есть, то чем занимается биоакустика, важно для научной и практической деятельности человека.