зачем киты издают звуки
О чем кричат гиганты: Впервые в истории записана песня японского кита
Всего в течение восьми лет ученым удалось зафиксировать четыре различных типа песен в разных местах Берингова моря. Как сообщают исследователи NOAA в своей научной статье, они состоят из 1-3 повторяющих фраз. Звуки, которые чаще всего издают японские киты, похожи на выстрел. Три из четырех песен также содержали стоны, низкочастотные зовы, крики и трели.
На данный момент известно, что исполнителями всех зафиксированных песен являются самцы японского кита. Однако ученым по-прежнему неизвестно, могут ли петь женские особи этого вида. Возможно, что поющие «кавалеры» таким образом пытаются привлечь «даму». Открытие по-прежнему оставляет больше вопросов, чем ответов.
Отдаленное Берингово море сильно усложняет изучение японских китов. Их ареал обитания во многом остается неизвестным. За несколько лет своих летних путешествий исследователи NOAA Fisheries почти не видели японских китов. По словам Джессики Крэнс, одну из особей, предположительно, «подростка» удалось заметить в 2017 году. А вот мать с детенышами видели в последний раз в 2004 году.
Действительно ли киты поют?
Жизнь в океане отличается от жизни на суше. Нырните под воду и попытайтесь понюхать апельсин или увидеть что-нибудь дальше, чем в метре от себя. Животные, обитающие в воде, должны были развить особые способы восприятия мира, отличные от зрения и обоняния. Одним из таких способов стал звук. У китов целый набор звуков, которыми они пользуются одновременно для коммуникации и поиска пути в темных глубинах. Но лишь определенные виды китов «поют».
Киты делятся на две группы в зависимости от способа питания: зубатые киты и усатые киты.
Зубатые киты более агрессивны. К ним относятся кашалоты, дельфины и косатки. Эти киты питаются, как тигры в джунглях, охотясь и преследуя добычу (от маленьких рыбешек до осьминогов и морских львов). Все пойманное они заглатывают целиком.
Внешне «более воспитанные» усатые киты питаются, плавая по воде с открытым ртом и засасывая вместе с водой мелкие растения и животных. Они фильтруют воду с планктонными моллюсками ракообразными и мелкими рыбками через специальные роговые пластинки. Их в верхней челюсти от 360 до 800, длиной они от 20 до 450 см и называются китовым усом. Внутренний край и вершина каждой пластины расщеплены на тонкие и длинные щетинки, образующие подобие густого сита. К усатым китам относятся огромные голубые киты и поющие горбатые киты.
Море имеет темный цвет даже днем, а многие зубатые киты путешествуют и охотятся ночью. Как они это делают? Подобно тому, как и летучая мышь, летающая глубокой ночью, некоторые киты издают звуки и улавливают затем их эхо. Звуки эти похожи на щелчки или свист. Когда звуковая волна встречает преграду на пути, например скалу или рыбу, она отражается обратно.
Обычные уши под водой помочь не могут. Звуковые волны — это вибрация воздуха, которая заставляет двигаться барабанную перепонку. А волна, распространяющаяся в воде, заставляет вибрировать весь череп. Поэтому, когда киты в далекие-далекие времена вернулись в океан, их теперь уже бесполезные ушные проходы сузились до размеров игольного ушка. Однако барабанные перепонки у китов есть, только звук к ним идет совсем по другому маршруту, проходя от челюстной кости или лба через слой жира до барабанных перепонок.
Кроме щелчков челюстями (которые напоминают дверной скрип), зубатые киты используют для общения свист и трели. (Белуха, которая относится к зубатым китам, выдает такое количество трелей, что ее называют морской канарейкой.) Киты также издают звуки, ударяя хвостовым плавником (двумя пластинами хвоста). У некоторых китов эти звуки получаются такими громкими, что напоминают звук отбойного молотка.
Усатые киты щелкают, чирикают и свистят, как и зубатые. Но они также издают низкочастотные стоны. Горбатые киты издают подобные звуки все время преследования добычи, причем они могут превратиться в «песню» и длиться более часа. Ученые называют это «песнями», поскольку у них есть ритм, структура и повторяющиеся фразы (как припевы или рефрены), а «поют» только горбатые киты.
Ученые, записавшие и проанализировавшие эти «песни», говорят, что если бы их разложить по звукам и сделать из этих звуков язык, то в некоторые «песнях» содержалось бы информации не меньше чем в небольшой книжке. Одни звуки слишком низкие для человеческого уха, поэтому мы их не слышим, другие нужно проигрывать в очень медленно темпе, чтобы мы их разобрали. Сама «песня» одинаковая у китов из различных уголков океана, но количество фраз для каждой особи индивидуально. Киты меняют свои «песни» в зависимости от сезона. Никто не знает, почему киты поют и что означают их «песни». Выдвигаются предположения, что «песни» помогают мужским особям устанавливать границы своих владений или же являются частью брачного ритуала. Но это всего лишь человеческие трактовки мира китов, который мы, возможно, совсем не понимаем.
Пение китов
В суматохе и бешеном ритме современного человека, редко появляется возможность расслабиться и задуматься о себе. Остановиться на некоторое время и уйти в себя. Отправится к корню своих эмоций, чувств и переживаний. Кажется, практически не достижима цель обретения душевного умиротворения, но это не так. Сама природа подарила нам множество способов вернуться к себе, естественному началу и понять истинную цель жизненного пути. В мире много приятных звуков, которые действуют успокаивающе на наше состояние. Пение птиц, китов, дельфинов.
Почему пение?
Звукотерапия, как инструмент восприятия мира, известен давно. Многие поэты, музыканты, художники и другие деятели искусства, довольно часто отправлялись на природу. Прогулки позволяли остаться наедине с её голосом, услышать и найти вдохновение для следующего шага. Одним из таких звуков, является пение китов. Если разобраться, то это не совсем классическое понятие песни, это форма общения китов.
Китообразным, как и всем существам на планете Земля, необходим способ обмена информацией. Вода, из-за своих физических свойств и химического состава, практически исключает возможность обмена сообщениями через визуальные образы или запахи, как это происходит у существ живущих на поверхности. Поэтому самый подходящий способ общения в водной толще, это общение звуками. Этот способ передачи сообщений, благодаря своей мелодичности и характерному ритму, очень напоминает песню.
Как влияет пение китов на человека
Позитивное влияние на человека оказывает пение горбатых и беззубых китов, особенно сложные для воспроизведения, песни мы можем услышать в их брачный период. Никто точно не знает механизм воспроизведения этих звуков, так как у китов отсутствуют губы и весь процесс создания происходит в глотке животного, в которой отсутствуют голосовые связки. В отличии от человеческих звуков, киту не нужно выдыхать воздух, чтобы издавать сигнал. Синие киты способны выдавать такой сильный звук, что могут обмениваться и сообщать друг другу информацию на расстоянии около 30 километров.
Как большинство гармонизирующих природных звуков, пение китов позитивно влияет на эмоциональное состояние человека. Практику прослушивания песен рекомендуют для нормализации сердечного ритма, кровеносно сосудистой и нервной системы. Уникальная тональность и ритм, представляют гармоничную, для восприятия мелодию, что в свою очередь оказывает успокаивающий эффект.
О чем поют горбатые киты
Горбатый кит
Песни каких животных самые громкие и мелодичные? Большинство людей, если им задать этот вопрос, не задумываясь ответят – конечно же песни птиц! Однако это мнение можно оспорить. На редкость звучные и разнообразные песни не только у пернатых, но и у обитателей морских просторов – китообразных. И пальму первенства среди них, безусловно, держат киты-горбачи.
Горбачи (Megaptera novaeangliae) относятся к подотряду усатых китов, семейству полосатиковых (Balaenopteridae). Это крупные киты – длина их тела может достигать 17–19 м, из которых почти треть приходится на огромную голову. Спинной плавник низкий, толстый и скорее напоминает небольшой горб – отсюда и название «горбач», «горбатый кит». Зато брюшные плавники этого кита очень внушительны – 3–4 м в длину, с бугристыми утолщенными передними краями. На голове горбача, вдоль нижней челюсти, располагаются кожные наросты размером с половинку апельсина, а на переднем крае нижней челюсти выступает центральный нарост диаметром до 30 см. Такие же наросты располагаются и на верхней части головы. На каждом из них, как правило, растет по одному волосу.
Как и у других полосатиков, по горлу и груди горбача тянутся продольные кожные складки. Их немного, от 12 до 36, и они более широкие и глубокие, чем у других представителей семейства. В каждой половине верхней челюсти располагается от 270 до 400 крупных (длиной до метра!) пластин китового уса – цедильный аппарат. Питается горбач в основном некрупной рыбой (мойвой и терпугом) и ракообразными, но не брезгует и головоногими моллюсками.
Плавает этот кит довольно медленно – со скоростью около 10 км/ч и лишь испугавшись, может двигаться вдвое быстрее. Под водой горбач обычно находится 5–6 мин, самое большее – полчаса. Очень интересной особенностью этого кита является любовь к акробатическим прыжкам – огромные звери совершают сальто в воздухе, выпрыгивая из воды, причем зачастую по несколько раз подряд.
Брачные игры у горбатых китов могут происходить в течение всего года, но обычно приходятся на зимний период. Как и многие другие усатые киты, горбачи летом устремляются в холодные воды, весьма богатые в это время пищей, а на зиму мигрируют ближе к экватору, чтобы в теплой воде принести потомство. Самка горбача вынашивает малыша около 12 месяцев. Детеныш рождается крупный – до 4–4,6 м в длину – и питается молоком матери 6–10 месяцев. Половой зрелости горбатые киты достигают в возрасте 5 лет, но размножаться, как правило, начинают не раньше 8-, а то и 15-летнего возраста. Известный предельный срок жизни для самцов составляет 48, а для самок – 38 лет.
Самка горбатого кита с детенышем
В Мировом океане насчитывается 9 стад этих животных. Два из них обитают в Северной Атлантике и мигрируют соответственно от Шпицбергена и Новой Земли до островов Зеленого мыса и от Гренландии и Исландии до Карибского моря. В северной части Тихого океана также имеется два стада горбачей, перемещающихся от Чукотского и Охотского морей на юг вдоль Азиатского или Американского побережий. В водах России горбатых китов можно встретить в Беринговом проливе и морях Тихого океана, а также в Баренцевом море.
Еще пять стад горбачей обитают в Южном полушарии и мигрируют из антарктических вод соответственно к западным берегам Южной Америки, восточным берегам Америки и западным – Африки, к восточным берегам Африки и Мадагаскару, к западным берегам Австралии и к восточным берегам Австралии, к новой Зеландии и островам Полинезии. Представители разных стад в сезон размножения между собой не общаются, но, видимо, могут иногда встречаться в местах летней кормежки.
Горбачи, как и другие усатые киты, были объектом активного промысла, так что уже в начале XX в. их число сильно сократилось. В Северной Атлантике промысел этих китов был запрещен с 1955-го, в Южной Атлантике – с 1964-го, а в Северной части Тихого океана – с 1966-го г. Сейчас численность этих китов несколько стабилизировалась.
Познакомившись с основными особенностями биологии горбачей, перейдем теперь к главной теме нашей заметки – их знаменитым песням. Звуки – и довольно громкие – издают практически все китообразные, ведь одним из важных способов ориентации этих млекопитающих является эхолокация. Киты также активно используют звуки для общения между собой, причем некоторые из них очень говорливы. Широко известны трели белух, прозванных морскими канарейками, разговоры дельфинов. Исследования показали, что активно общаются с помощью звуков и представители семейства гладких китов (Balaenidae), например гренландский кит (Balaena mysticetus). Но горбачи, конечно, наиболее яркие певцы. Их пение может быть удивительно мелодичным и напоминает звучание самых разных музыкальных инструментов: гобоя, кларнета, волынки. А если запись голоса горбатого кита прокрутить со значительно большей скоростью, мы услышим типичное пение птицы. Могут эти животные издавать и другие звуки – скорбные всхлипы, рев или даже мышиный писк.
Кстати, голоса китов могут разноситься под водой очень далеко – акустики показали, что в толще морской воды на глубине около 1 км пролегают так называемые звуковые каналы, по которым звук способен распространяться на тысячи километров! По-видимому, киты знают о существовании этих каналов и используют их для общения и передачи информации.
Когда люди впервые обратили внимание на громкие песни горбачей, доподлинно неизвестно. Но ученые приступили к их изучению только после того, как был изобретен подводный микрофон (гидрофон). Самые ранние записи песен этих китов относятся к началу 1950-х гг., а их подробные описания, сделанные исследователями Р.Пейном и С.Маквеем, появились еще позже – в начале 1970-х гг. Тогда биологи установили, что в сложных песнях горбачей можно различить отдельные темы и фразы, повторяющиеся с определенными интервалами. Длина каждой песни составляет от 7 до 15 мин и зависит от того, сколько таких фраз и тем включено в нее у каждого кита. Когда песня закончена, кит обычно заводит ее снова, повторяя все фразы в одной и той же последовательности.
Исследователь с помощью гидрофона слушает звуки,
издаваемые горбатым китом
Особенно красивы и громки песни, которые горбатые киты поют в брачное время. И вот что интересно – в начале сезона размножения все самцы напевают сходную мелодию, которая с течением времени постепенно изменяется и к концу зимы становится совершенно иной. Когда через год горбачи возвращаются в места размножения, они начинают свои вокальные упражнения с той темы, на которой «остановились» в конце прошлого сезона, и вновь через несколько месяцев песня меняется. Иногда в течение 2–3 лет песня меняется не очень сильно, а иногда – до неузнаваемости.
Но зачем же китам нужно, чтобы их песня постоянно изменялась? Американский исследователь Сел Серхио предположил, что в условиях, когда все самцы популяции напевают одно и то же, самкам это может, попросту говоря, слегка надоесть. И тогда те из ухажеров, которым удается внести в свое пение нечто новенькое и таким оборазом «приподняться над толпой», возможно, будут пользоваться большим успехом. В то же время новая мелодия не должна отличаться от старой уж слишком сильно – иначе она может потерять свое значение, превратившись из любовной серенады в что-нибудь совсем не привлекательное для самок.
В 1996 г. к изучению песен горбачей приступил австралийский исследователь Майкл Ноад. Он прослушивал китов из популяции, размножающейся у восточных берегов Австралии. Вначале все шло нормально. Все 82 самца стада напевали примерно одно и то же, с небольшими вариациями. Но затем, уже к концу сезона, Ноад зарегистрировал песни двух особей, кардинальным образом отличавшиеся от пения остальных. Сначала он даже решил, что эти двое просто чем-то приболели.
Плавник горбатого кита
Но когда исследователь через полгода продолжил свои наблюдения, он обнаружил, что уже треть вернувшихся с летней кормежки самцов пели эту самую новую песню. Правда, оставшиеся две трети продолжали петь старую – но недолго. К концу сезона новый мотив освоили уже практически все киты. И, вернувшись на третий год, напевали уже только его. До этого биологи даже не предполагали, что горбачи одной популяции могут петь две разные песни одновременно. И что песня китов может меняться не постепенно, а кардинально.
Однако на этом сюрпризы не кончились. При анализе записей песен горбачей, размножающихся у противоположного, западного, берега Австралии, сделанных другими учеными в 1996 г., выяснилось, что в тот год все они пели песню, весьма похожую на ту, которую в конце этого сезона на востоке запели два «приболевших» кита. Как попала к ним новая мелодия? В период размножения восточное и западное стада полностью изолированы, но какая-то часть особей, возможно, может менять «прописку» во время летней кормежки у берегов Антарктики. Биохимические исследования показали, что между популяциями действительно происходит перемешивание генов, хотя и очень незначительное.
Но почему киты, живущие у восточного побережья, так быстро переняли новую песню, занесенную чужаками, а может быть и просто услышанную во время нагула? Может быть, это явление сродни тому, что в человеческом обществе называется модой? Вспомним: сначала на улицу выходит один-единственный человек, одетый необычно. Это выглядит эксцентрично, вызывает у других людей удивление. Но потом все больше людей начинают одеваться подобным образом. И довольно быстро новый стиль начинает считаться нормальным и перестает вызывать удивление. Наоборот, недоумение теперь вызывают люди, одетые иначе. Можно предположить, что и киты подхватили новую песню потому, что она им просто понравилась – или самим исполнителям, или, что еще важнее, слушательницам-самкам, которые, как и в человеческом обществе, являются законодателями моды. Наблюдения за китами-горбачами продолжаются. Возможно, в будущем мы узнаем о новых, пока не известных, функциях песен этих животных, а может быть, со временем сможем разобраться в их отношенииях друг с другом, понять их нужды и чаяния.
Хвост горбатого кита
Литература
Вюрсиг Б. Поведение усатых китов. // В мире науки. 1988. № 6.
Морозов В. Занимательная биоакустика. – М: Знание, 1983.
Фауна мира. Млекопитающие. – М: Агропромиздат, 1990.
Noad. M. Singing giants change their tune. // Nature Australia. 2002. V. 27. № 4.
Александр Веденев:Невыносимая громкость бытия. Почему дельфины выбрасываются на берег
Урбанизация океана
Казалось бы, шумовое загрязнение — это удел мегаполисов с их бесконечными стройками, огромными магистралями, миллионами машин и бурной ночной жизнью. А под водой, вдали от цивилизации, должны царить мир, покой и тишина. Однако это не так. В подводном мире есть свои звуки: естественный шумовой фон создают ветер, обрушение волн, дождь, удары молний, раскаты грома, землетрясения и другие природные явления. Кроме того, в тропических широтах очень высок уровень биологического шума — это крики и сигналы эхолокации морских млекопитающих, хоры рыб и щелкающих креветок.
Долгие века этот шум оставался практически неизменным, но с началом промышленной революции начал быстро нарастать. Появился непрерывный шум от двигателей и гребных винтов пароходов, поскольку объем морских грузоперевозок удваивался каждые 20 лет. С 1950 года по 2000 год уровень подводного окружающего шума на низких частотах (ниже 500 Гц) из-за судоходства увеличился на 15 дБ, возрастая в среднем на 3 дБ каждое десятилетие.
Шум двигателей находится в том же диапазоне, в котором разговаривает между собой и большинство китов. Что происходит, когда животное слышит знакомые звуки? Оно либо устремляется навстречу и погибает, столкнувшись с огромным судном (по статистике, кстати, это одна из основных причин гибели китов), либо просто следует за кораблем, воспринимая его как сородича, и сбивается с курса, теряет ориентацию в пространстве и оказывается выброшенным на берег.
Ударная волна от сейсмопушек убивает все живое на расстоянии до 10 метров
Дезориентирует морских обитателей и проводимая человеком разведка месторождений газа и нефти. Сегодня сейсмические исследования — основной инструмент поиска залежей нефти и газа на морском шельфе. Эти исследования выполняются путем зондирования дна интенсивными звуковыми волнами для получения двух- или трехмерных профилей отражающих границ в толще дна. По положению этих границ и интенсивности отражающихся от них волн можно судить о наличии нефти или газа. Для сейсмической съемки используются специальные суда, которые буксируют источник сейсмических сигналов — батарею из пневмопушек, излучающих короткие интенсивные звуковые импульсы. За судном следуют системы для приема отраженных сигналов — сейсмические косы, представляющие собой акустические антенны. Пневмопушки «выстреливают» сжатый воздух через каждые 20–30 метров по пути судна — примерно раз в 10 секунд. Уровень максимального давления импульса пневмоисточника может превышать 260 децибел на 1 микропаскаль на расстоянии 1 метр. Ударная волна от сейсмопушек убивает все живое на расстоянии до 10 метров, остается опасной для слуха рыб и морских млекопитающих на расстоянии до полутора километров, а далее, затухая по амплитуде и «распадаясь» на мелкие волны, распространяется на тысячи километров.
Для сейсмопрофилирования верхнего слоя дна используются более высокочастотные (до 10 кГц) электроискровые источники и многолучевые эхолоты с уровнями звука до 230 дБ. Для поиска и разработки месторождений нефти и газа на шельфе нефтяные компании выполняют колоссальный объем работ по сейсмической съемке — свыше миллиона погонных километров ежегодно. Таким образом, рост промышленного шума в океане связан с нарастающими шумами судоходства, сейсморазведки, забивки свай при строительстве в море, использованием среднечастотных военных гидролокаторов и подводных взрывов при военных учениях.
Акустическое загрязнение морской среды промышленным шумом можно сравнить со смогом в мегаполисах. Для китообразных в районах интенсивного судоходства или сейсморазведки из-за промышленного шума повышается риск повреждения слуха и значительно снижаются дальности коммуникаций и возможности ориентации по звуковым сигналам. Постоянное ухудшение условий обитания морских жителей тревожит ученых. В 2016 году стартовал широкомасштабный международный проект IQOE по исследованию тренда антропогенного шума в Мировом океане, призванный предотвратить катастрофические последствия технического прогресса для жителей моря.
Чем опасны звуки в океане?
В районах сейсморазведки, подводного строительства или интенсивного судоходства вся эта какофония звуков для китов, дельфинов и всех представителей морской фауны не просто окружающий шум. Если переводить в понятные человеку плоскости — это, пожалуй, постоянно взлетающая над ухом лунная ракета или скрежет, лязг и грохот отбойного молотка, умноженный вдвое. Сбежать или спастись от такой массированной акустической атаки практически невозможно, поскольку из-за плотности воды звуковые волны распространяются в ней гораздо быстрее и на куда большие расстояния.
Между тем слух для китов и дельфинов — это главное, на что они полагаются в охоте, общении, миграции, навигации, воспитании потомства, поиске пищи и партнера. Если постоянный грохот перекрывает звуки, которые издают сородичи или детеныши, — животное их просто не услышит, отстанет, потеряется, не сможет охотиться или подать сигнал бедствия, станет жертвой акулы, собьется с пути и окажется на берегу. Уже сейчас данные, которые представил Международный фонд защиты животных в докладе «Шум в океане: приглушите звук», внушают серьезные опасения: пространство для общения синих китов за последние годы сократились на 90 процентов.
Более того, помимо очевидного эффекта (повреждение слуха и дезориентация в пространстве) шумовое загрязнение оказывает и косвенное негативное влияние на животных. Очень часто дельфины и киты просто-напросто пугаются страшных, громких звуков и, спасаясь, слишком быстро всплывают на поверхность и погибают из-за кессонной болезни. Так произошло, например, с клюворылыми китами в 2000 году в районе Багамских островов, а также в 2002 и 2004 годах у Канарских островов: здесь животные выбрасывались на берег во время учений ВМФ, где использовались среднечастотные гидролокаторы (225-235 дБ, 3–8 кГц). При патологическом анализе в тканях китов были отмечены следы газовой и жировой эмболии.
К дополнительным факторам риска относится и увеличение у напуганного животного уровня глюкокортикоида — гормона, который выделяется в случае опасности. В больших количествах он заметно ослабляет иммунную систему и в итоге приводит к гибели животного. Возникновение стресса от подводного шума уже доказано. После терактов 11 сентября 2001 года США, когда количество морских перевозок сократилось в несколько раз по соображениям безопасности, уменьшился и уровень шума судоходства — на 6 дБ в диапазоне ниже 150 Гц. Этого хватило, чтобы снизился и уровень глюкокортикоида в фекалиях гренландских китов в канадском заливе Фанди.
Возможно, стресс и является причиной непредсказуемого поведения китообразных, когда они выбрасываются на берег. Кроме того, избегая районов с высокими уровнями шума, подводные жители меняют и ареал, а вместе с ним — и пищевое поведение, из-за чего нередко гибнут от неподходящей пищи или же голода.
Можно ли сделать потише?
Теоретически нет ничего сложного: чтобы остановить вредное воздействие промышленного шума на китов и дельфинов, нужно просто перестать шуметь в океане. На практике же это означает отказ от морской разведки газа и нефти, судоходства и использования военных сонаров. Естественно, к такому шагу человечество пока не готово. Наиболее эффективным из всех возможных путей решения этой проблемы стало бы законодательное ограничение характеристик шума при строительстве новых судов, внедрение новых технологий для снижения уровня шума судна, разработка новых методов поиска нефти и газа, улучшение характеристик сейсмоисточников и отказ от устаревших методик сейсморазведки и забивки свай в море.
К путям решения проблемы можно отнести еще и создание специальных интерактивных карт шума Мирового океана и распределения китообразных, которые вдобавок отображали бы оптимальные маршруты для судоходства. Однако все эти разработки требуют не только времени и солидных инвестиций, но и, в первую очередь, намерения и желания быть тише.
«Сноб» благодарит телеканал Discovery Channel за помощь в создании материала. Программу «Оглушающий океан», посвященную проблеме шумового загрязнения океанов, можно увидеть 20 мая в 17:00 на Animal Planet.