Колотящийся дельфин может звучать как кучка обезьян, прыгающих на спущенном резиновом плоту - трели, скрипы, свист и щелчки.
Связанный контент
- Вот как дельфины видят людей с эхолокацией
Эти существа оттачивали эту какофонию в течение миллионов лет, чтобы выжить в своем водном мире. Как дельфины, так и зубатые киты могут использовать возвращающуюся стаккато из своих щелчков с наибольшей частотой для эхолокации, определяя размер, форму, направление и даже скорость убегающей жертвы.
Но после десятилетий исследований, как именно они производят эти высокочастотные шумы, остается неизвестным. И группа ученых указывает на сопли как на ингредиент, который дает китообразным дополнительный вес, необходимый для ультразвукового исследования.
Дельфины издают звуки различной частоты в зависимости от цели животного. Человеческий слух достигает максимума около 20 кГц, поэтому мы обычно слышим щелчки и трели дельфина, которые, как считается, используются для общения. Но при эхолокации дельфины увеличивают частоту до ультразвукового диапазона. Staccato дельфина может работать на частоте около 100 кГц - выше, чем собака свисток.
Тем не менее, «вы не можете сделать [звук] собачьего свистка просто свистом», - говорит Аарон Тод, исследователь из Института океанографии Скриппса. Но смешайте немного соплей, и ситуация может полностью измениться.
Дельфины издают свои звуки с помощью набора полосок, заполненных жиром, называемых дорсальной бурсой, расположенных под горловиной. Эта носовая полость закрыта парой губ, которые похожи и обычно называются «обезьяньими губами», объясняет Тод, представивший гипотезу слизи на этой неделе на 171-м собрании Акустического общества Америки в Солт-Лейк-Сити, штат Юта.
Чтобы щелкнуть под водой, дельфины проталкивают воздух через эти обезьяньи губы в пустую полость под заглушенной заглушкой. «Если вы соберете свои собственные губы и сожмете их, то сделаете малиновый звук, верно?» - говорит Тод, прежде чем издаст метеоризм. «Это действительно то, что [ученые] думают, делают дельфины».
Тем не менее, как они переходят от выдувания малины к собачьим свистам, немного менее ясно и долго ускользало от ученых. Около 15 лет назад исследователи из Управления военно-морских исследований пытались и не смогли механически воссоздать эхолокационные щелчки, говорит Тод. Даже сейчас никто не смог сделать звук механически.
По словам Теда Крэнфорда (Ted Cranford), морского биолога из Университета штата Сан-Диего, военно-морской флот фактически использует небольшую группу дельфинов, чтобы использовать свое мастерство эхолокации для безопасной идентификации таких объектов, как захороненные мины. «Животные не совершают много ошибок», - говорит он. «Но искусственные гидролокаторы не безошибочны».
Таким образом, надежда заключалась в том, чтобы задействовать навыки дельфина и улучшить системы человеческих сонаров, говорит Крэнфорд, который участвовал в этом раннем проекте ONR. Именно при исследовании этих щелчков с помощью эндоскопов Крэнфорд и Тод пришли к мысли, что слизистое покрытие на губах обезьяны может быть больше, чем просто слизь.
Но на самом деле проверка того, что слизь делает с щелчком, - это совсем другая история. Звуки короткие и скорострельные. Дельфины могут генерировать сотни кликов за одну секунду. «Трудно понять процесс, который происходит так быстро», - говорит Крэнфорд.
С тех пор Крэнфорд ушел от соплей, но идея застряла в голове Тода. Используя новые технологии анализа звука, он и его сотрудники нанесли на карту стаккато взрыва и создали базовую модель, чтобы попытаться объяснить, как это происходит.
Они сломали профиль кликов дельфинов и обнаружили, что это часто происходит в двух частях. Первоначально есть удар, за которым следует кольцо. Это похоже на удар колокола молотком - молоток ударяет, чтобы произвести удар, а затем отскакивает, позволяя ему вибрировать в кольце, объясняет он.
Тем не менее, исследователи не могли производить подобный набор звуков на достаточно высокой частоте, пока они не добавили вещество высокой вязкости в свою модель. Добавление соплей к смеси уравнений толкнул звуки в ультразвуковой диапазон.
Но почему сопли имеют значение? По словам Тода, на губах обезьяны дельфина рыхлый слой кожи. Слизь, вероятно, вызывает слипание поверхностей губ. Когда губы отпускают, они делают это с треском, производя ультразвуковой звук. Используя эту модель, они также смогли объяснить некоторые различия в звуках дельфинов.
«Вы просто не можете ударить два бильярдных шара или взбить два очень сухих кусочка ткани и генерировать то, что вы [слышите] из дельфина», - говорит он. «Там должно быть что-то, что происходит в этом маленьком масштабе с какой-то рыхлой тканью и липкими соплями».
Примечательно, однако, что эта идея еще не прошла экспертную оценку, в которой проводятся строгие исследования процессов, которые позволяют другим ученым в этой области взвесить. Несмотря на это, идея интригующая, говорит Пол Нахтигаль, биолог, специализирующийся на морских млекопитающие из Гавайского института морской биологии, которые не участвовали в исследованиях.
В «акустическом шедевре» есть невероятные детали, которые отражаются как в исходящих щелчках, так и в том, как дельфины обрабатывают ответный шепот. Нахтигаль подчеркивает, что ничто не может объяснить эффектную акустическую гимнастику китообразных.
«Многие ищут серебряную пулю», - говорит он. «Они ищут одну вещь, чтобы сказать:« Я обнаружил, почему эхолокация дельфинов так фантастична - вот и все ». Но я думаю, что должно быть много, много, много «это его».
Часть проблемы, говорит Крэнфорд, заключается в том, что существа часто изучаются, сидя неподвижно в аквариуме, что является совершенно неестественным состоянием для дельфинов. Они обычно живут группами, постоянно путешествуют и двигаются. Когда они эхолоцируют, их тела сгибаются и скользят по воде.
«Чтобы упростить это - чтобы мы могли хотя бы попытаться понять, что происходит, - мы должны заставить их ... сидеть на месте», - говорит он. Но из-за этого «вы не получите полную картину. Вы получаете этот маленький, крошечный кусочек того, что они могут сделать.
«Потребуется некоторое время, чтобы разгадать все это, - говорит Крэнфорд. Но уже на протяжении десятилетий работы ученые постепенно начали дразнить сложности дельфинов - вплоть до важности их соплей.
