Ученые раскрыли секрет, как тюлени слышат и в воздухе, и под водой
Тюлени, морские львы и моржи принадлежат к немногим млекопитающим, уверенно чувствующим себя и на суше, и в воде. Это касается не только передвижений, но и слуха: они могут воспринимать звуки в двух средах, акустические свойства которых кардинально различаются. До сих пор оставалось загадкой, как это удается ластоногим. Биологи предложили ответ, проследив историю формирования уникальной слуховой системы этих животных на протяжении десятков миллионов лет.
Переход к жизни в воде — серьезная проблема для наземных млекопитающих. Скорость распространения звука в ней почти в 4,5 раза выше, чем в воздухе, а плотность примерно в 800 раз больше. Из-за этого привычный механизм передачи звуковых колебаний через наружное и среднее ухо становится значительно менее эффективным. Большинство морских млекопитающих решили эту проблему радикально: китообразные практически утратили наружный слуховой проход и воспринимают звук совершенно иным способом.
Ластоногие тюлени, морские львы и моржи пошли по другому эволюционному пути. Они ежедневно перемещаются между сушей и водой, поэтому должны одинаково хорошо слышать в обеих средах.
Чтобы понять, как возникла эта способность, международная исследовательская группа, возглавляемая сотрудниками Музея естественной истории в Лондоне (Великобритания) и Школы биологических наук при Университете Монаша в Австралии, изучила строение среднего уха у 119 современных и ископаемых видов хищных млекопитающих, включая представителей всех трех современных семейств ластоногих. Ученые выполнили компьютерную томографию, трехмерную реконструкцию костей черепа и провели сравнительный эволюционный анализ. Так удалось проследить изменения слухового аппарата от наземных предков до современных морских животных.
О результатах исследователи рассказали в статье для журнала Proceedings of the Royal Society B. Особое внимание уделили барабанной полости среднего уха и мягким тканям, окружающим ее. Как выяснилось, именно эта область сыграла ключевую роль в появлении «амфибийного слуха» — способности эффективно воспринимать звуки и под водой, и в воздухе.
Авторы новой научной работы показали, что у предков современных ластоногих постепенно сформировалась особая кавернозная ткань, окружающая элементы среднего уха. Она представляет собой густую сеть сосудистых полостей, способных быстро наполняться кровью. При погружении животного в воду такая ткань компенсирует изменение давления и одновременно меняет механические свойства слуховой системы, позволяя значительно эффективнее передавать звуковые колебания в воде, объяснили ученые.
Эволюция шла поэтапно. Вероятно, самые древние родственники ластоногих слышали под водой значительно хуже современных видов. Лишь после перехода к морскому образу жизни строение среднего уха начало быстро меняться. Причем разные группы животных совершенствовали его независимо друг от друга.
Исследователи пришли к выводу, что настоящие тюлени (Phocidae) и ушастые тюлени (Otariidae), к которым относятся морские львы и котики, независимо выработали сходные решения одной задачи. Несмотря на различия в строении черепа, обе эволюционные линии приобрели механизмы, которые позволяют эффективно задействовать слух сразу в двух средах. Это считается одним из ярчайших примеров конвергентной эволюции у морских млекопитающих.
Кроме того, биологи выяснили, каким был слух у древних представителей этой группы. Расчеты показали, что ранние ластоногие, вероятно, обладали промежуточными характеристиками: уже могли воспринимать звуки под водой, но еще сохраняли многие особенности слухового аппарата наземных хищников. По мере дальнейшей адаптации к морской среде чувствительность подводного слуха усиливалась, хотя животным приходилось искать компромисс между эффективной передачей звука и защитой внутреннего уха от высокого давления и громких подводных шумов.
Результаты этого исследования, по мнению его авторов, помогают объяснить не только происхождение уникального слуха ластоногих, но и общие закономерности эволюции органов чувств. Освоение новой среды обитания далеко не всегда требует полной перестройки организма — иногда достаточно сравнительно небольших анатомических изменений, которые позволяют существующим структурам выполнять сразу несколько функций.
Конечно, предложенный механизм требует экспериментальной проверки. Хотя морфологический и эволюционный анализ показал связь строения среднего уха с особенностями слуха ластоногих, физиологические измерения помогут окончательно подтвердить, как именно кавернозная ткань изменяет передачу звука во время погружения.
Telegram 
Дзен 
VK Качественное дошкольное образование закладывает прочный фундамент успехов на долгие годы вперёд — вплоть до выпускного класса. Двадцатилетнее исследование показало, что дети, которые в возрасте четырех лет перед поступлением в школу посещали бесплатные государственные подготовительные классы, учатся существенно лучше сверстников, посещавших обычные детские сады с упором на простой присмотр или оставшихся на домашнем воспитании.
Молодая женщина, возвращения которой из мертвых местное общество, по-видимому, сильно опасалось, имела скандинавские корни и поэтому могла считаться чужестранкой, предположили авторы нового исследования. Ученые также смогли установить много других интересных подробностей о жизни и смерти девушки.
Эксперимент физиков из ЦЕРН позволил рассмотреть поведение глюонов внутри атомных ядер с беспрецедентной точностью. При сверхвысоких плотностях эти элементарные частицы переставали размножаться и начинали объединяться. Это помогло найти подтверждение теории «глюонного насыщения», а не принятого «ядерного затенения» для определенного диапазона сверхвысоких энергий.
Американская компания Firebird официально запустила в городе Раздан крупный центр обработки данных и фабрику искусственного интеллекта. На сегодняшний день это самый масштабный технологический хаб подобного уровня в СНГ, а после завершения всех этапов строительства он войдет в пятерку самых мощных вычислительных кластеров в мире.
Эксперимент физиков из ЦЕРН позволил рассмотреть поведение глюонов внутри атомных ядер с беспрецедентной точностью. При сверхвысоких плотностях эти элементарные частицы переставали размножаться и начинали объединяться. Это помогло найти подтверждение теории «глюонного насыщения», а не принятого «ядерного затенения» для определенного диапазона сверхвысоких энергий.
Со стороны профессия летчика-испытателя часто выглядит как череда опасных полетов, требующих бесстрашия и способности мгновенно импровизировать. В действительности ее основу составляют методика, дисциплина, технические знания и умение честно рассказать о каждой особенности машины. Его задача — не просто поднять самолет в воздух, но и понять, насколько точно он выполняет команды, предсказуемо ли ведет себя на сложных режимах и какие изменения необходимо внести в конструкцию или систему управления.
Долгое время считалось, что до прихода европейцев тропические леса Амазонии были заселены сравнительно плохо. Однако выяснилось, что плотная растительность скрывает большинство следов древних обществ. С помощью воздушного лазерного сканирования ученые обнаружили сотни неизвестных земляных сооружений и предположили, что около двух тысяч лет назад население юго-западной части Амазонии могло достигать трех миллионов человек.
Американская компания Firebird официально запустила в городе Раздан крупный центр обработки данных и фабрику искусственного интеллекта. На сегодняшний день это самый масштабный технологический хаб подобного уровня в СНГ, а после завершения всех этапов строительства он войдет в пятерку самых мощных вычислительных кластеров в мире.
Очереди на заправках стали привычным явлением в России, а на фоне информационного вакуума от властей о конкретных показателях производства бензина в июне население вынуждено ориентироваться на слухи. Все это выглядит довольно странно, но есть нюанс: скорее всего, кризис уже начинает выдыхаться. Как именно мы это выяснили?
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии