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 Процессы, сопровождающие жизнь черных дыр, интересуют не только теоретиков. Ученые уже знают, что энергия и частицы могут покидать черные дыры и теперь работают над способами эту энергию использовать.
Ученые РГУ нефти и газа (НИУ) имени И. М. Губкина разработали синтетическое масло для газопоршневых двигателей, позволяющее снизить расход топливного метана на семь процентов. Продукт разработан в целях импортозамещения в сфере энергетики. Разработка открывает новые возможности распределенной энергетики на Крайнем Севере, Дальнем Востоке и других территориях без центральных сетей.
До сих пор астрономы открывали атмосферы преимущественно у крупных экзопланет — горячих юпитеров, субнептунов и мини-нептунов. У потенциально пригодных для жизни миров, находящихся в зоне обитаемости, наличие газовой оболочки подтвердить не получалось. Теперь это удалось сделать команде американских ученых. Они получили первые убедительные свидетельства существования атмосферы у суперземли LHS 1140 b, расположенной приблизительно в 48 световых годах от Солнца. Открытие показало, что относительно небольшие экзопланеты возле красных карликов способны долгое время сохранять газовые оболочки, несмотря на активность своих звезд.
Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Ученые выяснили, почему интервальное голодание для многих оказывается эффективнее обычных диет. Исследование показало, что ограничение времени для приема пищи избавляет худеющего от изнуряющего ощущения жесткого контроля и при этом позволяет сбросить ровно столько же, сколько при скрупулезном подсчете калорий.
Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
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