Киты-горбачи оказались способны «слышать» скорость частиц

Вокализация животных представляет интерес не только с точки зрения биологии, но и физики. В акустике звук — результат механических колебаний упругих волн в какой-либо среде. При этом у животных распознавание звука может происходить двумя способами: по давлению, которое колебания оказывают на барабанную перепонку (им пользуется человек); и напрямую — по скорости колебаний упругих волн. К скорости колебаний чувствительны, например, личинки рыб: таким образом они могут «слышать» коралловые рифы на удалении 1–2 километров.

Немногочисленные исследования также показали, что воспринимать скорость упругих волн могут киты и другие морские млекопитающие, но в этом случае, предположительно, область узнавания ограничена десятью метрами. Провести новые наблюдения долгое время мешало отсутствие в продаже нужного оборудования — высокочувствительных подводных акселерометров. Классические гидрофоны, находящиеся в свободном доступе, рассчитаны скорее на обнаружение и запись компонента давления.

Ученые из Вудхоулского океанографического института использовали с этой целью сенсор M20-PV. Устройство сочетает в себе три ортогональных акселерометра, всенаправленный гидрофон для записи скорости упругих волн и их давления и цифровой модуль с акселерометром и магнитометром. Исследование проводилось в акватории острова Мауи Гавайского архипелага. В ходе работы авторы записывали вокализацию трех горбатых китов (Megaptera novaeangliae) на расстоянии 20–200 метров. Продолжительность записей составила пять, десять и 20 минут.

Результаты показали, что во всех сделанных записях есть высокоскоростные колебания упругих волн (частиц). Средняя амплитуда сигнала была значительной и составила -103,9 децибела на метр в секунду при общем давлении вокализации 137,4 децибела на микропаскаль. Дрейф судна, на борту которого находился коллектив, и местоположение сенсора были сопоставимы с системными изменениями показателей: от -120,1 до 87,9 децибела на метр в секунду и от 120,3 до 156,7 децибела на микропаскаль для скорости колебания и давления соответственно. Корреляция между давлением и скоростью частиц оказалась значимой (коэффициент детерминации r² = 0,79).

При этом качество регистрируемой скорости колебаний не страдало на большом расстоянии. Это позволяет предположить, что киты могут использовать этот компонент вокализации на значительно превосходящих дистанциях (компонент давления передается у горбачей более чем на пять километров). Амплитуда сигналов незначительно изменялась в зависимости от угла места и чуть больше в зависимости от азимута (повышалась при 50–80 градусах). На направление движения китов во время вокализации также влияли посторонние шумы. По мнению авторов, совпадение амплитуды вокализации с амплитудой шума может дезориентировать животных.

«Многие антропогенные звуки в океане являются низкочастотными, и их уровень удваивается каждые десять лет. Их источники — корабли, буровые установки по добыче газа и нефти. Мы, люди, слышим в воде недостаточно хорошо, но эта проблема может быть очень актуальна для морских животных», — сообщил соавтор работы Аран Муни (Aran Mooney).