Акулы прислушиваются к звукам океана с удивительно большого расстояния

Фото из открытых источников

Акулы способны улавливать низкочастотные звуки на расстоянии сотен метров, что позволяет получить новые сведения о том, как они слышат и ориентируются в океане. Результаты исследования были опубликованы в журнале Integrative Organismal Biology.

Акулы часто плавают там, где зрение не позволяет увидеть многого впереди. Звук распространяется дальше и может передавать информацию о добыче, хищниках и других животных.

На один вопрос было сложно ответить: на каком расстоянии акула может услышать звук и определить, откуда он доносится?

Исследования с участием свободно плавающих черноплавниковых акул показывают, что эта способность распространяется далеко за пределы области вблизи источника звука.

Известно, что акулы сильно реагируют на низкочастотные звуки, то есть на более глубокие звуки, создаваемые медленными вибрациями. Однако отсутствовали четкие данные о том, на каком расстоянии дикие акулы могут реагировать.

Подводный звук изменяется по мере распространения. Вблизи источника, в ближнем акустическом поле, движение частиц или движение частиц воды выражены сильно, тогда как на большем расстоянии изменения давления, вызванные звуком, становятся более значимыми.

Многие костистые рыбы используют наполненный газом плавательный пузырь для обнаружения изменений давления. У акул этот орган отсутствует, поэтому обнаружение звуков на расстоянии объяснить сложнее.

Команда работала с черноплавниковыми акулами, или Carcharhinus limbatus , у берегов юго-восточной Флориды, где группы акул собираются в сезон.

«Их многочисленность и доступность позволили нам наблюдать за ними сверху, не нарушая их естественное поведение, а также создавать контролируемые подводные звуки», — сказал ведущий автор исследования профессор Стивен Кадзиура из Флоридского Атлантического университета.

Лодка стояла на якоре на глубине от 2 до 5 метров. Динамик отплыл от лодки на расстояние от 13 до 19 метров, уменьшив влияние лодки.

Команда воспроизводила звуки в трех низкочастотных диапазонах: от 100 до 200 герц, от 200 до 400 герц и от 400 до 800 герц. Герц измеряет количество звуковых колебаний в секунду.

Они также использовали контрольный звук частотой 10 000 герц, выходящий за пределы известного диапазона слышимости акул. Экспериментальные звуки были интенсивными, поскольку целью было вызвать явную реакцию испуга.

Дрон снял акул с высоты примерно от 40 до 50 метров над водой. Подводные микрофоны, называемые гидрофонами, измеряли, как ослабевают звуки с расстоянием, а видео отслеживало направление движения каждой акулы.

Акулы реагировали на все три низкочастотных диапазона, но ни разу не отреагировали на контрольный сигнал. 

В ходе 209 экспериментальных предъявлений акулы реагировали на сигналы частотой от 100 до 200 герц в 81,9% случаев, от 200 до 400 герц в 87,0% случаев и от 400 до 800 герц в 71,1% случаев.

Когда акулы отреагировали, они внезапно развернулись и быстро уплыли от источника звука. Средний угол их поворота составлял от 67 до 77 градусов, при этом явных различий между тремя диапазонами звучания не наблюдалось.

Наибольшая реакция наблюдалась на расстоянии 243 футов (74 метра) от динамика. Акулы реагировали на звуки во всех диапазонах, начиная как минимум с расстояния около 62 метров.

Профессор Кадзиура заявил, что многие реакции происходят за пределами ближнего акустического поля.

«Особенно интересным это открытие делает то, что акулы реагировали на звуки, выходящие за пределы ближнего акустического поля, где звук ведет себя иначе, чем вблизи источника», — сказал Кадзиура. «Это говорит о том, что они обнаруживают движение частиц, связанное со звуком, даже на значительных расстояниях от источника — то, что нам ранее не удавалось продемонстрировать у свободно плавающих акул».

Примерно 71,5 процента из 165 наблюдавшихся ответов произошли в дальней акустической зоне.

Акулы реагировали на более низкие частоты при более слабом уровне звука. В среднем, уровень шума в диапазоне от 100 до 200 герц превышал пиковый уровень фонового шума примерно на 16 децибел, по сравнению с примерно 45 децибелами в диапазоне от 400 до 800 герц.

Они также реагировали с большего среднего расстояния в двух нижних диапазонах, чем в диапазоне от 400 до 800 герц. Однако среднее расстояние реакции не сильно отличалось между диапазонами от 100 до 200 герц и от 200 до 400 герц.

Эти значения не являются точными порогами слуха. В эксперименте измерялась четкая реакция на внезапные, интенсивные звуки, а не на самый слабый звук, который может услышать акула.

Одно из возможных объяснений связано с частью внутреннего уха акулы, называемой макулой несовершенной (macula neglecta), которая содержит сенсорные волосковые клетки, реагирующие на движение и вибрации.

Авторы предполагают, что это может помочь черноплавниковым акулам обнаруживать слабое движение частиц на больших расстояниях, но эксперимент этого не доказал.

«Океан — это акустическая среда, и акулы, очевидно, настроены на неё способами, которые мы только начинаем понимать», — сказал Кадзиура. «Способность обнаруживать звуки на расстоянии сотен метров и реагировать на них дает этим хищникам важный источник информации об окружающей среде. Следующий вопрос заключается в том, как их сенсорная система позволяет им улавливать и интерпретировать эти отдаленные звуки».

Исследовательская группа измеряла звуковое давление, а не само движение частиц, поэтому точный механизм слуха до сих пор неизвестен.

Эксперименты в резервуарах могут быть сложными, поскольку звук отражается от стенок и создает перекрывающиеся сигналы.

«Попытки проводить эксперименты по изучению слуха в резервуаре приводят к тому, что звук отражается от стен, вызывая сложные и запутанные сигналы — это как находиться в доме зеркал», — сказала соавтор исследования Кэролайн Салливан. «Именно поэтому так важно проводить подобные эксперименты в океане с дикими акулами, чтобы получить естественную реакцию».

Полевой подход все еще имел ограничения. Часть звуковой энергии выходила за пределы заданного частотного диапазона, и команда не смогла напрямую измерить движение частиц у акул.

Результаты показывают, что свободно плавающие черноперые акулы способны демонстрировать сильную направленную реакцию на низкочастотные звуки в дальней акустической зоне. Они также реагировали на более низкие частоты при более низких уровнях звука и с больших средних расстояний, чем на самый высокий диапазон звуков.

Данная работа не доказывает, какая именно часть внутреннего уха воспринимает эти отдаленные сигналы. Это также не означает, что обычные звуки океана всегда заставляют акул убегать, поскольку команда использовала резкие, интенсивные звуки, чтобы вызвать явную реакцию отдергивания. Следующий шаг — понять, как сенсорная система акулы обнаруживает и интерпретирует звуки, исходящие издалека.