Звуки, издаваемые зубатыми китами под водой

Механизм издавания звуков и особенности их восприятия дельфинами

Как известно, все млекопитающие для производства звуков в той или иной степени используют голосовые связки. Считалось что китообразные их не имеют. Это утверждение, подтвержденное авторитетом анатомов прошлого века совсем неожиданно оказалось заблуждением. В настоящее время убедительно доказано наличие в гортани афалины четко выраженной голосовой связки. Она не рудиментарна, но тем не менее ее функционирование по аналогии с таковой у наземных млекопитающих мало вероятно. Таким образом, приходится допустить, что способы производства звуковых сигналов у китообразных существенно отличаются от таковых у сухопутных животных.

Зубатые и усатые китообразные резко различаются по строению дыхательной системы в целом. Единственное сходство сводится к тому что дыхательное отверстие у тех и других находится на самой высокой части головы, практически на темени. На этом сходство и заканчивается: у зубатых китов дыхательные пути образуют обособленную систему, а у усатых, как и у остальных млекопитающих они пересекаются в глотке с пищеводным путем, то есть разделение их временное осуществляемое с помощью надглоточного хряща. Наконец все зубатые киты имеют сложную систему воздухоносных полостей - "мешков", примыкающих к надчерепным носовым проходам. У усатых китов такие мешки отсутствуют, но зато у них имеется своеобразный гортанный мешок. Столь резкому различию строения дыхательной системы усатых и зубатых китов вполне соответствует и значительное различие издаваемых ими звуков. Забегая вперед, отметим, что усатые киты производят длительные, очень низкочастотные звуки, которые совершенно не похожи на сигналы зубатых китов.

Дельфин с открытой пастью, выпрашивающий рыбу
118. Дельфин с открытой пастью, выпрашивающий рыбу. Фото А. И. Константинова.

У зубатых китообразных наружное дыхательное отверстие, то есть ноздря или дыхало, расположенное в верхней части головы, имеет полулунную форму и замыкается плотным кожно-мышечным клапаном, предохраняя дыхательную систему от попадания воды. Задняя стенка носового прохода примыкает к круто поднимающимся вверх носовым и лобным костям черепа. Спереди она окружена мягкими тканями лобного выступа, или жировой подушки, или мелона. Это крайне характерное образование, в большей или меньшей степени развитое у всех зубатых китообразных, действительно состоит в основном из специфической жировой ткани, сухожилий, мышц и нервных волокон. Оно располагается на далеко вытянутых вперед парных межчелюстных и верхнечелюстных костях, которые служат для него основанием и вместе с тем образуют столь характерный для зубатых китов рострум, который на черепе напоминает клюв крупной птицы или вымерших птеродактилей.

Схема излучающего и звукопроводящего аппаратов дельфина
119. Схема излучающего и звукопроводящего аппаратов дельфина. Звуки возникают в воздушных мешках носового прохода: вестибулярных (1а), трубчатых (1б) и предчелюстных (1в). Роль фокусирующей линзы в звукоизлучающем аппарате дельфина играет жировая лобная подушка (2), а рефлектора - вогнутый наподобие чаши череп (3). Нижняя челюсть (4) животного способствует проведению высокочастотных звуков в его ухо (5). Излучаемые дельфином звуковые волны показаны пунктиром; они направлены на предмет лоцирования - рыбу. Отраженные от рыбы звуковые волны показаны сплошными линиями.

Сразу за наружным клапаном, замыкающим дыхало, в толще лобного выступа располагается первая пара воздушных полостей, или мешков,- это вестибулярные мешки. Ниже находится вторая пара мешков - трубчатые, каждый из которых имеет вид трубки в форме полуэллипса, охватывающей наружный носовой проход слева и справа. Напротив входа в трубчатые мешки на передней стенке носового прохода имеются два внутренних клапана. Непосредственно под ними располагается третья пара мешков - предчелюстные мешки.

После выдоха-вдоха животного его дыхало закрывается клапаном. При этом сразу же происходит некоторое сокращение грудных мышц и диафрагмы, за счет чего повышается давление воздуха в замкнутой воздухоносной системе. Это повышение давления создает условия для наполнения и расправления всех мешков наружного носового прохода. Лишь после этого происходит перекрывание воздухоносных путей с помощью специальных клапанов, отчего в них создается несколько участков, характеризующихся разным давлением. Перепад давления между этими участками, а также повышение давления внутри мешков за счет сокращения мышц стенок мешков обеспечивают возможность тонкой регулировки пропускания, точнее пережимания воздуха из одного мешка в другой.

Исследования последних лет показали, что предчелюстные мешки - всего лишь резервуары, которые функционируют как выравниватели давления воздуха, поступающего из легких, и как резонаторы для свистовых сигналов, производимых гортанью. Когда дельфин свистит, часто из его дыхала поднимаются струйки пузырьков воздуха, что позволяет предположить производство свистов пневматическим путем.

Строение мышц вестибулярных мешков свидетельствует о том, что они явно предназначены для быстрого самоопорожнения, а не для создания звуков. Последние, вероятно, возникают в трубчатых мешках, которые, по-видимому, могут являться источником не только лоцирующих щелчков, но также свистов и коммуникативных щелчков.

Однако существуют и другие мнения по вопросу образования щелчков у дельфинов. Исходя из того обстоятельства, что их носовые мешки располагаются как раз над двумя мышечными сфинктерами, то есть зажимами, плотно обтягивающими костные носовые проходы, ряд исследователей предполагают, что трение мышц сфинктеров о края костных носовых проходов и может создавать щелчок. То есть он возникает примерно так же, как скрип, когда на доске пишут мелом.