Автор: Кудрявцев В.И.Статей: 2БиоакустикаБИОАКУСТИКААвторы: В.И. КудрявцевБИОАКУСТИКА (от био... и акустика), науч. направление, предметом изучения которого являются биологич. и физич. процессы, связанные с излучением и восприятием звуковых волн в мире живых существ, роль звуков в их жизни и эволюционном развитии. Офиц. признание получила в 1956 на Междунар. биоакустич. конгрессе (США). Б. анализирует параметры, информац. содержание, механизмы генерации и восприятия звуков, акустич. сигнализацию и ориентацию животных, влияние звуков на их поведение, изучает природу акустич. сигнала, строение звуковоспроизводящих и звуковоспринимающих органов, механизмы и способы обработки биоакустич. информации, помехоустойчивость восприятия и др. Она связана с морфологией и физиологией слуха и голоса, этологией. Развитию Б. способствовало совершенствование акустич. техники, проникновение в биологию физич. и математич. методов, необходимость решения множества практич. задач. Биоакустич. исследования помогают решать вопросы, связанные с происхождением животных, их систематикой, эволюцией систем звуковой связи, с возникновением голоса и речи человека. В зависимости от объектов исследования выделяют акустику беспозвоночных, земноводных и пресмыкающихся, птиц, водных животных, млекопитающих и человека. Среди беспозвоночных наиболее совершенная акустич. система у насекомых, среди позвоночных - у птиц, дельфинов и человека. В исследованиях по Б. используются разнообразные приёмы - от простых наблюдений до сложных электрофизиологич. методов. Механизмы генерации звуков живыми организмами отличаются большим разнообразием. Различают механические звуки, создаваемые трением разных частей тела (фрикционный, или стридуляционный, механизм), вибрацией специализир. мембран (тимбальный механизм у цикад), крыльев и связанных с ними структур (жуки), пропусканием воздуха через соответствующие отверстия (пневматич. механизм), ударами разл. частей тела по субстрату (ударные механизмы у пауков, многоножек и др. насекомых), и настоящие голосовые. У рыб помимо стридуляционных описан также гидродинамич. механизм, связанный с газовым обменом и плавательным пузырём. Особенностью акустич. аппарата птиц является наличие двух гортаней - верхней и нижней, причём гл. роль в образовании звуков принадлежит последней, имеющей два (нередко четыре) работающих независимо друг от друга вибратора; трахея используется в качестве резонатора. Акустич. аппарат млекопитающих развивается на основе верхней гортани, внутри которой расположены голосовые связки. Характер звучания, программы пульсации связок и голосовой щели, как правило, видоспецифичны. Издаваемые животным звуки характеризуют его эмоциональное и физиологич. состояние. Весьма разнообразны системы восприятия звука у разных животных, хотя строгого соответствия системам, излучающим звуки, нет (см. Слух). Наиболее совершенное общение при помощи звуков наблюдается у человека. Акустич. основа языка речи та же самая, что и у звукового языка эмоций, которым предки человека владели задолго до того, как научились логической речи. Для характеристики биоакустич. систем используются частотные диапазоны генерации и восприятия звуков, разрешающая способность воспринимающих систем, дальность восприятия и т. д. Частотный диапазон у мн. видов насекомых варьирует от нескольких герц до десятков килогерц. В голосе птиц обнаружены ультразвуковые частоты, не воспринимаемые ухом человека (до 50 кГц). Звуки, издаваемые некоторыми видами птиц, целиком лежат в ультразвуковом диапазоне. Плацентарные млекопитающие воспринимают ультразвуки до частот 100-200 кГц, многие - в диапазоне 35-100 кГц, человек - до частот 200-225 кГц, но лишь при контактном воздействии через кости черепа. Большое внимание Б. уделяет исследованию способностей животных к акустич. оценке пространственного расположения объектов и ориентации. Ночные бабочки могут избегать нападения летучих мышей благодаря способности к восприятию издаваемых ими акустич. импульсов на расстоянии до 30 м; самки кузнечиков отыскивают стрекочущих самцов на расстоянии 20-30 м. Наиболее развитой пассивной локационной системой обладают филины, ушастые совы, неясыть и др. совообразные. Они слышат слабые мышиные писки или шуршание листьев, производимое их лапками, на расстоянии до 140 м и с большой точностью определяют направление на источник звука. Некоторые виды животных способны к эхолокации. Напр., акустич. эхолокационные системы южноамериканского козодоя, стрижей саланганов и представителей некоторых семейств летучих мышей обеспечивают грубую пространственную ориентацию, дельфины же способны к настоящему «звуковидению» - тонкому и точному анализу пространства. Практич. значение Б. связано в осн. с поиском средств управления поведением животных (напр., отпугивание птиц с помощью звуков, издаваемых хищниками или имитирующих крики бедствия, на аэродромах или с.-х. плантациях, привлечение в спец. ловушки самок вредных и опасных насекомых имитацией звуков, издаваемых самцами). Создание карт биозвучания моря позволяет ориентироваться при поиске рыбы и морского зверя. По характеру издаваемых звуков можно судить о состоянии пчелиных семей, степени заражённости насекомыми зернохранилищ или запасов древесных материалов. См. также Биогидроакустика. Литература Лит.: Ильичев В.Д. Биоакустика птиц. М., 1972; Романенко Е.В. Физические основы биоакустики. М., 1974; Айрапетьянц Э. Ш., Константинов А.И. Эхолокация в природе. 2-е изд. Л., 1974; Биоакустика. М., 1975; Жантиев Р.Д. Биоакустика насекомых. М., 1981; Никольский А.А. Звуковые сигналы млекопитающих в эволюционном процессе. М., 1984; Константин ов А. И., Мовчан В.Н. Звуки в жизни зверей. Л., 1985; Морозов В.П. Занимательная биоакустика. 2-е изд. М., 1987; Сагалович Б.М. Слуховое восприятие ультразвука. М., 1988. БиогидроакустикаБИОГИДРОАКУСТИКААвторы: В.И. КудрявцевБИОГИДРОАКУСТИКА, биологическая гидроакустика (от био…, гидро… и акустика), раздел биоакустики, изучает состав, механизмы воспроизведения и восприятия звуков водными животными, влияние звуковых полей на их поведение и состояние. Первые исследования в области Б. были проведены Э. Вебером в 1820. Как науч. направление Б. начала формироваться в период 2-й мировой войны в связи с массовым применением технич. средств гидроакустики - шумопеленгования, гидролокации, связи и т. д. Тогда была обнаружена способность мн. водных организмов (рыб, млекопитающих, ракообразных) издавать звуки. Они оказались столь разнообразными и интенсивными, что создавали помехи гидроакустич. аппаратуре, маскировали шумы подводных лодок и даже приводили к взрывам акустич. мин. Потребовались данные о спектральном составе звуков, их структуре, интенсивности, звуковом давлении, сезонных и суточных вариациях биошумовых полей, периодов времени их макс. проявления в разл. районах Мирового ок. в связи со скоплениями животных. К кон. 1960-х гг. определились осн. объекты исследования: рыбы (в осн. для решения рыбохозяйственных задач), водные млекопитающие и беспозвоночные. Рыбы генерируют звуки гл. обр. трением разл. частей тела (стридуляционный механизм), некоторые рыбы - с помощью плавательного пузыря. Эти звуки разнообразны и видоспецифичны, играют важную роль как во внутривидовых, так и межвидовых отношениях, меняются с возрастом, в разл. периоды их биологич. циклов (размножение, нагул, зимовка), при изменении освещённости в течение суток. Они могут издаваться намеренно (сигналы агрессии, охраны территории, опасности, оборонительные, нерестовые, опознавательные) и непроизвольно (в процессе питания, движения и т. д.). Рыбы могут определять направление на источник звука, по крайней мере, в ближних пределах. Система восприятия звука у рыб включает внутреннее ухо, реагирующее на давление акустич. волн (чувствительность у большинства рыб находится в диапазоне частот 300-800 Гц), и механорецепторы боковой линии, улавливающие вибрацию воды и низкочастотные (от инфразвуковых до 50-600 Гц) смещения частиц в акустич. волне в ближнем поле источника. Получены данные, свидетельствующие о способности некоторых видов рыб воспринимать ультразвуки. Зубатые киты используют звуки для внутри- и межвидовой коммуникации. Они воспринимают и воспроизводят звуки частотой от 15-50 Гц до 30-320 кГц. Акустич. системы дельфинов могут функционировать одновременно в двух частотных диапазонах: высокочастотном, узконаправленном для эхолокации, и низкочастотном для общения и сигнализации, а также для прослушивания окружающей обстановки. У афалины, напр., диапазон частот для коммуникации 0,07-30 кГц, а для эхолокации - 20-170 кГц. Формированию направленного излучения и приёма звуков у зубатых китов способствуют своеобразный акустич. рефлектор, образованный носовой и лобной костями черепа, и жировая подушка, играющая роль линзы для фокусировки акустич. луча. Самым большим эхолокатором (до 5 м), способным оглушать жертву, обладают кашалоты. Дельфины издают импульсные, свистовые и комплексные импульсно-свистовые звуки. Первые используются для эхолокации, с помощью которой они могут оценить не только внешний вид, но и структуру предмета, находить объекты в мягком грунте, остальные - гл. обр. для сигнализации и связи. Макс. акустическая чувствительность дельфинов в 100 (у косаток почти в 300) раз выше, а частотный диапазон в 10 и более раз шире, чем у человека. Разнообразие элементарных звуковых сигналов, а главное, число всевозможных комбинаций отд. элементов у дельфинов существенно больше, чем у птиц. Усатые киты используют звуки лишь для общения. Они характеризуются большим разнообразием звучания по тембру, силе, частоте. «Пение» горбачей, напр., удивительно мелодично. Акустика водных беспозвоночных изучена мало. Спектр большинства звуков, издаваемых ракообразными и моллюсками, захватывает и ультразвуковой диапазон (до 50 кГц). Кальмары издают серию звуков продолжительностью до 40 с при питании и оборонительном поведении. Мощным звуковым импульсом раки альфеусы способны оглушить добычу. Б. имеет важное значение в разведке объектов промысла и охране рыбных запасов, аквакультуре рыб, для оценки физиологич. состояния и контроля сезонных биологич. циклов у рыб, для совершенствования технич. средств лова. Изучается возможность использования звуков для управления поведением рыб, для создания их концентраций, предотвращения выхода из орудия лова или привлечения к нему, отпугивания от разл. гидротехнич. сооружений. С этой целью имитируются биологически значимые звуки (питания, опасности и др.), вырабатываются рефлексы привлечения рыб к требуемому месту при подаче определённого сигнала и т. д. Большой интерес к Б. проявляют военно-морские ведомства, занимающиеся шумопеленгацией океанич. бентоса. Литература Лит.: Романенко Е.В. Физические основы биоакустики. М., 1974; Дубровский Н.А. Эхолокация у дельфинов. Л., 1975; Шишкова Е.В. Физические основы промысловой гидроакустики. М., 1977; Протасов В.Р. Поведение рыб. М., 1978; Поведение и биоакустика дельфинов. М., 1987; Popper A. N., Carlson T. J. Application of sound and other stimuli to control fish behaviour // Transactions of the American Fisheries Society. 1998. Vol. 127. № 5. |
 |