30.03.2017

О чем поют киты? Французский исследователь — об изучении «языка» китов и дельфинов

Однажды специалист по биоакустике и машинному обучению из Тулонского университета Эрве Глотен попробовал послушать «безмолвие океана». Океан оказался совсем не безмолвным, море было еще «шумнее», а от трескотни обитателей рек было просто некуда деваться. Эта тема так увлекла исследователя, что он основал международный исследовательский проект SABIOD (Scaled Acoustic BIODiversity platform). Уже 15 лет Эрве и его команда исследуют голоса подводных обитателей и стараются понять, как они живут, на какие темы общаются, а еще — как на их мир влияет человек.


Кошки-мышки на глубине

Для морских обитателей звук – это и способ общения, и средство ориентации в пространстве. Они находят дорогу, анализируя отражение звука от разных предметов. Так же они находят других животных – и своих сородичей, и добычу, говорит Эрве Глотен.


Эхолокация у дельфинов: так дельфины ориентируются в пространстве с помощью звуков. Записано командой Эрве Глотена в национальном парке Пор-Кро (Port-Cros — Лазурный берег, Франция)

— Подводная охота похожа на игру в кошки-мышки. Задача кашалотов и других охотников – понять, где находится добыча, и не выдать при этом своего местоположения. Как правило, у добычи просто не хватает времени, чтобы сориентироваться. Но она пытается перехватить звуковой сигнал, который посылает кит. Можно сказать, добыча становится подводным хакером – перехватывает информацию, которая ей не предназначается. Это ее единственный шанс на спасение.


О чем поют киты?

По характеру звуков ученые могут определить, что делают обитатели глубин: охотятся, общаются, ищут себе пару или ухаживают за детенышами. Ученые могут идентифицировать каждого животного и понять, с кем оно общается и что делает. Это новое научное направление – «этоакустика» (ethoacoustics), то есть изучение поведения животного по звукам, которые оно издает.

Команда профессора Глотена составляет словари «китовьего» языка. Они уже выделили около 70 разных видов звуков, которые киты издают в разных ситуациях. Неудивительно, что позывные меняются в зависимости от вида, но даже в пределах одного вида бывают разные «диалекты». Например, чилийские кашалоты звучат не совсем так, как средиземноморские, но всегда можно понять, что это именно кашалот, уверяет исследователь.




Так называемая «песня» горбатого кита. Записано в Индийском океане

Команда SABIOD предполагает, что при помощи звуков кашалоты даже могут «трогать» друг друга. Спектр звуков, которые они издают и улавливают, гораздо шире, чем у человека. Кашалоты, живущие в одной группе, посылают друг другу очень сильные и низкочастотные звуки, которые проникают в их ткани. Для человека это неприятно (или, по крайней мере, непривычно), а вот кашалоты таким образом выражают друг другу теплые чувства.

 

Зеркало в чаще

Эрве Глотен и его коллеги записывают звуки самых разных обитателей фауны — от насекомых до огромных синих китов. Но подводные обитатели остаются любимыми «исполнителями» профессора.

— В основном китообразных исследовали визуально – снимали под водой или наблюдали, как они выходят на поверхность. А мы полагаемся на тот инструмент, который они сами используют – на звук.

Для записи исследователи используют особую акустическую систему «Ясон» (Jason), которую они разработали сами. Перед началом эксперимента ее настраивают, чтобы записывались звуки определенной частоты – так можно узнать о жизни определенного вида, например, кашалотов или амазонских дельфинов. У прибора есть еще ряд специальных приспособлений, таких как несколько разнесенных в пространстве микрофонов, которые дают объемную «картинку», и большой жесткий диск («Ясон» может работать автономно в разных режимах до 2 лет, хотя обычно запись ведется 3 месяца).

— Гидрофон должен стать частью пейзажа для животных. Когда мы только опускаем «Ясон», многие животные с ним сначала знакомятся и играют. Особенно дельфины.

Представьте, что вы идете с факелом по лесу, а где-то между деревьями спрятано зеркало. Оно отражает свет вашего факела – конечно, это привлечет ваше внимание. Для дельфина гидрофон – это то же зеркало, только отражает оно не свет, а звук. Первые минут двадцать гидрофон становится центром притяжения, дельфины плавают вокруг него, могут попробовать на вкус, но редко ломают. И когда они удостоверятся, что это не животное, они оставляют гидрофон в покое.

Впрочем, добавляет Эрве, бывали случаи, когда такие игры выходили боком для оборудования. Однажды исследование в джунглях пришлось приостановить, потому что тапир съел микрофон, а в другой раз дельфин напал на гидрофон и превратил всю умную начинку в кашу.


Слишком много шума

Несмотря на такую активную жизнь подводных обитателей, океан – спокойное место, в отличие от рек.

— Один из наших текущих проектов связан с изучением жизни речных дельфинов и других обитателей Амазонки. Там мы получаем терабайты звуковых записей за неделю. Чтобы собрать такой же объем в Средиземном море, нужно около 3 месяцев.

Тишина очень важна для активной жизни китообразных. Но сегодня по-настоящему тихих морей становится все меньше – в основном из-за развития водного транспорта.

Представьте себе, что вы постоянно находитесь в ночном клубе с громкой музыкой – в таких условиях сложно поговорить по душам. К тому же посторонние шумы (например, звук моторной лодки или ветряка) мешает китообразным ориентироваться и охотиться.

— Удивительно, но в Средиземном море все еще есть большие киты и дельфины. Хотя раньше им тут было лучше. В Атлантическом океане у берегов Франции китообразные в принципе не водятся – там слишком мелко. Но на других животных там сильно действует и трафик морских судов, и генераторы ветряной энергии, которые расположены в воде. Они очень пугают местную фауну, так как создают инфразвуки, которые отлично распространяются по воде.

Самые хорошие условия для китообразных я наблюдал в Арктических и Антарктических водах. Когда я впервые начал слушать в том месте, где должны были обитать горбатые киты, которых мы тогда исследовали, я подумал, что с системой что-то не так. Не было слышно ничего, никакого постороннего шума. Потом внезапно я услышал щелчки китов и понял, что с системой все в порядке.

На фото: Эрве Глотен (слева)


Компромисс

Чтобы сохранить китообразных в таких «густонаселенных» морях, как Средиземное, исследования Эрве очень важны. Все животные обитают на определенной территории и пользуются более или менее одинаковыми маршрутами. Одна из идей профессора состоит в изменении курсов больших судов, чтобы те не сталкивались с китами.

Ограничение скорости для моторных лодок на законодательном уровне тоже помогло бы сохранить комфортную среду обитания для китообразных Средиземного моря.


Звуки вокруг нас

Когда звук записан, начинается самое интересное – обработка больших данных. И это не только составление «словарей». Благодаря «объемному» звуку ученые могут создать трехмерную модель того подводного участка, который они исследовали, и реконструировать те траектории, по которым двигались животные.

Систему записи и анализа звука, разработанную учеными, можно применять не только для изучения скрытого от глаз мира. В городской жизни она тоже может пригодиться. Тот же принцип можно использовать, чтобы составлять карту движения машин в городе, отслеживать движение дронов в небе или предотвращать столкновения птиц с самолетами над аэродромами.