Ложные косатки используют «акустическое прищуривание» для точного нацеливания на добычу
В мутных глубинах океана зрение бесполезно, поэтому зубатые киты и дельфины (одонтоцеты) полагаются на эхолокацию для точного обнаружения добычи. Как объясняет Лора Клёппер из Гавайского университета, одонтоцеты производят характерные щелчки эхолокации в носовых структурах во лбу и проецируют их через заполненную жиром акустическую линзу — дыню.
Хотя всегда предполагалось, что животные используют дыню для фокусировки звука, это никогда не проверялось напрямую. Клёппер и её научный руководитель Пол Нахтигал решили исследовать этот вопрос на примере ложных косаток. Их открытие опубликовано в The Journal of Experimental Biology.
Эксперимент с косаткой Киной
Исследователи работали с ложной косаткой по имени Кина из программы исследования морских млекопитающих Гавайского университета. Кина была обучена распознавать с помощью эхолокации цилиндр с толщиной стенок 6.35 мм. При обнаружении целевого цилиндра она нажимала на кнопку и получала рыбную награду. При предъявлении других цилиндров (с иной толщиной стенок) она должна была оставаться неподвижной.
Для тестов были выбраны два цилиндра:
- С толстыми стенками (7.163 мм), который Кина легко отличала от целевого.
- Со стенками 6.553 мм, который было сложнее отличить от целевого (6.35 мм).
В течение нескольких недель команда случайным образом предъявляла Кине цилиндры на расстоянии от 2.5 до 7 м, фиксируя её успешность и записывая поперечную площадь её эхолокационных щелчков с помощью массива гидрофонов между ней и мишенью.
Статистический анализ и открытие
Поскольку ширина акустического луча зависит от частоты звука, возник вопрос: изменение ширины луча — это результат фокусировки или просто физика акустики? Статистик Меган Донахью помогла учесть естественную связь между площадью луча и частотой.
После корректировки данных выяснилось, что эхолокационный луч Кины становился шире, когда:
- ей было сложнее различить цилиндры 6.553 мм и 6.35 мм;
- цилиндры находились на большем расстоянии.
Это означало, что косатка «прищуривалась», адаптируя размер луча к сложности задачи.
Механизм фокусировки
Парадоксально, но луч казался шире у гидрофонов именно потому, что массив располагался близко к животному. Когда Клёппер проследила путь акустических лучей, стало ясно: лучи, которые казались самыми широкими у гидрофонов, были сфокусированы дальше всего. А самые узкие лучи фокусировались на ближайших объектах.
Значение открытия
Это первое исследование, которое экспериментально показало дифференциальную фокусировку эхолокационного луча в зависимости от условий цели и задачи. Теперь учёные хотят выяснить, используют ли аналогичную стратегию фокусировки другие виды зубатых китов.