Как птицы обходятся без наружных ушей
В отличие от млекопитающих, у птиц нет наружных ушных раковин. Наружные уши млекопитающих играют важную роль, помогая животному определять, с какой высоты исходит звук. Однако птицы также способны воспринимать, находится ли источник звука выше, ниже или на одном уровне с ними. Исследовательская группа из Технического университета Мюнхена (TUM) выяснила, как птицы локализуют такие звуки — для этого они используют всю свою голову. Результаты опубликованы в журнале PLOS ONE.
"Долгое время считалось, что из-за отсутствия наружных ушей птицы не могут различать звуки, приходящие с разной высоты", — объясняет Ханс А. Шнайдер с кафедры зоологии TUM. Но самка черного дрозда, например, должна уметь находить избранного самца, даже если его серенада доносится сверху.
У млекопитающих за определение вертикального направления звука отвечают наружные уши, которые благодаря своей особой структуре поглощают, отражают или преломляют звуковые волны. Но как это делают птицы?
Голова выполняет роль наружных ушей
Изучая три вида птиц — ворону, утку и курицу, — Шнайдер обнаружил, что птицы всё же способны идентифицировать звуки с разных углов по высоте. Оказалось, что их слегка овальная голова преобразует звуковые волны аналогично наружным ушам.
"Мы измерили громкость звуков, приходящих с разных углов по высоте, на уровне барабанных перепонок птиц", — рассказывает Шнайдер. Все звуки, исходящие с той же стороны, что и ухо, были одинаково громкими, независимо от высоты. Ухо на противоположной стороне головы регистрировало разную высоту гораздо точнее — в виде различий в уровне громкости.
Разная громкость выдает источник звука
Всё дело в форме птичьей головы. В зависимости от того, куда попадает звуковая волна, она отражается, поглощается или дифрагирует. Ученые обнаружили, что голова полностью экранирует звук, приходящий с определенных направлений. Другие звуковые волны проходят через голову и вызывают реакцию в противоположном ухе.
Мозг птицы определяет, сверху или снизу исходит звук, по разной громкости в обоих ушах. "Таким образом птицы определяют, откуда точно исходит боковой звук — например, на уровне глаз", — продолжает Шнайдер. "Система высокоточная: в лучшем случае птицы могут определить боковой звук в диапазоне углов по высоте от -30° до +30°".
Взаимодействие слуха и зрения улучшает ориентацию
Зачем птицам понадобилось определять высоту звука? У большинства птиц глаза расположены по бокам головы, что обеспечивает почти 360° обзора. Развив особую способность обрабатывать боковые звуки с разной высоты, они эффективно комбинируют информацию от слуха и зрения, например, для уклонения от хищников.
Некоторые хищные птицы, вроде сипухи, выработали совершенно иную стратегию. Этот вид охотится ночью, и его глаза, как у человека, направлены вперед. Лицевой диск из перьев модифицирует звук аналогично наружным ушам. Сова слышит звуки, идущие спереди, лучше, чем другие изученные Шнайдером виды птиц.
Таким образом, существует идеальное взаимодействие между слуховой и зрительной информацией, что демонстрировали и более ранние исследования. "Наши новые данные указывают в том же направлении: похоже, что комбинация зрения и слуха — важный эволюционный принцип для животных", — заключает Шнайдер.