Учёные использовали ракетный сканер для изучения слуха китов

Исследователи впервые провели компьютерную томографию (КТ) всего тела малого полосатика, используя сканер, разработанный для ракет. Комбинируя результаты КТ с созданными на заказ инструментами компьютерного моделирования, учёные смоделировали, как киты слышат звуки, издаваемые другими китами или антропогенными источниками, такими как корабельные винты.

Для моделирования использовался суперкомпьютер и метод конечных элементов (FEM), который объединил данные о плотности тканей из КТ-сканов с измерениями их эластичности.

«Наши методы позволяют смоделировать биомеханические процессы восприятия звука и оценить аудиограмму [кривую слуха] кита, используя детали анатомической геометрии», — заявил ведущий исследователь Тед В. Крэнфорд, PhD.

Звуковые открытия

Исследовательская группа впервые предсказала аудиограммы для двух видов усатых китов: финвала и малого полосатика. Моделирование также показало, что череп усатых китов является частью механизма восприятия низкочастотных звуков.

Кроме того, модели предполагают, что малые полосатики лучше всего слышат низкочастотные звуки, приходящие прямо спереди. Это указывает на наличие у китов направленного слуха.

Слух для обнаружения хищников

Результаты проливают свет на эволюцию слуха малых полосатиков для восприятия важных звуков, например, издаваемых косатками — их основным хищником.

Модель предсказала чувствительность слуха малого полосатика в диапазоне 10–40 кГц. «Эта дополнительная чувствительность на высоких частотах может указывать на защитную осведомлённость о звуках косаток», — отметил Крэнфорд.

У финвала подобной чувствительности к высоким частотам не обнаружено. Финвалы значительно крупнее и реже становятся добычей косаток.

Уникальные методы для уникального объекта

КТ-сканирование было проведено на 11-футовом (около 3.3 м) детёныше малого полосатика, найденном выброшенным на берег в Мэриленде в 2012 году. Сканирование заняло более двух лет ожидания в очереди на использование промышленного КТ-сканера для твёрдотопливных ракетных двигателей.

Понимание шума в океане

Крупные усатые киты общаются с помощью низкочастотных вокализаций. Антропогенные звуки от кораблей могут создавать помехи, что вызывает опасения за здоровье уязвимых видов.

«По некоторым оценкам, уровень низкочастотного антропогенного шума в мировом океане удваивается каждое десятилетие на протяжении последних пяти десятилетий», — сказал Крэнфорд. Понимание того, как морские позвоночные воспринимают низкочастотный звук, крайне важно для оценки потенциального воздействия шума и эффективности мер по его снижению.

Ранее команда использовала аналогичные методы для моделирования слуха у финвалов, дельфинов и мелких рыб.