Эксперимент с гортанью мертвого слона помог наконец-то установить механизм, которым эти большие животные извлекают звуки. Из двух основных гипотез звукоизвлечения слонов — аналог человеческого голоса или аналог кошачьего мурлыкания — победила первая.
Африканские слоны известны своей способностью переговариваться с сородичами как вблизи, так и на расстояниях до нескольких километров. Делают они это при помощи так называемого инфразвука — звука слишком низкого, чтобы его различило человеческое ухо. Это область очень низкочастотных колебаний — менее 20 Гц.
Новое исследование, опубликованное в журнале Science, показало, что механизм звукоизвлечения низких звуков у слонов в целом такой же, как и у людей, и у большинства млекопитающих.
Установить механизм «трубного гласа» удалось очень интересным образом: ученые воссоздали производимые слонами низкие звуки, воспользовавшись гортанью недавно умершего слона.
Эксперимент провел Кристиан Хербст из Университета Вены совместно с коллегами из Германии, Австрии и США.
«Звуковые волны слонов называют инфразвуком, поскольку их частота слишком мала, чтобы их могло различать человеческое ухо. От этих звуков мы различаем только гармоники, побочные кратные частоты. Например, если слон издает звук с частотой в 10 Гц, мы воспримем из него звук с частотой 20,30, 40 Гц и т.д. Но эти высокие овертона обычно гораздо ниже по амплитуде», — объясняет особенности восприятия звука Хербст.
До сих пор ученые не могли понять, как именно слон издает такие низкие звуки.
Среди гипотез было прерывистое сокращение мышц (как при кошачьем мурлыканьи), а также вибрации голосовых связок под потоком воздуха из легких (так возникает человеческий голос). Разрешить проблему помогла естественная смерть слона в берлинском зоопарке. Погибшее животное дало ученым ценный материал для изучения звукоизвлечения.
Зоологи вырезали гортань слона и заморозили ее в течение нескольких часов после смерти животного. Затем ее перевезли в специализированную лабораторию на Факультете когнитивной биологии Университета Вены, где было проведено детальное исследование, которое возглавил Текумсех Фитч, один из авторов работы.
Эксперимент состоял в следующем: ученые имитировали работу легких животного, продувая управляемый поток теплого влажного воздуха через гортань (голосовые связки были приведены в состояние готовности к извлечению звуков).
Таким образом, исследователям удалось добиться от извлеченных из организма связок детального воспроизведения инфразвука, издаваемого слонами.
Тот факт, что этот эксперимент удалось провести в лаборатории, показывает, что для общения животные все-таки используют «миоэластический аэродинамический» механизм для общения между собой, то есть они извлекают звук так же, как и люди.
Если бы они трубили «методом мурлыки», автономное воспроизведение звука было бы невозможным, так как периодические сокращения мышц нуждаются в сигналах из головного мозга.
Скорее всего, этот механизм воспроизведения звука широко распространен среди млекопитающих. Известно, что именно так работает ультразвуковой «эхолот» летучих мышей, теперь к списку присоединен инфразвук слонов. Таким образом, колебания голосовых связок могут производить звуки с крайне широким диапазоном частот у животных с очень разным размером тела.
