Пение птиц оказалось сходно с человеческим

Физический механизм генерации звуков, который используют птицы при пении, идентичен тому, который используют люди — хотя органы, в которых эта генерация происходит, совершенно разные. К такому выводу пришли исследователи из Университета Южной Дании в статье, опубликованной в Nature Communications.

Объектом исследования стал препарированный сиринкс нескольких видов птиц. Так называется орган, располагающийся у птиц в месте соединения двух легочных бронхов в трахею. Давно известно, что звукоизвлечение у этих животных происходит за счет колебаний эластичных участков стенок воздушных путей — такие участки, не зафиксированные хрящями, располагаются на концах обоих бронхов. Благодаря этому, кстати, птицы могут одновременно издавать звуки двух разных тонов.

Хотя анатомия сиринкса давно известна, до сих пор ученым не удавалось заснять сам процесс звукогенерации, который в нем происходит. Авторы новой статьи сконструировали систему, в которой извлеченный у птицы препарат сиринкса мог работать почти как внутри живой птицы: в специальном боксе поддерживались необходимая влажность и температура, а у поступающего по бронхам воздуха можно было точно регулировать давление. Специальная подсветка позволяла видеть происходящие внутри сиринса колебания и записывать их на высокоскоростную камеру.

Ученые работали с сиринксами шести очень разных птиц: от пятнадцатиграммовой зебровой амадины до страуса. Как оказалось, у всех исследованных птиц сиринкс работает одинаково и почти идентично тому, как работают голосовые связки человека. А именно: давление воздуха, поступающего по бронхам, приводит к возникновению автоколебаний эластичных складок, которые то закрывают, то открывают собой воздушный проход. Пульсация давления в трахее, которая из-за этого возникает, и является тем звуком, который мы слышим. При том, что органы не гомологичны друг другу и расположены в совершенно разных точках воздушного пути, физический принцип звукоизвлечения у птиц и людей оказывается одинаковым.

В биологии такой механизм звукоизвлечения описывает миоэластическо-аэродинамическая теория (MEAD), которая пока справедлива для всех наземных позвоночных. Не так давно ее удалось подтвердить для слонов — ученые (используя подобную же систему ex vivo) показали, что для генерации инфразвуков хоботные используют обычные голосовые связки. С другой стороны, так делают не все млекопитающие: например, коалы для генерации некоторых звуков используют велярные складки. Впрочем, эти колебания также описываются MEAD-теорией — в отличие, например, от тока аистов или стрекота цикад.

Александр Ершов