В брачный период грызуны поют друг другу ультразвуковые «любовные» песни. Новое исследование ученых из Кембриджского университета показывает, что животные производят эти звуки с помощью механизма, который характерен для реактивных двигателей.
Мыши, крысы и другие грызуны используют ультразвуковую вокализацию для различных взаимодействий, например для привлечения самок или защиты территории. Изменения в вокализации исследуются не только зоологами, но и медиками, которые используют грызунов в качестве лабораторных животных. Мыши могут выступать в качестве ценной живой модели таких поведенческих расстройств как аутизм, и изменения вокализации являются одним важных маркеров, по которым ученые следят за развитием болезни. Однако до сих пор механизм генерации грызунами ультразвука не был до конца ясен, поэтому ученые не могли определить границы того, насколько наблюдающиеся изменения в вокализации контролируются нервной системой, а насколько — законами акустики.
На сегодняшний день относительно механизма возникновения ультразвука у грызунов существует две основные гипотезы. Согласно одной из них, при «пении» мышей и крыс происходит колебание только верхних слоев голосовых связок, что во многом напоминает фальцет у человека. Вторая гипотеза состоит в том, что ультразвук может возникать таким же образом, как это происходит в свистке чайника: за счет вихрей струи, проходящей сквозь два со-ориентированных отверстия. И тогда в роли «свистка» должно было выступать гортанное отверстие.
Чтобы проверить справедливость той или иной гипотезы, исследователи использовали высокочастотную камеру, способную запечатлевать до ста тысяч кадров в секунду. С ее помощью авторы проследили за работой препаратов голосовых связок, извлеченных из 17 мышей. Извлеченные трахея и гортань были подключены к специальному аппарату, контролировавшему проходящий по ним поток воздуха.
Изучив полученные материалы, исследователи пришли к выводу, что обе предложенные ими гипотезы неверны. Оказалось, что на самом деле звук возникает при столкновении струи воздуха с плоской поверхностью стенки гортани. Мыши пропускают тонкую воздушную струю из трахеи ко внутренней стенке гортани, вследствие чего возникает резонанс и рождается ультразвуковой свист. В частности, оказался задействован щитовидный хрящ, удаление которого привело к исчезновению способности «петь» в ультразвуковом диапазоне. По словам ученых, похожий процесс наблюдается в реактивных двигателях при вертикальном взлете или посадке, когда реактивная струя ударяется в плоскость стартовой площадки. Высота издаваемого звука при этом зависит не только от скорости потока, но и от расстояния между соплом и плоскостью.
Недавно исследователям удалось услышать «любовные» песни рифовых рыб-ласточек. Звук, который самец издает, когда ухаживает за самками или отгоняет соперников от гнезда, отдаленно напоминает скрежет стеклоочистителей по сухому стеклу. Ученые предполагают, что рыбы могли научиться издавать этот звук, чтобы отличать особей своего вида от других.
Кристина Уласович