Исследование: животные, такие как сверчки, используют землю для усиления звука
Когда животные «поют», сидя на земле — например, сверчки при стрекотании — их громкость и дальность распространения звука резко возрастают, вплоть до десяти раз. Этот результат исследования учёных из Университета Западного Онтарио, опубликованного в журнале PNAS, противоречит давним представлениям в области коммуникации животных, согласно которым земля считается помехой для передачи звука.
«Сверчки — отличный объект для понимания того, как эволюционирует коммуникация у животных, потому что их очень много», — сказала ведущий автор исследования Эрин Брандт. «Они распространены по всему гигантскому эволюционному древу и используют разные стратегии, чтобы максимизировать эффективность своих сигналов».
Сверчки используют крылья для издавания призывных звуков или «стрекота», чтобы привлекать партнёров. Некоторые виды, например, кузнечиковые сверчки, даже создают инструменты — акустические экраны (баффлы), выгрызая отверстия в листьях, чтобы звучать громче.
Чтобы лучше понять это явление, Брандт и команда под руководством Наташи Матре смоделировали на компьютере пение разных сверчков. Модели охватывали весь их естественный размер и диапазон частот, которые исследователи измерили по крыльям и песням более сотни видов сверчков, кропотливо собирая данные из статей, музейных образцов и онлайн-баз данных.
После установления базовых параметров учёные проверили, увеличивает ли добавление акустического инструмента (баффла) эффективность звучания наземных сверчков. Оказалось, что да — все сверчки могут извлечь пользу из баффлов.
Но если это так и использование инструментов так выгодно, почему их не применяют более 6000 видов сверчков?
«Мы предположили, что что-то в среде, где они поют, делает инструменты хорошим вариантом только для немногих видов», — сказала Брандт.
Чтобы глубже изучить вопрос, исследователи сделали свои компьютерные модели более реалистичными, добавив такие элементы, как земля и растительность. К их удивлению, они обнаружили, что когда животные поют, сидя на земле, их акустическая эффективность (громкость и дальность) может увеличиться более чем в 10 раз.
«Что мы узнаём от сверчков, так это то, что если вы маленькие и эффективно производите звук, вы можете стать чертовски громче, находясь рядом с землёй», — сказала Матре. «Не ставьте динамик на деревья. Если хотите быть громкими, поставьте его на землю, и результат будет лучше».
Изучив литературу по акустике глубже, они обнаружили, что не только сверчки могут извлечь выгоду, используя землю как усилитель. Волки, ревуны, лягушки и даже крошечные цикады издавали бы более громкие звуки, если бы интегрировали землю (или другую относительно плоскую поверхность, например, воду или ствол дерева) в свою коммуникационную стратегию.
Принцип учёта взаимосвязи между усилием при пении и звуковым выходом отсутствовал в предыдущих исследованиях акустики животных, отмечают учёные, поэтому некоторые базовые теории биоакустики, возможно, потребуется пересмотреть.
«Физика говорит, что то, что мы обнаружили у сверчков, должно быть верно для всех животных. Это исследование может заставить нас переработать учебники по коммуникации животных», — сказала Брандт.
Матре, ведущий мировой эксперт по кузнечиковым сверчкам и акустической коммуникации, также отмечает важность результатов исследования для понимания использования инструментов в животном мире.
«Существует давняя гипотеза, которая гласит, что инструменты не приносят животным большой пользы, и поэтому они редки», — сказала Матре. «Но вот исследование, где мы смогли взять инструмент и точно измерить, сколько он даёт, и действительно проверить эту гипотезу. Оказывается, они полезны, но есть больше одного способа быть громким».