Ученые объяснили, как слоны общаются за 10 километров
Слоны умеют переговариваться на расстоянии до пяти километров, издавая звуки, которые разносятся по воздуху. Но есть у них и второй канал связи — сейсмические волны, бегущие прямо по земле. Такие вибрации поднимаются от ступней через ноги и дальше через кости черепа попадают напрямую во внутреннее ухо — это называют костной проводимостью звука, и таким способом слоны улавливают сигналы на расстоянии 10 километров и больше. Исследование, опубликованное в журнале Frontiers in Audiology and Otology, впервые объясняет, почему у слонов этот механизм работает настолько эффективно — и дело, судя по всему, в размере уха и одной особой мышце.
При чем тут AirPods
«Устройства для слухового канала вроде AirPods могут раздражать нас именно потому, что мы слышим звуки, порожденные собственным телом, громче обычного — например, во время ходьбы или пережевывания пищи», — объясняет старший автор исследования доктор Сунил Пурия, доцент отделения отоларингологии Гарвардской медицинской школы
По его словам, слоны, похоже, обращают эту особенность себе на пользу — способность произвольно закрывать слуховой проход помогает им в общении на дальние расстояния. Как показало исследование, костная проводимость у слонов значительно лучше работает благодаря более крупным структурам среднего уха, а возможно, еще и усиливается за счет добровольного закрытия слухового канала.
Как проверяли слух умерших слонов
Для эксперимента ученые использовали височные кости — часть черепа, где расположено среднее и внутреннее ухо. Образцы брали у умерших слонов и у доноров-людей. Кости прикрепляли к устройству, создающему вибрации, имитирующие звук, который проходит через тело прямо в череп. С помощью лазерного луча измеряли, насколько сильно смещаются крошечные отражающие метки, закрепленные на косточках среднего уха, в ответ на низко- и высокочастотную стимуляцию. Слуховой проход на время опыта закрывали мягкой поролоновой пробкой.
Косточки среднего уха у слонов колебались эффективнее всего на частоте около 400 герц, тогда как у людей пик приходился на частоту около 1,2 килогерца. На частотах ниже этих значений стремечко — маленькая косточка среднего уха, передающая вибрации во внутреннее ухо — у слонов двигалось в три-четыре раза сильнее, чем у людей. Большая амплитуда движения сама по себе не означает более острый слух, но она означает, что больше вибраций доходит до улитки — части внутреннего уха, где колебания звуковой волны превращаются в нервные сигналы.
Ранние исследования уже показывали, что слоны лучше воспринимают низкочастотные звуки через воздух, так что логично было ожидать похожего преимущества и для звуков, идущих через кость.
«Хотя мы и подозревали нечто подобное, судя по поведению слонов в дикой природе и их реакции на вибрации, было очень приятно наглядно показать, что у слонов действительно превосходный слух за счет костной проводимости», — говорит первый автор исследования доктор Кейтлин О'Коннелл-Родвелл
Почему слоны так хорошо слышат низкие частоты
Причина, скорее всего, чисто анатомическая. Косточки среднего уха у слонов в девять раз тяжелее, а барабанные перепонки в семь раз крупнее, чем у людей. У большинства млекопитающих размер внутренних органов вообще пропорционален размеру тела — так что среднее ухо слона устроено не по-особому, оно попросту крупнее человеческого.
«Благодаря размеру уха слоны лучше передают низкочастотные звуки к улитке. А собственно специализация возникает уже в самой улитке, которая приспосабливается к такому усиленному сигналу и генерирует нервные импульсы, которые мозг может использовать и интерпретировать для общения», — поясняет Пурия.
Способность слонов произвольно закрывать слуховой проход — то, чего лишены люди, — может дополнительно усиливать этот и без того острый низкочастотный слух. Авторы предполагают, что при восприятии звуков на частоте около 200 герц и ниже слоны сокращаютую мышцу, закрывающую слуховой проход, — получается эффект, похожий на то, как человек вставляет в уши беруши или внутриканальные наушники.
«Слоны издают инфразвуковые вокализации в диапазоне 10–20 герц. По нашим оценкам, способность закрывать слуховой проход может усиливать костную проводимость слонов вплоть до 30 раз при восприятии таких инфразвуковых частот, — уточняет Пурия. — Впрочем, точная величина усиления будет зависеть от того, насколько сильно мышца перекрывает объем слухового прохода», — объясняет О'Коннелл-Родвелл.
