Об этом мало кто задумывался, но с момента возникновения жизни на Земле, а это произошло 3,7 млрд лет назад, в течение большей части её истории единственными звуками были шум ветра, дождя и прибоя. Биосфера нашей планеты безмолвствовала.
Лишь 250 млн лет назад, когда появились предки современных цикад, сверчков и кузнечиков, Земля наполнилась первыми живыми звуками. Для их воспроизведения у этих организмов существуют специализированные тимбальные органы, которые находятся в нижней стороне заднегруди и никак не связаны с потоком воздуха, используемого для дыхания. В 2011 году группа китайских учёных под руководством Джун-Джи Гу установила, что древние насекомые могли генерировать звуки частотой 6,4 кГц, это приблизительно на одну октаву выше, чем максимально высокая нота, когда либо записанная Мэрайей Кэри.
Спустя совсем небольшой с точки зрения эволюции период времени (всего 20 млн лет) первые звуки стали издавать и земноводные. В мире зазвучало квакание лягушек. Однако наиболее акустически разнообразными и талантливыми в эру мезозоя были... динозавры.
Лоуренс Витмер и его коллеги из Университета Огайо, используя компьютерную томографию и моделирование, выявили механизмы воспроизведения звуков у различных видов динозавров. Было установлено наличие сложных камер в черепах этих рептилий. Помимо того, что воздух, проходя через полости, обеспечивал терморегуляцию, они также выполняли функции резонаторов и способствовали рождению различных звуков. Динозавры могли гудеть, трубить или реветь.
Пожалуй, сложно найти человека, который бы не смотрел знаменитый фильм Стивена Спилберга «Парк Юрского периода». Однако последние научные данные, полученные в результате реконструкции останков, демонстрируют интересные факты. Как оказалось, звуки, издаваемые в нём динозаврами, были далеки от тех, какими они были на самом деле миллионы лет тому назад. Так, длинношеие брахиозавры, трубящие в киноленте, как слоны, в реальности практически не издавали никаких звуков вообще. Максимум на что они были способны – это шипение. По мнению Майкла Хабиба, палеонтолога и специалиста по биомеханике из Музея естественной истории Лос-Анжелеса, пересматривая этот фильм, правильнее следует представлять гудящих гадрозавров, трубящих тираннозавров и шипящих брахиозавров.
Команда Джулии Кларк из Университета штата Техас в Остине установила, что хищные динозавры, такие как Tyrannosaurus rex, издавали звуки более похожие на звуки птиц, чем млекопитающих. Однако не стоит теперь отождествлять тираннозавра с огромным гусем. Здесь имеется ввиду сам механизм генерации акустических волн – в процессе возникновения звука большее значение имеет носовая полость нежели рот, а зарождается звук глубоко в грудной клетке. Учитывая огромные размеры этого организма, его боевой клич по своей силе был бы сопоставим со всей мощностью духовой секции Лос-Анжелеского симфонического оркестра.
Настоящая акустическая революция на нашей планете началась 150 млн лет назад с появлением птиц, а точнее с возникновением у них специального звукогенерирующего органа – сиринкса, находящегося ниже гортани. Это позволило значительно увеличить резонирующую эффективность. Другими словами, с теми же энергозатратами мощность генерируемых звуков несравнимо возросла. Ещё одним преимуществом стала возможность раздельного использования воздушных потоков из левого и правого лёгкого. Певчие птицы используют одно или оба лёгких по своему выбору и таким образом демонстрируют потрясающее акустическое разнообразие.
Возвращаясь к кадрам фильма «Парк Юрского периода», в котором летающие ящеры поют, как птицы, можно с абсолютной уверенностью сказать, что это не так. Птерозавры не имели сиринкса, издаваемые ими звуки были рычанием или шипением, они могли также достаточно громко щёлкать своими огромными клювами, но никак не петь подобно птицам.
66 млн лет назад началась кайнозойская эра, и акустический мир на планете преобразился. Дельфины и летучие мыши, относящиеся к новому эволюционному классу млекопитающих, обрели способность к эхолокации – ви́дению с помощью звука. В её основе лежит испускание пучка ультразвуковых волн, которые, отражаясь от объекта, затем анализируются и дают информацию о его форме, размерах, скорости движения и расстоянии до цели. Это обеспечило огромным преимуществом летающих и водоплавающих млекопитающих в поиске добычи в темноте или мутной воде. Известно, что размеры объекта, детектируемого с помощью эхолокации, не могут быть меньше половины длины испускаемый волны, т. е. чем меньше цель, тем меньшая длина волны необходима для её определения. Поэтому животные генерируют волны в ультракоротком диапазоне от 10 до 200 кГц. Человеческое ухо способно воспринимать звуки максимум до 20 кГц, таким образом, то что мы слышим, как писк, на самом деле является басами или барионами этих животных. Так как в воде потери энергии при распространении звуковой волны меньше, водоплавающие организмы, обладающие эхолокацией, получили бо́льшие преимущества в использовании этого метода. Некоторые виды дельфинов способны распознавать объекты на расстоянии до 200 метров, в то время как для летучих мышей эта дистанция не превышает 60 – 100 м.
Что же касается слышимого диапазона звуковых волн, то максимальной мощностью обладают киты, звуки, издаваемые полуметровой гортанью которых, распространяются на сотни миль вокруг.
И, безусловно, вершиной эволюционного развития звукового общения стала речь у Homo sapiens. Это произошло благодаря как формированию собственно голосового аппарата, так и специальных отделов мозга человека разумного. Если конечно, не брать во внимание мнение инопланетян в забавном рассказе Сергея Лукьяненко «Если вы свяжетесь прямо сейчас...», которые полагали наличие на Земле единственного разумного вида, и человек к нему не относился. Это были дельфины.
Однако, помимо речи человек обладает способностью к общению и с помощью знаков. Язык жестов появился задолго до формирования речи. Согласно предположению учёных, он возник ещё у предка нашего вида, Homo erectus, примерно 1,8 млн лет назад, в то время как языковое общение стало возможным только в последние сотни тысяч лет.
Люди обладают уникальными способностями не только общаться, но и учить, обучаться и хранить знания. Несмотря на успешные попытки обучения высших приматов языку жестов, ни один из них не смог передать полученные навыки своим собратьям даже при создании всех способствующих этому возможностей. Так, шимпанзе, освоивший язык жестов в Университете Дьюка, после недели безуспешных попыток обучения этому других особей своего вида, самоизолировался от них в углу вольера и на вопрос учёных, почему же он больше не общается со своими сородичами ответил: «Потому что они насекомые».
Платформа Дзен по определённым причинам меняет алгоритмы показов. Если вы уверены, что подписаны на канал рекомендуется проверить это в связи с возможной автоматической отпиской.
Также материалы по теме «Занимательная биология»:
