Новое исследование предполагает, что сложные песни животных имеют схожие структурные закономерности с человеческим языком, что может облегчать их изучение китами.
Группа ученых обнаружила, что сложные песни горбатых китов, которые могут передаваться от одной популяции к другой, следуют языковой модели, схожей с человеческой.
Английский язык полон замечательных слов: от «анемона» и «полярного сияния» до «зенита» и «зодиака».
Но это слова для особых случаев, которые скупо вкрапляются в письмо и разговор. Слова, которые чаще всего используются, короткие и обыденные. И они следуют замечательному статистическому правилу, которое универсально для всех человеческих языков: самое распространенное слово, которое в английском языке — «the», используется примерно в два раза чаще, чем второе по частоте слово («of» в английском языке), в три раза чаще, чем третье по частоте слово («and»), и так далее.
Международная междисциплинарная группа ученых обнаружила , что сложные песни горбатых китов, которые могут быстро распространяться от одной популяции к другой, следуют одному и тому же правилу, известному как закон Ципфа.
Ученые осторожно отмечают, что пение китов не эквивалентно человеческому языку. Но результаты, как они утверждают, предполагают, что формы голосовой коммуникации, которые являются сложными и культурно передаваемыми, могут иметь общие структурные свойства.
«Мы ожидаем, что они будут развиваться так, чтобы их было легко изучать», — сказал Саймон Кирби, эксперт по эволюции языка в Эдинбургском университете и автор нового исследования. Результаты были опубликованы в четверг в журнале Science.
«Мы думаем о языке как о культурно развивающейся системе, которая по сути должна передаваться ее носителями, то есть людьми», — добавил доктор Кирби. «Что особенно приятно для меня, так это то, что та же логика, по-видимому, потенциально применима и к пению китов».
Закон Ципфа, названный в честь лингвиста Джорджа Кингсли Ципфа, гласит, что в любом языке частота слова обратно пропорциональна его рангу.
До сих пор ведутся жаркие споры о том, почему существует эта закономерность и насколько она значима. Но некоторые исследования показывают, что такое неравномерное распределение слов может сделать изучение языка более простым .
Если эти распределения слов развились, потому что они помогали обучению, ученые могли бы также ожидать найти похожие закономерности в других сложных, культурно передаваемых системах коммуникации. «И песня китов — это отличное место для поиска», — сказал Инбал Арнон, эксперт по усвоению языка в Еврейском университете и автор нового исследования.
Самцы горбатых китов поют длинные, сложные песни, которые состоят из множества звуков, связанных вместе в повторяющиеся фразы и темы. Все самцы китов в определенной популяции горбатых китов поют одну и ту же песню, но эта песня со временем меняется — иногда постепенно, а иногда все сразу .
«У нас происходят песенные революции, и это происходит, когда песня привносится из соседней популяции», — говорит Эллен Гарланд, эксперт по песням горбатых китов в Университете Сент-Эндрюса и автор новой статьи. «Так что тип песни появляется, а затем он полностью берет верх».
Как именно это происходит, остается загадкой, и исследователи песен китов сталкиваются с проблемой, с которой исследователи человеческого языка не сталкиваются: они не являются носителями языка.
Поэтому первой задачей ученых было разделить песни на значимые единицы, определив, где заканчивается одно «слово» и начинается другое. Для этого они использовали количественный подход, вдохновленный человеческими младенцами. Исследования показывают, что младенцы используют базовые статистические рассуждения для определения отдельных слов в непрерывном потоке человеческой речи; слоги, которые встречаются вместе, скорее всего, являются частью одного и того же слова.
Исследователи преобразовали песни горбатых китов, записанные в течение восьми лет в водах вокруг Новой Каледонии, в длинные последовательности основных звуковых элементов, включая различные типы скрипов, хрюканья, свистов, стонов и стонов. Затем они определили «подпоследовательности» звуков, которые часто встречались вместе — например, короткий восходящий свист, за которым следовал писк — и могли быть примерно аналогичны слову.
Частота использования этих подпоследовательностей соответствовала закону Ципфа, обнаружили исследователи. Например, в 2010 году стон-стон-стон был наиболее распространенной подпоследовательностью, появляясь примерно в два раза чаще, чем следующая по частоте последовательность, которая представляла собой стон, за которым следовали три восходящих крика. Наиболее часто используемые подпоследовательности также были, как правило, короче более редких.
Спектрограмма записи песни кита 2017 года.
Люди и горбатые киты не являются близкими родственниками, и песня китов не несет того же семантического значения, что и человеческий язык, сказала доктор Гарланд. Но обе системы коммуникации передаются культурно, усваиваются от других членов сообщества и передаются из поколения в поколение. «Так что это действительно указывает на решающую роль обучения и передачи в возникновении структуры», - сказала она.
Шейн Джеро, морской биолог, не принимавший участия в исследовании, сказал, что он нашел исследование «элегантным» и убедительным. Результаты повышают вероятность того, что лингвистические законы, полученные в результате исследований человеческого общения, на самом деле могут быть более широкими биологическими принципами, сказал он.
«Тот факт, что они, возможно, обобщаются, если мы знаем достаточно и изучаем достаточно долго, тогда это действительно интересно», — сказал доктор Джеро, который является ученым-резидентом в Университете Карлтона. «Всякий раз, когда мы смотрим глубже и слушаем дольше, мы обнаруживаем интересную сложность».
Действительно, следующим шагом будет определение того, распространяется ли это явление на других животных с похожими системами коммуникации.
«Мы должны найти эти статистические свойства в любой культурно переданной системе последовательной сигнализации», — сказал доктор Арнон. «Итак, у нас есть летучие мыши, на которых можно посмотреть, у нас есть певчие птицы, на которых можно посмотреть, у нас есть слоны, может быть, на которых можно посмотреть».
Результаты совпадают с другой статьей, опубликованной на этой неделе, в которой было установлено, что вокализации, производимые 11 видами дельфинов и китов, следуют одному из правил эффективности, наблюдаемых в человеческом языке. Правило, известное как закон Менцерата, гласит, что чем длиннее становится последовательность, тем короче, как правило, становятся ее отдельные компоненты; например, длинные предложения, как правило, имеют более короткие слова.
Исследование, опубликованное в журнале Science Advances в среду, задокументировало ту же закономерность у различных китообразных, включая горбатых китов, которые издают мелодичные песни; кашалотов, которые издают последовательности щелчков ; и дельфинов-афалин, которые известны своим свистом.
«Независимо от того, для чего используются их вокализации, все они, похоже, пытаются общаться настолько эффективно, насколько это возможно», — сказал Мейсон Янгблад, научный сотрудник Университета Стоуни-Брук и автор исследования.
Эта закономерность, которая также была задокументирована у птиц и нечеловекообразных приматов, могла возникнуть в ходе эволюции как способ снижения затрат на общение.
«Такие вещи, как пение птиц и пение китов, очень трудно выучить», — сказал доктор Янгблад. «А когда вы поете, это очень энергетически затратно. Это может привлечь внимание хищников. И поэтому можно было бы ожидать, что системы коммуникации будут развиваться, чтобы сократить эти затраты везде, где это возможно».