Как из горлышка, что тоньше пальца, изливается столь мощный водопад песни? (Пабло Неруда)
Совсем скоро мы после долгого зимнего перерыва вновь услышим песни зяблика, белобровика, певчего дрозда и горихвостки. А зеленушки, снегири, урагусы, пухляки, поползни, лазоревки даже в наших суровых краях поют уже сейчас.
Птичья песня разносится порой очень далеко, а поют многие из пернатых созданий так громко, что люди порой жалуются, что их песни не дают им спать по ночам или рано утром. Как же такие маленькие создания могут издавать столь громкие звуки? Как птица может петь без перерыва много минут, не переводя дыхания?
Уникальный музыкальный инструмент птиц называется сиринкс, и большинство птиц издают звуки, выдыхая воздух через этот двухкомпонентный голосовой аппарат. Он получил свое название в честь нимфы, которую древнегреческий бог Пан превратил в свирель.
Сиринкс находится глубоко в птичьей груди, там, где трахея разделяется надвое, обеспечивая воздухом бронхи. С появлением МРТ и микрокомпьютерной томографии ученым удалось воссоздать трехмерное изображение этого органа в действии.
Сиринкс состоит из тонких хрящевых стенок и двух мембран, которые под действием потока воздуха вибрируют с высокой скоростью, создавая два независимых источника звука. Самые музыкально одаренные из птиц умеют вибрировать этими мембранами по отдельности, издавая одновременно два разных тона — низкочастотный слева, высокочастотный — справа. Они научились менять громкость и частоту каждого звука с поразительной скоростью.
В анимации ниже визуализирован фрагмент песни американского лесного дрозда.
Одна из причин, по которой многие птицы могут петь так громко, заключается в том, что, несмотря на их небольшой размер, почти весь воздух, который они выдыхают, используется сиринксом. Для сравнения, люди используют только около 2 процентов воздуха, который выдыхают, для производства звука. Если бы мы могли использовать воздух как птицы, то усилители звука были бы не нужны — голос обычного человека мог бы долетать до последнего ряда огромного стадиона.
Сложная структура сиринкса управляется крошечными, но мощными мышцами. Некоторые птицы, например скворцы, могут расслаблять и сокращать эти мышцы со скоростью более чем в сто раз быстрее, чем моргают наши глаза. Поэтому наше ухо не в состоянии услышать все ноты в пении некоторых птиц — наш мозг и уши просто не поспевают за такой скоростью.
Чем лучше развиты мышцы сиринкса, тем более сложные песни могут петь птицы.
Но есть и нечто более удивительное.
Во-первых, сиринкс — это уникальный орган, которого нет больше ни у одного живого организма. Это редкий пример эволюционной новизны — сиринкс развился только у птиц, и больше ни у кого. Нет ничего, что выглядело бы как сиринкс в каких-либо родственных группах животных у позвоночных.
У рептилий, амфибий и млекопитающих есть гортань, голосовой аппарат в верхней части горла, который защищает дыхательные пути. Складки тканей — голосовые связки — также могут вибрировать, позволяя людям говорить, собакам — лаять, а кошкам — мяукать. Гортань есть и у птиц, но песни они исполняют только с помощью сиринкса.
Самая древний из известных сиринксов принадлежит окаменелости птицы Vegavis iaai, возраст которой составляет около 67 миллионов лет — примерно в то же время сформировались все современные группы птиц. Асимметричная форма сиринкса указывает на то, что Vegavis iaai мог издавать гудящие звуки через два источника звука в правой и левой частях органа.
Во-вторых — своим поразительно сложным песням птицы учатся так же, как люди учатся говорить. Если у молодой птицы нет учителя, ее песня либо вообще не будет похожа на оригинал, либо будет представлять собой бледную недоразвитую версию видовой песни.