Учёные из Атлантического университета Флориды провели исследование, посвящённое слуху чернопёрых акул (Carcharhinus limbatus). В ходе эксперимента специалисты использовали подводный динамик, дрон и наблюдали за дикими акулами, свободно плавающими в прибрежных водах. Выяснилось, что эти хищницы способны улавливать звуки с внушительного расстояния и резко менять направление движения, удаляясь от источника шума, даже если он находится почти в 75 метрах.
Результаты работы опубликованы в журнале Integrative Organismal Biology. Это первое количественное подтверждение того, что свободно плавающие акулы могут обнаруживать звуки в дальней акустической зоне и ориентироваться по ним. Полученные данные проливают свет на одно из базовых чувств акул, которое до сих пор оставалось слабо изученным.
Чернопёрые акулы оказались удобным объектом для эксперимента, поскольку они предсказуемо собираются у юго-восточного побережья Флориды. Каждую зиму большое количество этих рыб скапливается вдоль берега округа Палм-Бич, а небольшие группы встречаются там круглый год. Прозрачная мелкая вода позволяла учёным наблюдать за отдельными особями сверху, не мешая их естественному поведению. «Их многочисленность и доступность позволили нам наблюдать за ними сверху, не нарушая их естественного поведения, и при этом подавать контролируемые подводные звуки», — приводит слова старшего автора исследования, профессора биологических наук Стивена Кадзиуры пресс-служба университета.
Тесты проводились в мелководных прибрежных зонах округа Палм-Бич. После того как лодку закрепляли на якоре, в воду опускали подводный динамик и позволяли ему дрейфовать по течению на расстояние до 19 метров от судна. Такая схема снижала вероятность того, что сама лодка повлияет на поведение акул. Команда воспроизводила три группы низкочастотных сигналов: от 100 до 200 герц, от 200 до 400 герц и от 400 до 800 герц. Дополнительно использовался контрольный звук частотой 10 килогерц, который лежит за пределами известного диапазона слуха акул. Звуки подавались достаточно громко, чтобы вызвать реакцию испуга, а не привлечь животных к динамику.
С помощью откалиброванных гидрофонов исследователи измеряли уровень звука в разных точках, что позволяло определить, что именно слышала каждая акула в момент реакции. Одновременно дрон, летавший на высоте 40–50 метров над водой, фиксировал перемещения свободно плавающих акул как во время экспериментальных, так и во время контрольных звуков. Затем записи анализировались покадрово, чтобы установить расстояние от каждой акулы до динамика и то, насколько резко менялось направление её движения. Акулы реагировали на все три диапазона низких частот, но никак не отзывались на контрольный сигнал в 10 килогерц. Они обнаруживали низкочастотные звуки с расстояния до 74 метров (243 фута), что значительно превышает показатели, зафиксированные ранее для свободно плавающих акул. Не менее важно и то, что животные часто совершали быстрые повороты в сторону от динамика. Такое поведение говорит о том, что они не просто улавливали наличие звука, но и могли определить, откуда он исходит. Более 70% зафиксированных реакций пришлось на дальнюю акустическую зону. Кроме того, акулы оказались наиболее чувствительны к низкочастотным звукам, которые они улавливали с большего расстояния и при меньшем уровне громкости.
«Особенно интересно то, что акулы реагировали на звуки за пределами ближней акустической зоны, где звук ведёт себя иначе, чем вблизи источника, — отметил Кадзиура. — Это позволяет предположить, что они улавливают движение частиц, связанное со звуком, даже на значительном удалении от источника, — то, что нам ранее не удавалось продемонстрировать на свободно плавающих акулах». Полученный результат особенно примечателен тем, что у акул отсутствует наполненный газом плавательный пузырь, который есть у многих костистых рыб и помогает им воспринимать звуковое давление. Считается, что акулы полагаются в основном на внутреннее ухо, включая специализированную сенсорную структуру — macula neglecta, которая может помогать им улавливать движение и вибрации, возникающие при распространении звука в воде. Исследование также показало, почему изучение слуха акул в океане даёт сведения, которые трудно получить в лабораторных резервуарах: в них звук многократно отражается от стен, создавая сложные акустические картины, из-за чего реакцию животного труднее интерпретировать. «Попытки проводить эксперименты по слуху в резервуаре приводят к тому, что звук отражается от стен и создаёт сложные и запутанные сигналы — это как оказаться в комнате смеха. Именно поэтому так важно проводить такие эксперименты в океане с дикими акулами, чтобы получить естественную реакцию», — пояснила ведущий автор работы Кэролайн Салливан, выполнявшая это исследование в рамках магистерской программы по биологическим наукам. Соавтором выступил Эдмунд Герштейн, директор по исследованиям Колледжа науки имени Чарльза Э. Шмидта.
Полученные данные позволяют предположить, что звук может снабжать акул полезной информацией о событиях, происходящих на расстоянии сотен футов, задолго до того, как эти животные или объекты попадут в поле зрения. Теперь учёные хотят точнее понять, как сенсорная система акул улавливает и обрабатывает такие далёкие акустические сигналы. «Океан — это акустическая среда, и акулы явно настроены на неё так, как мы только начинаем понимать, — сказал Кадзиура. — Способность улавливать звуки с расстояния в сотни футов и реагировать на них даёт этим хищникам важный источник информации об окружающем мире. Следующий вопрос — как их сенсорная система позволяет им воспринимать и интерпретировать эти далёкие звуки». Работа была поддержана Фондом Колгана, грант которому получил Кадзиура, и Национальным фондом спасения морских черепах, грант которому получила Салливан.