Communicating underwater is challenging. Light and odors don't travel well, so it's hard for animals to see or smell. But sound moves about four times faster in water than in air, so in this dark environment, marine mammals often rely on vocalization to communicate.
Коммуникация под водой — непростая задача. Свет и запахи распространяются плохо, поэтому зрение и обоняние затруднены. Но звук в воде распространяется в четыре раза быстрее, чем в воздухе, так что в этой темноте морские млекопитающие часто общаются при помощи голосовых сигналов.
That's why a chorus of sounds fills the ocean. Clicks, pulses, whistles, groans, boings, cries, and trills, to name a few. But the most famous parts of this underwater symphony are the evocative melodies, or songs, composed by the world's largest mammals, whales.
Поэтому океан полон разнообразных звуков. Щелчки, пульсация, свист, скрежет, гул, рёв, трели — и это далеко не все звуки. Но наиболее яркая часть этой подводной симфонии — затейливые мелодии, или песни, в исполнении крупнейших в мире животных — китов.
Whale songs are one of the most sophisticated communication systems in the animal kingdom. Only a few species are known to sing. Blue, fin, bowhead minke whales, and of course humpback whales. These are all baleen whales which use hairy baleen plates instead of teeth to trap their prey. Meanwhile, toothed whales do use echolocation, and they and other species of baleen whales make social sounds, such as cries and whistles, to communicate. But those vocalizations lack the complexity of songs.
Песни китов представляют собой одну из сложнейших систем коммуникации в царстве животных. Лишь немногие представители этого отряда способны петь: голубые киты, финвалы, полярные киты, малые полосатики и, конечно же, горбатые киты. Все они относятся к усатым китам, имеющим щетинистые пластины вместо зубов для ловли добычи. В то же время зубатые киты пользуются эхолокацией. Они и прочие представители усатых китов используют для общения звуки, такие как рокот или свист, но их сигналы не так сложны, как песни.
So how do they do it? Land mammals like us generate sound by moving air over our vocal cords when we exhale, causing them to vibrate. Baleen whales have a U-shaped fold of tissue between their lungs and their large inflatable organs called laryngeal sacs. We don't know this for sure because it's essentially impossible to observe the internal organs of a living, singing whale, but we think that when a whale sings, muscular contractions in the throat and chest move air from the lungs across the U-fold and into the laryngeal sacs, causing the U-fold to vibrate. The resulting sound resonates in the sacs like a choir singing in a cathedral making songs loud enough to propagate up to thousands of kilometers away. Whales don't have to exhale to sing. Instead, the air is recycled back into the lungs, creating sound once more.
Так как они это делают? У наземных млекопитающих вроде нас звук порождается воздухом, который на выдохе проходит через голосовые связки, вызывая их колебания. У беззубых китов есть U-образная тканевая складка между лёгкими и большими органами для набора воздуха — гортанными мешками. Мы не знаем этого наверняка, так как совершенно невозможно наблюдать работу внутренних органов поющего кита, но мы предполагаем, что когда кит поёт, мышечные сокращения в его гортани и груди направляют воздух из лёгких через U-образную складку в гортанные мешки, вызывая её колебания. Получившийся звук резонирует в мешках, подобно пению хора в стенах собора, делая звук достаточно громким, чтобы распространить его на тысячи километров. Китам не нужно выдыхать, чтобы петь. Вместо этого, воздух повторно направляется в их лёгкие, порождая звук снова.
One reason whale songs are so fascinating is their pattern. Units, like moans, cries, and chirps are arranged in phrases. Repeated phrases are assembled into themes. Multiple themes repeated in a predictable pattern create a song. This hierarchical structure is a kind of grammar. Whale songs are extremely variable in duration, and whales can repeat them over and over. In one recorded session, a humpback whale sang for 22 hours.
Одна из причин пленительности песен китов — их структура. Из ворчания, вскриков, щебета получаются фразы. Повторяющиеся фразы образуют мотивы. Многочисленные мотивы, повторяющиеся в определённом порядке, создают песню. Эта иерархическая структура — своего рода грамматика. Длительность их песен бывает самой разной, и киты могут повторять их раз за разом. На одной из записей песня горбатого кита длилась 22 часа.
And why do they do it? We don't yet know the exact purpose, but we can speculate. Given that the singers are males and they mostly sing during the mating season, songs might be used to attract females. Or perhaps they're territorial, used to deter other males.
Но зачем они это делают? Точная цель ещё не ясна, но мы можем догадываться. Так как поющие особи — самцы, и поют они в основном во время брачного периода, можно полагать, что назначение их песен — привлекать самок. Возможно, они обозначают территорию, отпугивая других самцов.
Whales return to the same feeding and breeding grounds annually, and each discrete population has a different song. Songs evolve over time as units or phrases are added, changed, or dropped. And when males from different populations are feeding within earshot, phrases are often exchanged, maybe because new songs make them more attractive to breeding females. This is one of the fastest examples of cultural transmission, where learned behaviors are passed between unrelated individuals of the same species.
Ежегодно киты возвращаются на те же территории для кормления и спаривания, и у каждой отдельной популяции есть своя песня. Постепенно песни меняются, элементы добавляются, преобразуются или опускаются. Когда самцы из разных популяций питаются в пределах слышимости друг друга, они часто обмениваются фразами, возможно, потому что новые песни более привлекательны для самок. Это один из самых простых примеров культурной трансмиссии, в ходе которой приобретённые навыки передаются между неродственными особями одного вида.
We can eavesdrop on these songs using underwater microphones called hydrophones. These help us track species when sightings or genetic samples are rare. For example, scientists have been able to differentiate the elusive blue whale's populations worldwide based on their songs. But the oceans are getting noisier as a result of human activity. Boating, military sonar, underwater construction, and seismic surveys for oil are occurring more often which may interfere with whale's communication. Some whales will avoid key feeding or breeding grounds if human noise is too loud. And humpback whales have been observed to reduce their singing in response to noise 200 kilometers away. Limiting human activity along migratory routes and in other critical habitats, and reducing noise pollution throughout the ocean would help ensure whales continued survival. If the whales can keep singing and we can keep listening, maybe one day we'll truly understand what they're saying.
Мы можем подслушать пение китов, используя подводные микрофоны, которые называются гидрофонами. С ними можно проследить за китами даже при отсутствии визуального контакта или генетических образцов. Например, учёные смогли обнаружить популяции неуловимых голубых китов по всему миру благодаря их песням. Но в результате человеческой деятельности растёт шумовое загрязнение океана. Морская навигация, военные гидролокаторы, подводное строительство и нефтегазовая сейсморазведка становятся всё более частыми явлениями, что может мешать общению китов. Киты будут избегать основных территорий кормления и спаривания, если шум, создаваемый человеком, станет слишком громким. Было замечено, что горбатые киты перестают петь при наличии шума в радиусе 200 километров. Ограничение деятельности человека в районах миграции и в других критических местах обитания китов, а также снижение шумового загрязнения в океане помогут обеспечить дальнейшее выживание китов. Если киты всё так же смогут петь, а мы — слушать их, возможно, однажды мы сможем понять, о чём же они говорят.