Питър Тяк: Интригуващият звук на морските животни

Питър Тяк от Уудс Хоул говори за едно скрито чудо от морето: подводния звук. На сцената в Мисия Синьо той обяснява изумителните начини, по които китовете използват звук и песен, за да комуникират на стотици мили в океана.

Много благодаря. Ще се опитам да ви отведа

на едно пътуване из подводния акустичен свят

на китовете и делфините.

Тъй като ние сме толкова визуален тип,

ни е трудно наистина да разберем това.

Затова ще използвам смес от фигури и звуци

и да се надяваме, че ще може да го предаде.

Но нека и да помислим, като визуален вид,

какво е, като отидем да плуваме с шнорхели или да се гмуркаме

и се оптиваме да гледаме под вода.

Всъщност не виждаме особено надалеч.

Нашето зрение, което действа толкова добре във въздуха,

изведнъж е много ограничено и клаустрофобично.

И това, което морските животни са еволюирали

през последните десетки милиони години,

са начини да зависят от звука,

както за да изследват своя свят,

така и за да останат във връзка едни с други.

Делфините и зъбатите китове използват ехолокация.

Те могат да издават силни цъкания

и да слушат за ехо от морското дъно, за да се ориентират.

Могат да слушат ехо от плячка,

за да решат къде е храната

и да решат коя искат да изядат.

Всички морски животни използват звука за комуникация, за да останат във връзка.

Големите балинови китове

издават дълги, прекрасни звуци,

използвани в репродуктивната реклама

за мъжки и женски - както за да се откриват един друг,

така и за избор на партньор.

Майка и малко, и тясно свързани животни

използват призиви, за да са във връзка едно с друго.

Звукът е наистина жизненоважен за тях.

Първото, което ме заинтересува от звуците

на тези подводни животни,

чийто свят беше толкова чужд за мен,

бяха доказателства при пленени делфини,

че пленените делфини биха могли да имитират човешки звучи.

Споменах, че ще използвам

някои визуални представяния на звуци.

Ето първия пример.

Това е графика на честота спрямо времето...

нещо като музикални ноти,

при които по-високите ноти са по-нагоре, а по-ниските ноти са по-ниско,

а времето върви насам.

Това е снимка на треньорска свирка -

свирка, с която треньорът свири, за да каже на делфин,

че е направил нужното и може да дойде, за да си вземе риба.

Звучи нещо като "туиийт". Нещо такова.

А това е малко в плен,

което имитира

тази треньорска свирка.

Ако изтананикате тази мелодия на кучето или котката си,

а то ви я изтананика в отговор,

трябва да сте доста изненадани.

Много малко бозайници, различни от хората,

могат да имитират звуци.

Много е важно за нашата музика и нашия език.

Така че е загадка: Малкото други групи бозайници, които правят това,

защо го правят?

Голяма част от кариерата ми е била посветена

на опити да разбера

как тези животни използват способността си за учене,

способността да променяш това, което казваш,

въз основа на това, което чуваш

в собствените им комуникационни системи.

Да започнем с призиви на нечовешки примат.

Много бозайници трябва да издават контактни призиви,

когато, да кажем, майка и малко са разделени.

Това е пример за зов, издаван от саймири (маймуни-катерици),

когато са изолирани една от друга.

Както виждате, в тези призиви

няма особена изменчивост.

За разлика от това, характерното подсвирване,

което използват делфините, за да поддържат връзка,

всеки индивид тук има радикално различен зов.

Могат да използват тази способност да учат призиви,

за да развият по-сложни и по-характерни призиви

за идентифициране на индивиди.

Ами обстановката, при която животните трябва да използват този зов?

Да погледне майките и малките.

В нормалния живот на майка и малко делфини,

те често се носят отделно или плуват разделени, ако мама гони риба.

А когато се разделят,

трябва пак да се съберат.

Тази цифра показва процента разделяния,

при които делфините подсвиркват,

спрямо максималното разстояние.

Когато делфините са разделени на по-малко от 20 метра,

по-малко от половината пъти е нужно да използват подсвиркване.

През повечето време могат просто да се открият,

като плуват наоколо.

Но винаги, когато се разделят на повече от 100 метра,

трябва да използват тези индивидуално характерни подсвирквания,

за да се съберат пак.

Повечето от тези характерни подсвирквания

са доста стереотипни и стабилни

през живота на един делфин.

Но има и някои изключения.

Когато един мъжки делфин остави мама,

той често се присъединява към друг кит

и формира съюз, който може да продължи с десетилетия.

И докато тези две животни сформират социална връзка,

характерните им подсвирквания всъщност се сближават

и стават много сходни.

Тази графика показва двама членове от една двойка.

Както виждате тук горе,

те споделят една извивка нагоре, "ууп, ууп, ууп".

И двамата имат тази извивка нагоре.

Докато членовете на една двойка правят "уо-от, уо-от, уо-от."

И това, което се случва е,

че са използвали този процес на учене,

за да развият нов знак, който идентифицира тази нова социална група.

Това е много интересен начин, по който могат

да сформират нов идентификатор

за новата социална група, която имат.

А сега, да отстъпим крачка назад

и да видим какво може да ни каже това послание

за защитата на делфините

от човешки смущения.

Всеки, който гледа тази снимка,

ще разбере, че този делфин е обкръжен,

и явно поведението му се нарушава.

Лошо положение.

Но се оказва, че когато само една-единствена лодка

приближава група делфини

на двеста метра разстояние,

делфините ще започнат да подсвиркват,

ще променят това, което правят, ще оформят по-сплотена група,

ще изчакат лодката да отмине

и тогава ще се върнат към обичайните си дела.

На място като Сарасота, Флорида

средният интервал между пътите,

когато минава плавателен съд на разстояние до сто метра от група делфини

е шест минути.

Така че дори в ситуация, която не изглежда чак толкова лоша,

това все пак засяга количеството време, през което

тези животни трябва да си вършат обичайната работа.

А ако разгледаме много първична среда като западна Австралия,

Ларс Байдер има труд,

сравняващ делфинското поведение и разпределение,

преди да е имало кораби за наблюдение на делфини.

Когато имало един кораб, нямало особен ефект.

При два кораба, щом бил добавен вторият кораб,

някои от делфините

напуснали района изцяло.

А при онези, които останали, репродуктивното им ниво спаднало.

Така че би могло да има негативен ефект върху цялата популация.

Като мислим за морските защитени зони за животни като делфини,

това значи, че трябва да сме

доста съзнателни за дейности, които сме смятали за безопасни.

Може да е нужно да се регулира интензитетът

на плаването за развлечение и наблюдението на китове,

за да се предотвратяват този тип проблеми.

Бих искал да изтъкна също, че звукът

не се подчинява на граници.

Така че, може да се начертае линия в опит за защита на един район,

но химичното замърсяване и звуковото замърсяване

ще продължат да се движат през района.

А сега бих искал да превключа от тази местна,

позната, крайбрежна среда

до много по-широкия свят на балиновите китове и открития океан.

Това е един вид карта, която сме разглеждали всички.

Светът е най-вече син.

Но бих искал да изтъкна също, че океаните

са далеч по-свързани, отколкото мислим.

Забележете колко малко бариери има пред движението

през всички океани, в сравнение със сушата.

За мен най-смайващият пример

за взаимосвързаността на океана

идва от един акустичен експеримент,

при който океанографи

взели кораб до южната част на Индийския океан,

поставили подводен усилвател

и пуснали звук.

Същият този звук

пътувал на запад и можел да бъде чут в Бермуда,

пътувал на изток и можел да се чуе в Монтерей...

същият звук.

Живеем в един свят на сателитна команикация

и сме свикнали с глобалната комуникация,

но все пак е изумително за мен.

Океанът има свойства,

които позволяват на нискочестотен звук

по същество да се движи глобално.

Времето за акустичен преход за всяка от тези пътеки е около три часа.

Почти на половината път около Земята.

В началото на 70-те

Роджър Пейн, океански акустик,

издава теоретичен труд,

който изтъква, че е възможно

звукът да може да се предава през тези огромни райони,

но много малко биолози му повярвали.

Всъщност се оказва обаче,

макар и да ни е било известно само разпространение от нисък клас в продължение на няколко десетилетия,

китовете явно са еволюирали,

в продължение на десетки милиони години,

начин да експлоатират това изумително свойство на океана.

Сините китове и финвалите

издават много нискочестотни звуци,

които могат да пътуват на много дълги разстояния.

Горната диаграма тук показва

сложна серия зовове,

повтаряни от мъжките.

Те оформят песни и, изглежда, играят роля при размножаването,

както при пойните птици.

Тук долу виждаме призиви, издавани както от мъжки, така и от женски,

които също се пренасят на много дълги разстояния.

Биолозите продължават да са скептични

по въпроса за комуникацията на дълги разстояния

доста след 70-те,

до края на Студената война.

През Студената война

военният флот на САЩ имал система, тайна на времето,

която използвали, за да проследяват руски подводници.

Тя имала дълбоководни микрофони, или хидрофони,

свързани с кабел с брега,

и всички жици стигали до едно централно място, където можело да се слушат

звуци от целия Северен Атлантик.

След падането на Берлинската стена флотът направил тези системи достъпни

за био-акустици по китовете,

за да видят какво може да се чуе.

Това е схема от Кристофър Кларк,

който проследил един индивид - син кит,

докато минавал край Бермуда,

слязъл до ширината на Маями и пак се върнал.

Бил следен 43 дни,

преплувал 1700 километра,

или повече от 1000 мили.

Това ни показва както, че призивите

са доловими от стотици мили,

така и че китовете рутинно плуват стотици мили.

Те са базирани в океана, мащабни животни,

които комуникират на много по-далечни разстояния,

отколкото сме си представяли.

За разлика от финвалите и сините, които

се разпръскват в умерените и тропически океани,

гърбатите китове се събират

в местни традиционни места за развъждане.

И могат да издават звук с малко по-висока честота,

по-широколентов и по-сложен.

Слушате сложната песен,

издавана от гърбатите тук.

А гърбатите, когато развият

способността да пеят тази песен,

слушат други китове

и променят това, което пеят, въз основа на това, което чуват,

точно както пойните птици, или делфиновите подсвирквания, които описах.

Това значи, че тази песен на гърбатите

е форма на животинска култура,

точно като музиката за хората.

Според мен един от най-интересните примери за това

идва от Австралия.

Биолози на източното крайбрежие на Австралия

записвали звуците на гърбатите в този район.

Тази оранжева линия тук маркира типичните песни

на гърбатите от източното крайбрежие.

През 95-а всички пеели нормалната песен.

Но през 96-а чули някои странни песни.

И се оказало, че тези странни песни

са типични за китовете от западното крайбрежие.

Призивите от западното крайбрежие ставали все по-популярни и по-популярни,

докато към 1998-а

никой от китовете не пеел песента от източното крайбрежие; тя изчезнала напълно.

Пеели само страхотната, нова песен от западното крайбрежие.

Като че ли някакъв нов хитов стил

напълно изтрил

предишния старомоден стил,

и то без никакви станции за "стари, но златни".

Никой не пеел старите.

Бих искал съвсем накратко да покажа какво прави океанът с тези призиви.

Сега слушате запис, направен от Крис Кларк,

на разстояние 0,2 мили (320 метра) от един гърбат кит.

Чувате пълния честотен обсег. Доста е силно.

Звучи много наблизо.

Следващия запис, който ще чуете,

бил направен на песента на същия гърбат

на разстояние 50 мили (80,5 километра).

Показано е тук долу.

Чуват се само ниските честоти.

Чувате ехтежа,

докато звукът пътува на дълги разстояния в океана

и далеч не е толкова силен.

След като пусна тези зовове на гърбати,

ще пусна зовове на сини китове, но те трябва да се ускорят,

защото честотата им е толкова ниска,

че иначе няма да можете да ги чуете.

Ето един зов на син кит от 50 мили,

който е далечен за гърбатия.

Силен и ясен е - чува се много ясно.

Ето го същия зов, записан от хидрофон

на разстояние 500 мили (800 километра).

Има много шум, най-вече други китове.

Но все пак се чува този далечен зов.

А сега, да превключим и да помислим

за потенциала за човешки влияния.

Най-доминантният звук, който хората влагат в океана,

идва от корабния транспорт.

Това е звукът от един кораб

и трябва да говоря малко по-силно, за да го надвикам.

Представете си онзи кит, слушащ от 500 мили.

Ето един потенциален проблем, че може би

този вид транспорт ще пречи на китовете

да се чуват един друг.

Това се знае от доста време.

Това е фигура от учебник за подводния звук.

По оста Y

е силата на средния околен звук в дълбокия океан

спрямо честотата.

И в ниските честоти, тази линия показва

звук, който идва от сеизмична активност на Земята.

Там горе тези променливи линии

показват увеличаващ се звук в този честотен обсег

от по-висок вятър и вълни.

Но точно в средата тук има едно сладко място,

звукът е доминиран от човешки кораби.

Помислете за това. Изумително.

Че в този честотен обсег, където комуникират китовете,

основният източник глобално, на нашата планета, за шума

идва от човешки кораби,

хиляди човешки кораби, далечни, далеч,

просто струпан накуп.

Следващият кадър ще покаже какво влияние може да окаже това

върху обсега, в който могат да комуникират китовете.

Ето силата на звука при кита.

А колкото повече се отдалечаваме,

звукът става все по-слаб и по-слаб.

В прединдустриалния океан, както споменахме,

този кит може да бъде открит лесно.

По-силен е от шума

на разстояние хиляда километра.

Да вземем сега това допълнително повишение на звука,

което видяхме, че идва от корабите.

Изведнъж, ефективният обсег за комуникация

се променя от хиляда километра до 10 км.

Ако този сигнал се използва за мъжки и женски,

за да се откриват за чифтосване, и те са разпръснати,

представете си какъв ефект би могло да има това

върху възстановяването на застрашени популации.

Имаме също и контактни призиви,

както описах за делфините.

Ще пусна звука на един контактен призив, използван

от гладки китове, за да поддържат връзка.

Това е типът призив, който се използва, да кажем,

от майки и малки - гладки китове,

когато се разделят, за да се събират отново.

А сега си представете - да сложим корабния шум в картината.

Какво да прави една майка,

ако мине корабът и малкото й не е там?

Ще опиша две стратегии.

Едната стратегия е, ако малкото ти е там долу

и звукът е в тази лента,

може да промениш честотата на призива си, така че да излезе от шумовата лента

и да коуникираш по-добре.

Сюзън Паркс от Пенсилвания държавен университет всъщност е изучавала това.

Изследвала е Атлантика. Ето данни от Южния Атлантик.

Ето един типичен контактен звук от Южния Атлантик от 70-те.

Вижте какво се е случило до 2000 г. със средностатистическия призив.

Същото е и в Северния Атлантик,

през 50-те спрямо 2000-та.

През последните 50 години,

като сме внасяли още шум в океаните,

се е наложило тези китове да се променят.

Като че ли цялата популация трябвало да премине

от това да пее бас към това да пее тенор.

Изумителна промяна, причинена от хора

в такъв голям мащаб,

както във времето, така и в пространството.

А сега знаем, че китовете могат да компенсират шума,

като викат по-силно, като мен, когато свиреше този кораб,

като чакат тишина

и като променят зова си от шумовата лента.

Вероятно по-силният зов си има цена

или промяната на честотата оттам, където искаш да бъдеш.

И вероятно има изгубени възможности.

Ако и ние трябва да чакаме тишина,

те може да пропуснат жизненоважна възможност за комуникация.

Затова трябва да сме много загрижени

за това кога звукът в жизнените среди

деградира жизнената среда достатъчно,

че животните или трябва да плащат твърде много, за да могат да комуникират,

или не са в състояние да изпълняват основни функции.

Това е много важен проблем.

И се радвам да кажа, че има няколко

многообещаващи развития в тази сфера,

разглеждащи ефекта на транспорта върху китовете.

Що се отнася до транспортния шум,

Международната морска организация на Обединените нации

е сформирала група, чиято работа е да установява

насоки за заглушаване на корабите,

да се каже на отрасъла как може корабите да станат тихи.

И вече са открили,

че чрез влагане на повече интелигентност в дизайна на по-добри витла

този шум може да се намали с 90 процента.

Ако всъщност се отдели и изолира

машинарията на кораба от обвивката,

този шум може да се намали с 99 процента.

Така че на този етап е най-вече въпрос на цена и стандарти.

Ако тази група може да установи стандарти,

и ако корабостроителната индустрия ги усвои за строежа на корабите си,

можем да видим постепенно отслабване

на този потенциален проблем.

Но има и друг проблем от корабите, който илюстрирам тук,

и това е проблемът за сблъсъка.

Това е кит, който току-що изцвърча край

бързо движещ се контейнерен кораб и избягна сблъсък.

Но сблъсъкът е сериозен проблем.

Всяка година при сблъсък с кораби загиват застрашени китове.

И е много важно да се опитаме да намалим тези случаи.

Ще обсъдя два многообещаващи подхода.

Първият случай идва от залива Фънди.

Тези черни линии маркират транспортни платна

за вход и изход в залив Фънди.

А оцветената зона

показва риска от сблъсък за застрашени гладки китове,

заради корабите, движещи се в това платно.

Оказва се, че това платно тук

минава право през огромен район за хранене на гладки китове през лятото.

И създава район със значителен риск от сблъсък.

Е, биолози,

които не приемаха "не" за отговор,

отишли в Международната морска организация

и подали петиция, в която се казвало:

"Не може ли да преместите това платно? Това са само линии по земята.

Не може ли да ги преместите на място,

където има по-малък риск?"

А Международната морска организация отговорила много твърдо:

"Това са новите платна."

Транспортните платна били преместени.

И както виждате, рискът от сблъсък е много по-нисък.

Така че всъщност е многообещаващо.

И можем да мислим много творчески

за различни начини да се намаляват тези рискове.

Друго действие, току-що предприето независимо

от една корабна компания,

е инициирано заради загриженост от страна на корабната компания

за емисии от парникови газове при глобалното затопляне.

От лайнерът Маерск разгледали конкуренцията си

и видели, че всеки в корабния транспорт смята, че времето е пари.

Втурват се възможно най-бързо, за да стигнат до порта си.

Но после често чакат там.

И ето какво направили Маерск - разработили начини за забавяне.

Можели да забавят до около 50 процента.

Това намалявало консумацията им на горива с около 30 процента,

което им спестявало пари,

а в същото време имало и значителна полза за китовете.

При забавяне се намалява степента на издавания шум

и се намалява рискът от сблъсък.

И така, в заключение просто бих искал да изтъкна -

знаете ли, китовете живеят

в изумителна акустична среда.

Те са еволюирали в продължение на десетки милиони години,

за да се възползват от това.

И трябва да сме много внимателни и бдителни

в мисленето за това къде нещата, които правим,

могат неволно да им попречат,

за да могат да изпълняват важните си дейности.

В същото време трябва да гледаме наистина много творчески

при мисленето за решения, които могат да помогнат за намаляване на тези проблеми.

Надявам се тези примери да са показали

някои от различните насоки, които можем да приемем

в добавка към защитените райони, за да можем да опазим океана

безопасен за китовете, за да могат да продължат да комуникират.

Много благодаря.

(Аплодисменти)