Звуки природы

Птицы — не единственные животные, создающие звуковое сопровождение жизни на нашей планете. Множество самых разнообразных видов используют звуки для общения, ориентации в пространстве и поиска пищи. Изучением звуков, свойственных той или иной местности, занимается экология звукового ландшафта. Эта новая научная дисциплина, появившаяся несколько лет назад, позволяет не только лучше понять и измерить мир звуков, но и оценить масштабы сокращения биоразнообразия.

В природе звуки повсеместны. Животные, особенно птицы, имеют в своем репертуаре целый набор звуков, отвечающих различным целям, будь то привлечение партнера для спаривания, предупреждение об опасности или обозначение территории. Почти во всех экосистемах планеты присутствуют насекомые, такие как сверчки, цикады и кузнечики, которые создают звуковой фон местности своим ритмичным стрекотанием. Такт природному оркестру задают и земноводные, подчас оглушая своим пением там, где хор их особенно многочислен.

Звуки играют важную роль даже в жизни рыб и других водных животных, которые используют их для обнаружения своих сородичей и перемещения в пространстве. Так, звуки позволяют молодым особям многих рыб и ракообразных достигать богатых ресурсами коралловых рифов. На суше, в частности во влажных тропических лесах, целый ряд видов птиц ищет свои места гнездования вдоль рек, ориентируясь на шум журчащей воды.

Сегодня известно, что ночью биологических звуков — то есть звуков, издаваемых животными, — гораздо больше, а характер их сложнее, чем считалось ранее. Множество наземных и морских видов активно в темное время суток, когда опираться можно в первую очередь на слух и обоняние. Таким образом, звук для них представляет собой важный инструмент для восприятия изменений в окружающей среде, общения и поиска пищи.

Человеческое ухо способно воспринимать лишь часть звуков окружающей среды. Большое количество животных, однако, способно различать и издавать звук с частотой выше слышимого человеком диапазона, или ультразвук. Ученые регулярно открывают виды, общающиеся посредством ультразвука, в частности среди насекомых и тропических лягушек.

Одним из наиболее известных примеров применения ультразвука является эхолокация у летучих мышей. Издаваемые ими акустические импульсы помогают им обнаруживать в пространстве предметы, например летящих комаров. Летучая мышь улавливает отраженный сигнал и по времени возвращения эха оценивает расстояние до предмета.

Звуки, имеющие частоту ниже воспринимаемой человеческим ухом, называют инфразвуком. Этот диапазон применяется для общения многими крупными животными, такими как слоны, бегемоты, носороги и киты, а также осьминогами и кальмарами. Инфразвуком пользуются и некоторые виды меньшего размера, например голуби, дикие птицы и рыбы.

Вероятно, что те или иные возможности акустики использует более половины всех известных видов, либо для производства звуков, либо для восприятия изменений в окружающей среде.

Почему эта информация имеет столь важное значение? В настоящее время мы, ученые, предпринимаем попытки зафиксировать различные показатели, связанные с кризисом в области биоразнообразия, и оценить масштабы исчезновения видов. Сделать это непросто, ведь наблюдение за животными — дело очень сложное. Нам приходится круглосуточно, в течение длительных периодов, собирать данные в труднодоступных районах, таких как густые тропические заросли и пустыни.

Однако благодаря недавним технологическим достижениям теперь мы можем устанавливать в местах наблюдения акустические датчики. Они способны непрерывно и на протяжении долгого времени улавливать звуковые колебания на обширных участках и могут применяться в пустынях, тропических лесах и таких очагах биоразнообразия, как коралловые рифы. При этом они могут регистрировать даже ультра- и инфразвуковые импульсы. Такие технологии позволяют ученым осуществлять мониторинг активности животных и разнообразия фауны и составлять реестры звуков биологического происхождения. При помощи компьютерных программ на основе искусственного интеллекта можно извлекать и идентифицировать звуки из сложной цифровой аудиозаписи. Ученые могут «обучать» машины определять источник того или иного звука, что в свою очередь позволяет составлять перечень видов, обитающих в каждой местности.

Акустические датчики позволяют ученым осуществлять мониторинг биоразнообразия в отдаленных районах

Я занимаюсь исследованиями в новой научной отрасли, получившей название экологии звукового ландшафта. Изучая издаваемые животными звуки, мы пытаемся оценить изменения в биоразнообразии животного мира и создать архивы биомов — то есть совокупностей экосистем одной биогеографической зоны — самых отдаленных районов. В рамках этой «миссии по составлению аудиозаписи Земли» уже были задокументированы 29 из 32 основных наземных и водных биомов планеты.

Находки экологов, занимающихся изучением звукового ландшафта, коренным образом меняют наше представление о нынешних тенденциях в области биоразнообразия. К примеру, зачастую наибольшим разнообразием отличаются звуки старых лесов, потому что в них обитает огромное количество разных животных: птицы, насекомые, млекопитающие и земноводные. На Среднем Западе США в данный момент осуществляется несколько исследований звукового ландшафта, которые показывают, что разнообразие звуков животного происхождения там достигает высшей точки в конце лета, после появления множества насекомых, чьи звуки добавляются к голосам поющих еще с весны птиц и лягушек. Акустическое разнообразие молодых лесов значительно беднее, чем у старых лесов, а в антропогенных ландшафтах, используемых для производства продовольствия, совсем отсутствуют звуки биологического происхождения, особенно ночью.

В ландшафтах, используемых для производства продовольствия, отсутствуют биологические звуки

Одно из центральных мест в моих исследованиях занимает регистрация звуков того, что ученые называют «эталонными условиями». Эта деятельность предполагает поездки в места, наименее пострадавшие от вмешательства человека, и установку там сети датчиков. В частности, меня интересуют звуки палеотропических дождевых лесов, состояние которых наиболее близко к первозданному. Как правило, поиск подходящей местности и ученого-напарника занимает около года. Сама поездка также может оказаться длительной и сопряженной с трудностями.

Так, чтобы добраться до восточной провинции Брунея на острове Борнео, нам пришлось в течение долгих дней путешествовать самолетом, грузовым транспортом, по воде и, наконец, пешком. Акустическое разнообразие этого места просто ошеломительно! Около сотни видов лягушек, более 390 видов птиц и несколько десятков видов цикад образуют настолько сложный и многочисленный ансамбль, что некоторым видам — например, так называемой шестичасовой цикаде — приходится выбирать для пения четко определенное время дня. Такие узкие «звуковые ниши» свидетельствуют о том, что многим животным требовалось искать оригинальные способы для общения со своими сородичами.

Таким образом, звуковой ландшафт существенно различается в зависимости от места и времени суток. Звуки Борнео практически не изменились с древних времен; субконтинентальные массивы суши почти не сдвигались в последние 300 млн лет, что позволяет считать их «первобытными». Такого рода звуковые ландшафты побуждают ученых задуматься об имеющихся акустических пробелах и о том, какое животное, в зависимости от размера, может отсутствовать в этой биофонии? Экология и новые технологии помогают нам искать ответ на этот вопрос.

Посещение таких отдаленных мест и возможность услышать их звуки вызывают у меня самое настоящее благоговение перед природой. Например, когда я находился на исследовательской станции в Борнео, мне очень захотелось забраться на 90-метровую наблюдательную вышку, расположенную в близлежащем туристическом парке, чтобы услышать шумы леса с высоты.

Я был просто потрясен! С заходом солнца лежащая внизу долина огласилась криками гиббонов, затем их заглушил многоголосый хор из различных видов, где доминировали тропические лягушки, и, наконец, последовало долгое пение сверчков. Время от времени до меня доносился ультразвуковой писк летучих мышей. Как это ни странно, такой звуковой ландшафт показался мне знакомым, так как он очень похож на звуки, слышимые на заболоченных землях Мичигана. Я осознал, что животные, населяющие верхнюю часть тропического леса, подобны тем, что обитают на влажных участках Среднего Запада США: насекомые, лягушки и несколько видов ночных птиц.

Коренные народы издревле внимательно прислушиваются к звукам природы, которые помогают им замечать изменения в окружающей среде и чувствовать единение с природой и загробным миром. Звуки природы зачастую неразрывно связаны с духовным миром. В настоящее время я сотрудничаю с учеными в области социальных и гуманитарных наук из Монголии. Мы изучаем песни и другие звуковые практики скотоводов-кочевников, которые в своих хвалебных песнях природе воспроизводят крики кукушки, звуки трескающегося льда, журчание рек и т. д. Чтобы понять, что значат для них эти звуки, я спросил одного монгольского скотовода, что стало бы, если бы окружающая его природа умолкла. Он без колебаний ответил: «Мы перестали бы быть людьми».