БИОАКУ́СТИКА

БИОАКУ́СТИКА (от био... и аку­сти­ка), на­уч. на­прав­ле­ние, пред­ме­том изу­че­ния ко­то­ро­го яв­ля­ют­ся био­ло­гич. и фи­зич. про­цес­сы, свя­зан­ные с из­лу­че­ни­ем и вос­при­яти­ем зву­ко­вых волн в ми­ре жи­вых су­ществ, роль зву­ков в их жиз­ни и эво­лю­ци­он­ном раз­ви­тии. Офиц. при­зна­ние по­лу­чи­ла в 1956 на Ме­ж­ду­нар. био­аку­стич. кон­грес­се (США). Б. ана­ли­зи­ру­ет па­ра­мет­ры, ин­фор­мац. со­дер­жа­ние, ме­ха­низ­мы ге­не­ра­ции и вос­при­ятия зву­ков, аку­стич. сиг­на­ли­за­цию и ори­ен­та­цию жи­вот­ных, влия­ние зву­ков на их по­ве­де­ние, изу­ча­ет при­ро­ду аку­стич. сиг­на­ла, строе­ние зву­ко­вос­про­из­во­дя­щих и зву­ко­вос­при­ни­маю­щих ор­га­нов, ме­ха­низ­мы и спо­со­бы об­ра­бот­ки био­аку­стич. ин­фор­ма­ции, по­ме­хо­устой­чи­вость вос­при­ятия и др. Она свя­за­на с мор­фо­ло­ги­ей и фи­зио­ло­ги­ей слу­ха и го­ло­са, это­ло­ги­ей. Раз­ви­тию Б. спо­соб­ст­во­ва­ло со­вер­шен­ст­во­ва­ние аку­стич. тех­ни­ки, про­ник­но­ве­ние в био­ло­гию фи­зич. и ма­те­ма­тич. ме­то­дов, не­об­хо­ди­мость ре­ше­ния мно­же­ст­ва прак­тич. за­дач. Био­аку­стич. ис­сле­до­ва­ния по­мо­га­ют ре­шать во­про­сы, свя­зан­ные с про­ис­хо­ж­де­ни­ем жи­вот­ных, их сис­те­ма­ти­кой, эво­лю­ци­ей сис­тем зву­ко­вой свя­зи, с воз­ник­но­ве­ни­ем го­ло­са и ре­чи че­ло­ве­ка. В за­ви­си­мо­сти от объ­ек­тов ис­сле­до­ва­ния вы­де­ля­ют аку­сти­ку бес­по­зво­ноч­ных, зем­но­вод­ных и пре­смы­каю­щих­ся, птиц, вод­ных жи­вот­ных, мле­ко­пи­таю­щих и че­ло­ве­ка. Сре­ди бес­по­зво­ноч­ных наи­бо­лее со­вер­шен­ная аку­стич. сис­те­ма у на­се­ко­мых, сре­ди по­зво­ноч­ных – у птиц, дель­фи­нов и че­ло­ве­ка.

В ис­сле­до­ва­ни­ях по Б. ис­поль­зу­ют­ся раз­но­об­раз­ные приё­мы – от про­стых на­блю­де­ний до слож­ных элек­тро­фи­зио­ло­гич. ме­то­дов. Ме­ха­низ­мы ге­не­ра­ции зву­ков жи­вы­ми ор­га­низ­ма­ми от­ли­ча­ют­ся боль­шим раз­но­об­ра­зи­ем. Раз­ли­ча­ют ме­ха­ни­че­ские зву­ки, соз­да­вае­мые тре­ни­ем раз­ных час­тей те­ла (фрик­ци­он­ный, или стри­ду­ля­ци­он­ный, ме­ха­низм), виб­ра­ци­ей спе­циа­ли­зир. мем­бран (тим­баль­ный ме­ха­низм у ци­кад), крыль­ев и свя­зан­ных с ни­ми струк­тур (жу­ки), про­пус­ка­ни­ем воз­ду­ха че­рез со­от­вет­ст­вую­щие от­вер­стия (пнев­ма­тич. ме­ха­низм), уда­ра­ми разл. час­тей те­ла по суб­стра­ту (удар­ные ме­ха­низ­мы у пау­ков, мно­го­но­жек и др. на­се­ко­мых), и на­стоя­щие го­ло­со­вые. У рыб по­ми­мо стри­ду­ля­ци­он­ных опи­сан так­же гид­ро­ди­на­мич. ме­ха­низм, свя­зан­ный с га­зо­вым об­ме­ном и пла­ва­тель­ным пу­зы­рём. Осо­бен­но­стью аку­стич. ап­па­ра­та птиц яв­ля­ет­ся на­ли­чие двух гор­та­ней – верх­ней и ниж­ней, при­чём гл. роль в об­ра­зо­ва­нии зву­ков при­над­ле­жит по­след­ней, имею­щей два (не­ред­ко че­ты­ре) ра­бо­таю­щих не­за­ви­си­мо друг от дру­га виб­ра­то­ра; тра­хея ис­поль­зу­ет­ся в ка­че­ст­ве ре­зо­на­то­ра. Аку­стич. ап­па­рат мле­ко­пи­таю­щих раз­ви­ва­ет­ся на ос­но­ве верх­ней гор­та­ни, внут­ри ко­то­рой рас­по­ло­же­ны го­ло­со­вые связ­ки. Ха­рак­тер зву­ча­ния, про­грам­мы пуль­са­ции свя­зок и го­ло­со­вой ще­ли, как пра­ви­ло, ви­дос­пе­ци­фич­ны. Из­да­вае­мые жи­вот­ным зву­ки ха­рак­те­ри­зу­ют его эмо­цио­наль­ное и фи­зио­ло­гич. со­стоя­ние. Весь­ма раз­но­об­раз­ны сис­те­мы вос­при­ятия зву­ка у раз­ных жи­вот­ных, хо­тя стро­го­го со­от­вет­ст­вия сис­те­мам, из­лу­чаю­щим зву­ки, нет (см. Слух).

Наи­бо­лее со­вер­шен­ное об­ще­ние при по­мо­щи зву­ков на­блю­да­ет­ся у че­ло­ве­ка. Аку­стич. ос­но­ва язы­ка ре­чи та же са­мая, что и у зву­ко­во­го язы­ка эмо­ций, ко­то­рым пред­ки че­ло­ве­ка вла­де­ли за­дол­го до то­го, как нау­чи­лись ло­ги­че­ской ре­чи.

Для ха­рак­те­ри­сти­ки био­аку­стич. сис­тем ис­поль­зу­ют­ся час­тот­ные диа­па­зо­ны ге­не­ра­ции и вос­при­ятия зву­ков, раз­ре­шаю­щая спо­соб­ность вос­при­ни­маю­щих сис­тем, даль­ность вос­при­ятия и т. д. Час­тот­ный диа­па­зон у мн. ви­дов на­се­ко­мых варь­и­ру­ет от не­сколь­ких герц до де­сят­ков ки­ло­герц. В го­ло­се птиц об­на­ру­же­ны ульт­ра­зву­ко­вые час­то­ты, не вос­при­ни­мае­мые ухом че­ло­ве­ка (до 50 кГц). Зву­ки, из­да­вае­мые не­ко­то­ры­ми ви­да­ми птиц, це­ли­ком ле­жат в ульт­ра­зву­ко­вом диа­па­зо­не. Пла­цен­тар­ные мле­ко­пи­таю­щие вос­при­ни­ма­ют ульт­ра­зву­ки до час­тот 100–200 кГц, мно­гие – в диа­па­зо­не 35–100 кГц, че­ло­век – до час­тот 200–225 кГц, но лишь при кон­такт­ном воз­дей­ст­вии че­рез кос­ти че­ре­па.

Боль­шое вни­ма­ние Б. уде­ля­ет ис­сле­до­ва­нию спо­соб­но­стей жи­вот­ных к аку­стич. оцен­ке про­стран­ст­вен­но­го рас­по­ло­же­ния объ­ек­тов и ори­ен­та­ции. Ноч­ные ба­боч­ки мо­гут из­бе­гать на­па­де­ния ле­ту­чих мы­шей бла­го­да­ря спо­соб­но­сти к вос­при­ятию из­да­вае­мых ими аку­стич. им­пуль­сов на рас­стоя­нии до 30 м; сам­ки куз­не­чи­ков оты­ски­ва­ют стре­ко­чу­щих сам­цов на рас­стоя­нии 20–30 м. Наи­бо­лее раз­ви­той пас­сив­ной ло­ка­ци­он­ной сис­те­мой об­ла­да­ют фи­ли­ны, уша­стые со­вы, не­ясыть и др. со­во­об­раз­ные. Они слы­шат сла­бые мы­ши­ные пис­ки или шур­ша­ние ли­сть­ев, про­из­во­ди­мое их лап­ка­ми, на рас­стоя­нии до 140 м и с боль­шой точ­но­стью оп­ре­де­ля­ют на­прав­ле­ние на ис­точ­ник зву­ка. Не­ко­то­рые ви­ды жи­вот­ных спо­соб­ны к эхо­ло­ка­ции. Напр., аку­стич. эхо­ло­ка­ци­он­ные сис­те­мы юж­но­аме­ри­кан­ско­го ко­зо­доя, стри­жей са­лан­га­нов и пред­ста­ви­те­лей не­ко­то­рых се­мейств ле­ту­чих мы­шей обес­пе­чи­ва­ют гру­бую про­стран­ст­вен­ную ори­ен­та­цию, дель­фи­ны же спо­соб­ны к на­стоя­ще­му «зву­ко­ви­де­нию» – тон­ко­му и точ­но­му ана­ли­зу про­стран­ст­ва.

Прак­тич. зна­че­ние Б. свя­за­но в осн. с по­ис­ком средств управ­ле­ния по­ве­де­ни­ем жи­вот­ных (напр., от­пу­ги­ва­ние птиц с по­мо­щью зву­ков, из­да­вае­мых хищ­ни­ка­ми или ими­ти­рую­щих кри­ки бед­ст­вия, на аэ­ро­дро­мах или с.-х. план­та­ци­ях, при­вле­че­ние в спец. ло­вуш­ки са­мок вред­ных и опас­ных на­се­ко­мых ими­та­ци­ей зву­ков, из­да­вае­мых сам­ца­ми). Соз­да­ние карт био­зву­ча­ния мо­ря по­зво­ля­ет ори­ен­ти­ро­вать­ся при по­ис­ке ры­бы и мор­ско­го зве­ря. По ха­рак­те­ру из­да­вае­мых зву­ков мож­но су­дить о со­стоя­нии пче­ли­ных се­мей, сте­пе­ни за­ра­жён­но­сти на­се­ко­мы­ми зер­но­хра­ни­лищ или за­па­сов дре­вес­ных ма­те­риа­лов. См. так­же Био­гид­ро­аку­сти­ка.