БИОГИДРОАКУ́СТИКА

БИОГИДРОАКУ́СТИКА, био­ло­ги­че­ская гид­ро­аку­сти­ка (от био…, гид­ро… и аку­сти­ка), раз­дел био­аку­сти­ки, изу­ча­ет со­став, ме­ха­низ­мы вос­про­из­ве­де­ния и вос­при­ятия зву­ков вод­ны­ми жи­вот­ны­ми, влия­ние зву­ко­вых по­лей на их по­ве­де­ние и со­стоя­ние. Пер­вые ис­сле­до­ва­ния в об­лас­ти Б. бы­ли про­ве­де­ны Э. Ве­бе­ром в 1820. Как на­уч. на­прав­ле­ние Б. на­ча­ла фор­ми­ро­вать­ся в пе­ри­од 2-й ми­ро­вой вой­ны в свя­зи с мас­со­вым при­ме­не­ни­ем тех­нич. средств гид­ро­аку­сти­ки – шу­мо­пе­лен­го­ва­ния, гид­ро­ло­ка­ции, свя­зи и т. д. То­гда бы­ла об­на­ру­же­на спо­соб­ность мн. вод­ных ор­га­низ­мов (рыб, мле­ко­пи­таю­щих, ра­ко­об­раз­ных) из­да­вать зву­ки. Они ока­за­лись столь раз­но­об­раз­ны­ми и ин­тен­сив­ны­ми, что соз­да­ва­ли по­ме­хи гид­ро­аку­стич. ап­па­ра­ту­ре, мас­ки­ро­ва­ли шу­мы под­вод­ных ло­док и да­же при­во­ди­ли к взры­вам аку­стич. мин. По­тре­бо­ва­лись дан­ные о спек­траль­ном со­ста­ве зву­ков, их струк­ту­ре, ин­тен­сив­но­сти, зву­ко­вом дав­ле­нии, се­зон­ных и су­точ­ных ва­риа­ци­ях био­шу­мо­вых по­лей, пе­рио­дов вре­ме­ни их макс. про­яв­ле­ния в разл. рай­онах Ми­ро­во­го ок. в свя­зи со ско­п­ле­ния­ми жи­вот­ных. К кон. 1960-х гг. оп­ре­де­ли­лись осн. объ­ек­ты ис­сле­до­ва­ния: ры­бы (в осн. для ре­ше­ния ры­бо­хо­зяй­ст­вен­ных за­дач), вод­ные мле­ко­пи­таю­щие и бес­по­зво­ноч­ные.

Ры­бы ге­не­ри­ру­ют зву­ки гл. обр. тре­ни­ем разл. час­тей те­ла (стри­ду­ля­ци­он­ный ме­ха­низм), не­ко­то­рые ры­бы – с по­мо­щью пла­ва­тель­но­го пу­зы­ря. Эти зву­ки раз­но­об­раз­ны и ви­дос­пе­ци­фич­ны, иг­ра­ют важ­ную роль как во внут­ри­ви­до­вых, так и меж­ви­до­вых от­но­ше­ни­ях, ме­ня­ют­ся с воз­рас­том, в разл. пе­рио­ды их био­ло­гич. цик­лов (раз­мно­же­ние, на­гул, зи­мов­ка), при из­ме­не­нии ос­ве­щён­но­сти в те­че­ние су­ток. Они мо­гут из­давать­ся на­ме­рен­но (сиг­на­лы аг­рес­сии, ох­ра­ны тер­ри­то­рии, опас­но­сти, обо­ро­ни­тель­ные, не­рес­то­вые, опо­зна­ва­тель­ные) и не­про­из­воль­но (в про­цес­се пи­та­ния, дви­же­ния и т. д.). Ры­бы мо­гут оп­ре­де­лять на­прав­ле­ние на ис­точ­ник зву­ка, по край­ней ме­ре, в ближ­них пре­де­лах. Сис­те­ма вос­при­ятия зву­ка у рыб вклю­ча­ет внут­рен­нее ухо, реа­ги­рую­щее на дав­ле­ние аку­стич. волн (чув­ст­ви­тель­ность у боль­шин­ст­ва рыб на­хо­дит­ся в диа­па­зо­не час­тот 300–800 Гц), и ме­ха­но­ре­цеп­то­ры бо­ко­вой ли­нии, улав­ли­ваю­щие виб­ра­цию во­ды и низ­ко­час­тот­ные (от ин­фра­зву­ко­вых до 50–600 Гц) сме­ще­ния час­тиц в аку­стич. вол­не в ближ­нем по­ле ис­точ­ни­ка. По­лу­че­ны дан­ные, сви­де­тель­ст­вую­щие о спо­соб­но­сти не­ко­то­рых ви­дов рыб вос­при­ни­мать ульт­ра­зву­ки.

Зу­ба­тые ки­ты ис­поль­зу­ют зву­ки для внут­ри- и меж­ви­до­вой ком­му­ни­ка­ции. Они вос­при­ни­ма­ют и вос­про­из­во­дят зву­ки час­то­той от 15–50 Гц до 30–320 кГц. Аку­стич. сис­те­мы дель­фи­нов мо­гут функ­цио­ни­ро­вать од­но­вре­мен­но в двух час­тот­ных диа­па­зо­нах: вы­со­ко­час­тот­ном, уз­ко­на­прав­лен­ном для эхо­ло­ка­ции, и низ­ко­час­тот­ном для об­ще­ния и сиг­на­ли­за­ции, а так­же для про­слу­ши­ва­ния ок­ру­жаю­щей об­ста­нов­ки. У афа­ли­ны, напр., диа­па­зон час­тот для ком­му­ни­ка­ции 0,07–30 кГц, а для эхо­ло­ка­ции – 20–170 кГц. Фор­ми­ро­ва­нию на­прав­лен­но­го из­лу­че­ния и приё­ма зву­ков у зу­ба­тых ки­тов спо­соб­ст­ву­ют свое­об­раз­ный аку­стич. ­реф­лек­тор, об­ра­зо­ван­ный но­со­вой и лоб­ной кос­тя­ми че­ре­па, и жи­ро­вая по­душ­ка, иг­раю­щая роль лин­зы для фо­ку­си­ров­ки аку­стич. лу­ча. Са­мым боль­шим эхо­ло­ка­то­ром (до 5 м), спо­соб­ным ог­лу­шать жерт­ву, об­ла­да­ют ка­ша­ло­ты. Дель­фи­ны из­да­ют им­пульс­ные, сви­сто­вые и ком­плекс­ные им­пульс­но-сви­сто­вые зву­ки. Пер­вые ис­поль­зу­ют­ся для эхо­ло­ка­ции, с по­мо­щью ко­то­рой они мо­гут оце­нить не толь­ко внеш­ний вид, но и струк­ту­ру пред­ме­та, на­хо­дить объ­ек­ты в мяг­ком грун­те, ос­таль­ные – гл. обр. для сиг­нали­за­ции и свя­зи. Макс. аку­сти­че­ская чув­ст­ви­тель­ность дель­фи­нов в 100 (у ко­са­ток поч­ти в 300) раз вы­ше, а час­тот­ный диа­па­зон в 10 и бо­лее раз ши­ре, чем у че­ло­ве­ка. Раз­но­об­ра­зие эле­мен­тар­ных зву­ко­вых сиг­на­лов, а глав­ное, чис­ло все­воз­мож­ных ком­би­на­ций отд. эле­мен­тов у дель­фи­нов су­ще­ст­вен­но боль­ше, чем у птиц. Уса­тые ки­ты ис­поль­зу­ют зву­ки лишь для об­ще­ния. Они ха­рак­те­ри­зу­ют­ся боль­шим раз­но­об­ра­зи­ем зву­ча­ния по тем­бру, си­ле, час­то­те. «Пе­ние» гор­ба­чей, напр., уди­ви­тель­но ме­ло­дич­но.

Аку­сти­ка вод­ных бес­по­зво­ноч­ных изу­че­на ма­ло. Спектр боль­шин­ст­ва зву­ков, из­да­вае­мых ра­ко­об­раз­ны­ми и мол­лю­ска­ми, за­хва­ты­ва­ет и ульт­ра­зву­ко­вой диа­па­зон (до 50 кГц). Каль­ма­ры из­да­ют се­рию зву­ков про­дол­жи­тель­но­стью до 40 с при пи­та­нии и обо­ро­ни­тель­ном по­ве­де­нии. Мощ­ным зву­ко­вым им­пуль­сом ра­ки аль­фе­усы спо­соб­ны ог­лу­шить до­бы­чу.

Б. име­ет важ­ное зна­че­ние в раз­вед­ке объ­ек­тов про­мыс­ла и ох­ра­не рыб­ных за­па­сов, ак­ва­куль­ту­ре рыб, для оцен­ки фи­зио­ло­гич. со­стоя­ния и кон­тро­ля се­зон­ных био­ло­гич. цик­лов у рыб, для со­вер­шен­ст­во­ва­ния тех­нич. средств ло­ва. Изу­ча­ет­ся воз­мож­ность ис­поль­зо­ва­ния зву­ков для управ­ле­ния по­ве­де­ни­ем рыб, для соз­да­ния их кон­цен­тра­ций, пре­дот­вра­ще­ния вы­хо­да из ору­дия ло­ва или при­вле­че­ния к не­му, от­пу­ги­ва­ния от разл. гид­ро­тех­нич. со­ору­же­ний. С этой це­лью ими­ти­ру­ют­ся био­ло­ги­че­ски зна­чи­мые зву­ки (пи­та­ния, опас­но­сти и др.), вы­ра­ба­ты­ва­ют­ся реф­лек­сы при­вле­че­ния рыб к тре­буе­мо­му мес­ту при по­да­че оп­ре­де­лён­но­го сиг­на­ла и т. д. Боль­шой ин­те­рес к Б. про­яв­ля­ют во­ен­но-мор­ские ве­дом­ст­ва, за­ни­маю­щие­ся шу­мо­пе­лен­га­ци­ей океа­нич. бен­то­са.