Найти неповторимый голос

В больших скоплениях животных при перекличке сотен или даже тысяч особей матерям, казалось бы, должно быть трудно отыскать родных детенышей, а тем - докричаться до своих матерей. Однако они безошибочно находят друг друга. Интересно, что в сходных условиях – среди шумного стада – такие разные животные, как домашние овцы и северные морские котики, решают эту задачу благодаря аналогичным акустическим приемам: амплитудным модуляциям несущей частоты голоса, позволяющим индивидуализировать звуковой сигнал, вложить в него информацию о своих эмоциях и передать его на большее расстояние.

В период вскармливания потомства как домашние овцы и ягнята, так и самки северных морских котиков и их щенки вынуждены решать одинаковую задачу – в многочисленной толпе сородичей им необходимо найти друг друга. В огромном стаде увидеть или унюхать свое дитя бывает затруднительно или вовсе невозможно. Единственным действенным средством связи здесь становится голос. Несмотря на то, что одновременные крики сотен животных, сливаясь воедино, создают маскирующий шум, самка не только может вычленить и узнать голос собственного ребенка, но и определить уровень его возбуждения.

Самки северных морских котиков (Callorhinus ursinus) рожают и выкармливают своих щенков на берегу. Первые дни после родов самки неотлучно находятся на лежбище и кормят малышей, однако на 2-7 сутки они вынуждены покидать их ради поисков в море собственного пропитания. В это время детеныши собираются в группы, образуя так называемые детские залежки. Самки отсутствуют около недели, а когда возвращаются, то по голосу узнают и находят своих щенков. В дальнейшем самки периодически уходят в море на прокорм, детеныши же сами научаются различать голос вернувшихся матерей и отыскивают их, едва заслышав призыв.

По сходному сценарию развивается общение домашних овец (Ovis aries) с ягнятами на пастбище. Самки и детеныши разбредаются на десятки метров, теряя всяческий контакт. Проведя некоторое время вдали от матери, ягнята чувствуют беспокойство и начинают тревожно блеять. Одиночный крик тут же переходит в перекличку овцы с ягненком, которая не теряется даже в многоголосом хоре и завершается их воссоединением.

В статье сотрудников экологического факультета Российского университета дружбы народов А.А. Никольского и Т.Ю. Лисицыной представлены материалы, демонстрирующие параллелизм акустической коммуникации (звукового общения) самок и детенышей северных морских котиков и домашних овец. Работа выполнена на основе магнитных записей звуковых сигналов, собранных в 1970-х годах. Сходство вокализации этих видов животных было отмечено А.А. Никольским еще в 1984 году, современные же цифровые технологии позволили расшифровать структуру звукового сигнала, посредством которого осуществляется безошибочная акустическая связь.

Наиболее характерным признаком, объединяющим сигналы домашних овец и северных морских котиков, является амплитудная модуляция (АМ) высокой несущей (основной) частоты голоса (у исследованных животных в среднем от 680 до 1258 Гц) двумя более низкими колебаниями АМ1 (178-279 Гц) и АМ2 (15-30 Гц) (рис. 1). Первая модуляция не глубокая, на слух она воспринимается как дрожание; вторая – более значительная (иногда может отсутствовать вовсе), она слышится как блеяние.

АМ является тем простым и надежным механизмом, который позволяет управлять частотным спектром передаваемого сообщения. В модулированных сигналах овец и котиков спектр зовущих криков зависит от четырёх основных факторов: частоты и формы несущего колебания, периода и глубины AM1, периода и глубины АМ2, числа периодов несущего колебания на один период AM1.

Амплитудные модуляции повышают дальность и помехозащищенность передаваемого сообщения, придают индивидуальную специфику и отражают тонкие детали эмоционального состояния носителя информации.

Так, в сигнале, модулированном более низкими частотами, общая высота звука занижается, а низкий звук лучше распространяется в среде, следовательно, модулированный сигнал передается на большее расстояние.

Амплитудная модуляция приумножает уникальность сигнала, заключенную в его основной частоте. Гармоники основной частоты совместно с боковыми частотами, возникающими благодаря АМ, придают голосу особую тембральную окраску. Своеобразие звука также определяется соотношением колебаний несущей частоты и частоты АМ1: в один период АМ1 укладывается от 3 до 6 периодов несущей частоты, причем в сигнале каждой особи абсолютно преобладает какое-то одно из соотношений, что добавляет характерности звуку. Индивидуальную особенность придают и дополнительные малоамплитудные регулярные колебания самой несущей частоты, специфические для репертуара каждой особи. Последние, по мнению авторов, возможно, отражают и уровень эмоционального напряжения особи.

Взволнованность, эмоциональность сигнала может также выражаться через АМ2: число периодов АМ2 у одной и той же особи может меняться в широких пределах, и чем сильнее возбуждено животное, тем больше периодов вторичной модуляции, тем заметнее блеяние.

Таким образом, главным результатом параллельной эволюции зовущих криков домашних овец и северных морских котиков является двухуровневая амплитудная модуляция, которая надежно кодирует сигнал, передаваемый в зовущих криках индивидуума.

Механизм АМ на данный момент не до конца изучен (более подробно см. в статье Володина и др., 2005; полная версия статьи), хотя само явление, по-видимому, довольно широко распространено среди млекопитающих.