Афалины выбирают себе «имена» так, чтобы их было лучше слышно

Дельфины помнят «имена» друг друга в течение десятилетий. На фотографии изображен дельфин по кличке Кай из Техасского океанариума (Texas State Aquarium), а на врезке — его свист-автограф, которым он представляется при встрече с незнакомыми дельфинами или сообщает о себе, отбившись от семьи. Фото © Jason Bruck с сайта science.org

Долгое время разница в «диалектах» между популяциями дельфинов оценивалась по общему вокальному репертуару, и сравнительно мало внимания уделялось так называемым свистам-автографам, индивидуальным «именам», которые дельфины начинают издавать в течение первого года жизни. Чтобы понять, какие факторы обеспечивают разницу между «именами» в географически разделенных популяциях дельфинов, ученые изучили шесть групп афалин в Средиземном море, сравнив издаваемые ими свисты-автографы. Оказалось, что основное влияние на свисты оказывает не степень географической изоляции (грубо говоря, дистанция между популяциями), а экологические особенности окружающей среды и демографическая структура дельфиньих стай.

Акустические сигналы играют важную роль в общении многих видов животных, от насекомых до млекопитающих, и задействованы в самых разных аспектах жизнедеятельности, от конкуренции за ресурсы до брачных ритуалов (M. R. Wilkins et al., 2012. Evolutionary divergence in acoustic signals: causes and consequences). В частности, одни из самых «говорливых» современных млекопитающих — китообразные, — используют издаваемые ими звуки, чтобы ориентироваться в пространстве, искать пищу, избегать хищников и общаться с сородичами, причем не только членами своей группы, но и животными из соседних стай (C. Wei, 2021. Sound production and propagation in cetaceans). Логично предположить, что с помощью звуков киты должны передавать окружающим информацию о себе. И уже установлено, что у некоторых видов, таких как косатки (Orcinus orca) и кашалоты (Physeter macrocephalus), существуют региональные диалекты, причем киты-«носители» определенного диалекта предпочитают общаться друг с другом, а не с другими китами (см. О. Филатова, 2019. Язык косаток и его диалекты, V. B. Deecke et al., 2000. Dialect change in resident killer whales: implications for vocal learning and cultural transmission, L. Weilgart, H. Whitehead, 1997. Group-specific dialects and geographical variation in coda repertoire in South Pacific sperm whales).

Немалое внимание при изучении акустического общения животных уделяется различиям в сигналах между близкородственными видами или популяциями одного вида (Z. Chen, J. J. Wiens, 2020. The origins of acoustic communication in vertebrates). Предполагается, что эти различия могут быть обусловлены акустическими характеристиками среды, к которой животные вынуждены приспосабливаться (это так называемая гипотеза акустической адаптации), социальными условиями, в том числе культурными традициями (см. Культура у животных — не редкий курьез, а вездесущее явление, «Элементы», 13.04.2021), и географической изоляцией популяций (D. E. Irwin et al., 2008. Call divergence is correlated with geographic and genetic distance in greenish warblers (Phylloscopus trochiloides): a strong role for stochasticity in signal evolution?).

Кашалоты учатся общаться с сородичами в раннем детстве, после чего всю жизнь предпочитают общество тех китов, которые издают похожие звуки. Не правда ли, это похоже на человеческое общество, в котором носители одного языка предпочитают общаться друг с другом? Фото © Bryan Skerry с сайта nationalgeographic.com

Афалины (Tursiops truncatus) используют для самоидентификации особые частотно-модулированные узкополосные сигналы, называемые «свистами-автографами» (signature whistles, см. V. M. Janik, L. S. Sayigh, 2013. Communication in bottlenose dolphins: 50 years of signature whistle research) — своеобразные «позывные», индивидуальные для каждой особи. Издавая такой свист, дельфин как бы представляется сородичам или сообщает о своем местоположении. Считается, что основные функции этих сигналов — распознавание членов группы и общение с ними, а также координирование действий внутри группы (см. Как общаются афалины?). Эти свисты отличаются характерным рисунком частотной модуляции; чаще всего дельфин использует их, когда отдаляется от группы или оказывается изолирован от нее (V. M. Janik, P. J. B. Slater, 1998. Context-specific use suggests that bottlenose dolphin signature whistles are cohesion calls). В неволе свисты-автографы в основном звучат именно в случае помещения дельфина в отдельный бассейн (V. M. Janic et al., 1994. Signature whistle variations in a bottlenosed dolphin, Tursiops truncatus), где он не может общаться с членами своей стаи, а вот у диких дельфинов они составляют 38–70% всего репертуара свистов (S. L. Watwood et al., 2005. Signature whistle use by temporarily restrained and free-swimming bottlenose dolphins, Tursiops truncatus).

Уникальный свист-автограф появляется в вокальном репертуаре афалины в течение первого года жизни и, по-видимому, формируется под влиянием свистов сородичей, окружающих дельфиненка (P. L. Tyack, L. S. Sayigh, 2010. Vocal learning in cetaceans). Свист практически не меняется в течение десятилетий (L. S. Sayigh et al., 1990. Signature whistles of free-ranging bottlenose dolphins Tursiops truncatus: stability and mother-offspring comparisons), хотя может модифицироваться, например, при смене стаи (S. L. Watwood et al., 2004. Whistle sharing in paired male bottlenose dolphins, Tursiops truncatus; чем-то похоже на ситуацию человека, переехавшего в другую страну и вынужденного адаптироваться к новой языковой среде). Известно, что существуют различия в свистах-автографах между популяциями афалин, и в последние годы число таких исследований только увеличивается. Тем не менее, до сих пор ученые не уделяли внимание факторам, влияющим на различия в свистах-автографах, — а ведь такие данные могли бы пролить свет на процесс возникновения и эволюцию этих необычных сигналов.

Чтобы понять, из каких факторов складывается уникальность свиста-автографа, ученые изучили акустическую структуру свистов (с точки зрения основных частот, частотной модуляции и продолжительности) шести географически изолированных дельфиньих популяций в Средиземном море. 188 часов акустических записей были собраны в национальном парке Порт-Крос у южных берегов Франции, на острове Сардиния и на западном берегу Италии (все эти места рассматривались как западное Средиземноморье); на островах Црес-Лошинь в Адриатическом море и в Коринфском заливе в Ионическом море (оба места рассматривались как восточное Средиземноморье); и на острове Лампедуза в Тунисском проливе (считался южным Средиземноморьем).

Всего было идентифицировано 168 уникальных свистов-автографов, после чего ученые проанализировали их на предмет вариации акустических характеристик, например, продолжительность и изменения высоты тона. Полученные данные были соотнесены с местом, где был записан свист, частью Средиземноморья, к которой это место относится, особенностями местной среды и той группы, к которой принадлежал владелец свиста.

Места записи свистов-автографов: PC, AL и FI относятся к западному Средиземноморью, LA — к южному, CL и GC — к восточному. Рисунок из обсуждаемой статьи в Scientific Reports

Оказалось, что хотя на структуру свиста влияли в той или иной степени все учитываемые факторы, в наибольшей степени уникальность свиста определялась не географической дистанцией между популяциями, а экологическими факторами, такими как тип морского дна и численность дельфиньих стай. Например, на юге Франции и на острове Лампедуза, где дно покрыто растениями (в основном это заросли посидонии), дельфины издавали более высокие и короткие свисты, в то время как на Сардинии и на западном берегу Италии, где дно илистое — более низкие и продолжительные. Авторы предположили, что это связано именно с особенностями морского дна, поскольку раньше было показано, что низкочастотные свисты (они дальше всего распространяются в морской воде, поэтому лучше всего подходят для свиста-автографа) на участках, покрытых водорослями, затухают быстрее высокочастотных (E. Quintana-Rizzo, D. A. Mann, 2006. Estimated communication range of social sounds used by bottlenose dolphins (Tursiops truncatus)), поэтому дельфинам, живущим над заросшим дном, приходится использовать иные свисты по сравнению с теми животными, которые населяют воды над илистым или песчано-илистым дном.

Наибольшее же влияние на структуру свиста оказали особенности самой популяции дельфинов, а именно ее размер. Сильнее всего различались свисты дельфинов с юга Франции, запада Италии и с острова Лампедуза, где плавают многочисленные стаи, часто меняющие свой состав, и свисты дельфинов из Коринфского залива и с острова Сардиния, где стаи сравнительно невелики. В больших популяциях структура свиста была наиболее нестабильна: вероятно, дельфины вынуждены постоянно менять свист-автограф в зависимости от окружения, чтобы их свисты не сливались со свистами других животных. В то же время в малых популяциях, где увеличивается вероятность многократных встреч с одним и тем же дельфином, свисты-автографы были более сложными и постоянными: это увеличивало вероятность правильного распознавания конкретной особи.

Зависимость характеристик свиста-автографа от региона Средиземноморья (восточный, южный, западный), в котором обитает дельфин. Основными параметрами свиста авторы сочли наименьшую частоту, начальную частоту и диапазон частот (в кГц), а также продолжительность (в секундах) и количество точек перегиба. Обратите внимание, что различия между свистами мало коррелируют с географическим расстоянием между популяциями: например, по частотам западные и восточные популяции, расположенные дальше друг от друга, отличаются меньше, чем южная, которая могла бы служить зоной «культурного обмена». Рисунок из обсуждаемой статьи в Scientific Reports

Напоследок авторы заметили, что результаты их исследования стоит воспринимать осторожно из-за некоторых методологических ограничений: например, если у стаи из Адриатического моря, состоящей из 38 дельфинов, были записаны 13 индивидуальных свистов (или 34% всех особей), то из крупных популяций западного Средиземноморья в собранной выборке представлены лишь 5% особей. Также в работе представлено ограниченное количество факторов, потенциально влияющих на изменчивость свиста-автографа: возможно, в дальнейших исследованиях стоило бы включить также звуки моторов судов, которые уже сейчас вынуждают дельфинов изменять структуру своих криков, чтобы быть услышанными в окружающем их шуме (G. La Manna et al., 2019. Influence of environmental, social and behavioural variables on the whistling of the common bottlenose dolphin (Tursiops truncatus)).

В целом проведенное исследование подтверждает «гипотезу акустической адаптации»: дельфины изменяют издаваемые ими свисты в соответствии с условиями окружающей среды, добиваясь их минимального затухания и наилучшей распознаваемости, — примерно так же, как человек, оказавшийся посреди шумной улицы, будет говорить громче и четче, чем во время прогулки в парке. Возможно, изучив свист-автограф, мы и не сможем сказать, к какой конкретно популяции принадлежит этот дельфин, но зато сумеем представить, в какой среде он рос.

Источник: G. La Manna, N. Rako-Gospić, D. S. Pace, S. Bonizzoni, L. Di Iorio, L. Polimeno, F. Perretti, F. Ronchetti, G. Giacomini, G. Pavan, G. Pedrazzi, H. Labach, G. Ceccherelli. Determinants of variability in signature whistles of the Mediterranean common bottlenose dolphin // Scientific Reports. 2022. DOI: 10.1038/s41598-022-10920-7.

Анна Новиковская