Если вы когда-либо погружали голову под воду и прислушивались, вы знаете, что звуки в воде приглушаются. Но почему? Причина в том, что человеческие уши приспособлены слышать в воздухе, а не в воде. А вот многие морские животные хорошо слышат под водой. Для китов, крабов и кораллов обнаружение звуков вокруг них является вопросом выживания. Звук распространяется через воздух или воду волнами, как рябь на пруду. Но в воде он распространяется гораздо эффективнее и быстрее, отчасти потому, что вода плотнее воздуха. По мере того, как океан становится глубже, давление увеличивает плотность воды, заставляя звуковые волны распространяться ещё быстрее. В океане изменения давления могут трансформировать изначальное звучание и затруднять определение его источника.
Киты — эксперты в обнаружении и расшифровке почти любой акустической активности в океане. Они используют звук для общения, размножения, навигации и питания. Два основных типа китов (усатые и зубатые) — используют свои возможности по-разному. Подотряд усатых китов включает виды горбатых и синих китов. Они общаются, издавая низкочастотные звуки, называемые песнями, которые могут распространяться на большие расстояния. Дельфины и зубатые киты, такие как кашалоты, имеют слух, более настроенный на высокочастотные звуки. Они способны к эхолокации, как летучие мыши, сами производя высокочастотные щелчки, которые отражаются от элементов в их окружении. Эти эхо-сигналы помогают им различать рыбу и другие предметы вокруг них. Киты и дельфины имеют уши, похожие на наши, но с ключевыми отличиями. У людей есть мясистые внешние ушные раковины, для улавливания звуков, тогда как у китообразных их нет. Вместо этого у дельфинов есть подушечки жира вдоль нижней челюсти, которые собирают звуки. Затем эти вибрации перемещаются в лабиринт среднего и внутреннего уха в «улитку» (орган в форме улитки, который также есть у людей). А вот уже этот орган преобразует звуковые волны в электрические сигналы для обработки мозгом. В отличие от людской, улитка дельфина содержит гораздо больше нервных клеток, что отражает способность дельфина обрабатывать сложные акустические сигналы очень широкого спектра. Это позволяет им слышать гораздо более высокие частоты в воде. С другой стороны, улитка усатых китов более чувствительна к низкочастотным звукам, которые им не нравятся.
Многие очень удивятся, узнав, что кораллы – это не только животные, которые формируют основу коралловых рифов, но также могут слышать. Эти неподвижные живые организмы размножаются путём своеобразного нереста, выпуская сперматозоиды и яйцеклетки в воду, которые потом соединяются, образуя личинки. Свободно плавающая личинка коралла, размером примерно с песчинку, использует звук, чтобы выбрать место, где она поселится и проведёт свою взрослую жизнь. Личинка покрыта микроскопическими, чувствительными к звуку волосками. Здоровый риф полон хрюканья и щебетания рыб, а также потрескивания щелкающих креветок. Повреждённый или умирающий риф звучит по-другому и намного тише. Личинки кораллов могут очень чётко различать эту разницу – вполне понятно, что их привлекает звук здорового рифа.
Ракообразные, такие как крабы и омары, обнаруживают звук с помощью тысяч микроскопических волосков, называемых щетинками, которые выстилают их тела. Они также используют внутренние заполненные жидкостью мешочки, называемые статоцистами, и рецепторы растяжения, расположенные в суставах их ног и антенн. Как и кораллы, ракообразные используют звук для выбора дома. Некоторые виды живут в коралловых рифах. Другие избегают рифов, чтобы избежать хищников. Акустика помогает этим животным найти подходящий дом, либо по направлению к рифу, либо в безопасном месте. Исследования, сравнивающие акустические характеристики морских охраняемых территорий с незащищёнными, показали, что первые, с большим биологическим разнообразием, производят значительно более высокие уровни окружающего звукового шума, который является более акустически сложным, чем те, которые не защищены. Изменения в акустической сигнатуре различных местообитаний рифов могут предоставить информацию о качестве среды обитания и помочь личинкам и молоди различать звуки от деградировавших рифов менее привлекательны для личинок, чем звуки от здоровых. На основе изученных данных, биологами разных стран на облачном сервере уже разрабатывается модель акустического распознавания, для определения здоровья коралловых рифов.
Агрессия — обычное явление в мире морских млекопитающих. Агрессивные проявления, или агонистическое поведение, часто наблюдается среди членов группы или между особями разных видов. Звук может быть важным компонентом конфликтного поведения, например, рычание — как часть демонстрации угрозы. Животные могут распознавать эти вокализации, чтобы оценить готовность противника к борьбе или его способность сражаться. Громкие звуки также могут использоваться, чтобы напугать или защититься от хищника. Лучшие описания агрессивных проявлений получены в исследованиях ластоногих (например, морских слонов) и зубатых китов (например, атлантических пятнистых и бутылконосых дельфинов, а также белух).
Самцы некоторых видов защищают территории, другие защищают самок, в то время как третьи устанавливают иерархии доминирования. В этих и других типах агрессивных взаимодействий вокализации играют важную роль. Могут использоваться как подводные, так и воздушные звуки, но большинство включают рычание, своеобразный лай и хрюканье. Однако было обнаружено, что содержащиеся в неволе морские леопарды издают подводное рычание и хлопки в сочетании с агрессивными выпадами (с открытым ртом и обнажёнными зубами). Пакетные импульсные звуки могут иметь частотные компоненты, которые выходят за пределы 100 кГц.
Если взаимодействие обостряется, вокализации часто сопровождаются все более агрессивным поведением, таким как производство пузырьков, хлопки челюстями, рывки тела, удары хвостом и другие действия. Хлопки челюстями — это короткие, очень интенсивные, широкополосные акустические колебания, которые производятся посредством открытия рта и сильного схлопывания верхней и нижней челюсти. Хлопки хвостом производятся путём выталкивания хвоста из воды и последующего удара им о поверхность. Оба эти действия создают очень резкие звуки, которые имеют быстрое начало и смещение.
Другие виды китообразных также демонстрируют агрессивные проявления. Например, самцы горбатых китов часто образуют конкурирующие группы на местах размножения, в которых отдельные самцы соревнуются друг с другом за положение рядом с самкой. В этих группах они демонстрируют угрозы, которые включают физическое позирование и выдувание струй пузырьков воздуха, а также производят различные социальные звуки. Эти проявления обеспечивают, как визуальные, так и акустические сигналы агрессии или возбуждения для других животных в группе.