Гидроакустические закономерности пищевого поведения дельфинов
##plugins.themes.bootstrap3.article.main##
Google Scholar
##plugins.themes.bootstrap3.article.details##
Аннотация
Гидроакустические закономерности пищевого поведения дельфинов определяются характеристиками и функциональностью их акустических сигналов. Все акустические сигналы дельфинов классифицированы в соответствии с их физическими характеристиками в свете теории сигналов и эхолокации следующим образом: последовательности ультракоротких сверхширокополосных когерентных импульсов — «щелчки», частотно-модулированные (ЧМ) симултоны с равномерно распределёнными тонами — «свисты», пачки взаимно когерентных импульсов (КИ), пачки взаимно некогерентных импульсов (НИ) и пачки универсальных импульсов (УИ). Они играют роль зондирующих сигналов шести сонаров дельфина, оптимизированных для решения разных эхолокационных задач. Возможности использования дельфинами различных акустических сигналов для эхолокационного поиска и классификации объектов питания изучены в настоящей работе на основе собственных и литературных данных. Последовательности «щелчков» дельфины могут применять для эхолокации объектов питания (отдельной рыбы ― на расстоянии до 70–110 м, косяка рыбы ― на расстоянии до 450–650 м) и сородичей (на расстоянии до 450–650 м), а также для их классификации. «Свисты» дельфины могут использовать для обнаружения объектов питания (отдельной рыбы ― на расстоянии до 2 км, косяка рыбы ― на расстоянии до 9–13 км) и сородичей (на расстоянии до 9–13 км), для определения их дальности, а также для измерения их относительной радиальной скорости (приближение или удаление). Дальность и точность эхолокационного обнаружения сородичей и объектов пищи сонаром дельфина с применением ЧМ-сигналов лучше, чем при использовании «щелчков», более чем на порядок. Кроме того, ЧМ-сонар обеспечивает измерение радиальной скорости приближения или удаления подводного объекта относительно дельфина. Между тем преимуществом сонара, использующего «щелчки», является тонкий анализ амплитудно-временных особенностей спектра эха рыб с целью их классификации. Пачки КИ дельфины могут применять для отслеживания динамики изменения положения объекта питания на дистанциях менее 2,5 м для точного захвата жертвы. Высокая разрешающая способность слуха дельфина по времени (около 0,02 мс) позволяет обрабатывать тонкую временную динамику эхосигналов, приходящих с малых расстояний. Пачки НИ ― сигналы разговорного языка ― дельфины могут использовать для организации различных видов сотрудничества и сложной кооперации между собой во время поиска и ловли рыбы. Пачки УИ дельфины могут применять для расширения пространства эхолокационного обзора вокруг особи, с целью улучшения качества мониторинга за объектами питания, независимо от положения головы дельфина в пространстве, для определения дальности и относительной радиальной скорости, а также для классификации объектов питания на малых расстояниях. Развитие и совершенствование разных типов акустических сигналов, сонаров и различных методов обработки эхосигналов у дельфинов вызвано, прежде всего, необходимостью оптимизации гидроакустических закономерностей их пищевого поведения и ориентации в трёхмерном пространстве. Можно предполагать наличие аналогичных гидроакустических закономерностей пищевого поведения у Odontoceti исходя из подобия их акустических сигналов и морфологии. Акустические закономерности пищевого поведения дельфинов и летучих мышей схожи несмотря на то, что у них различная среда обитания (водная и наземно-воздушная) и что эти млекопитающие относятся к разным отрядам царства животных (китообразные и рукокрылые).
Авторы
Библиографические ссылки
Белькович В. М., Дубровский Н. А. Сенсорные основы ориентации китообразных. Ленинград : Наука, 1976. 204 с. [Belkovich V. M., Dubrovsky N. A. Sensornye osnovy orientatcii kitoobraznykh. Leningrad : Nauka, 1976, 204 p. (in Russ.)].
Белькович В. М., Борисов В. И. Локационное распознавание дельфинами фигур сложной конфигурации // Труды Акустического института. Москва, 1971. Т. 17. С. 19–23. [Belkovich V. M., Borisov V. I. Lokatsionnoe raspoznavanie del’finami figur slozhnoi konfiguratsii. In: Trudy Akusticheskogo instituta. Moscow, 1971, vol. 17, pp. 19–23. (in Russ.)].
Белькович В. М., Иванова Е. Е., Козаровицкий Л. Б., Ефременкова О. В., Харитонов С. Л. Характеристика поисково-охотничьего поведения дельфинов // Поведение дельфинов. Москва : Наука, 1978. С. 34–65. [Bel’kovich V. M., Ivanova E. E., Kozarovitskii L. B., Efremenkova O. V., Kharitonov S. L. Kharakteristika poiskovo-okhotnich’ego povedeniya del’finov. In: Povedenie del’finov. Moscow : Nauka, 1978, pp. 34–65. (in Russ.)].
Дубровский Н. А., Титов А. А., Краснов П. С., Бабкин В. П., Лекомцев В. М., Николенко Г. В. Исследование разрешающей способности эхолокационного аппарата черноморской афалины // Труды Акустического института. Москва, 1970. Вып. 10. С. 163–181. [Dubrovsky N. A., Titov A. A., Krasnov P. S., Babkin V. P., Lekomtsev V. M., Nikolenko G. V. Issledovanie razreshayushchei sposobnosti ekholokatsionnogo apparata chernomorskoi afaliny. In: Trudy Akusticheskogo instituta. Moscow, 1970, iss. 10, pp. 163–181. (in Russ.)].
Дубровский Н. А., Краснов П. С. Распознавание дельфином афалиной упругих шаров по материалу и размеру // Труды Акустического института. Москва, 1971. Вып. 17. С. 9–18. [Dubrovsky N. A., Krasnov P. S. Raspoznavanie del’finom afalinoi uprugikh sharov po materialu i razmeru. In: Trudy Akusticheskogo instituta. Moscow, 1971, iss. 17, pp. 9–18. (in Russ.)].
Иванов М. П. Эхолокационные сигналы дельфина при обнаружении объектов в сложных акустических условиях // Акустический журнал. 2004. Т. 50, вып. 4. С. 550–561. [Ivanov M. P. Ekholokatsionnye signaly del’fina pri obnaruzhenii ob”ektov v slozhnykh akusticheskikh usloviyakh. Akusticheskij zhurnal, 2004, vol. 50, iss. 4, pp. 550–561. (in Russ.)].
Морская биоакустика : монография / под ред. У. Н. Таволга ; пер. с англ. Ленинград : Судостроение, 1969. 422 с. [Morskaya bioakustika: monografiya / U. N. Tavolga (Ed.); per. s angl. Leningrad : Sudostroenie, 1969, 422 p. (in Russ.)].
Рябов В. А., Заславский Г. Л. Помехозащищенность эхолокатора дельфина // Сенсорные системы. 1998. Т. 12, вып. 2. С. 202–209. [Ryabov V. A. Pomekhozashchishchennost’ ekholokatora del’fina. Sensornye sistemy, 1998, vol. 12, iss. 2, pp. 202–209. (in Russ.)].
Рябов В. А. Спектрально-временной анализ акустических импульсных сигналов дельфином афалиной : автореф. дис. … канд. биол. наук : 03.00.02. Санкт-Петербург, 1991. 16 с. [Ryabov V. A. Spektral’no-vremennoi analiz akusticheskikh impul’snykh signalov del’finom afalinoi : avtoref. dis. … kand. biol. nauk : 03.00.02. Saint Petersburg, 1991, 16 p. (in Russ.)].
Рябов В. А., Заславский Г. Л. Временной анализ эхосигналов афалиной // Доповіді Національної академії наук України. 1999. №. 2. С. 188–192. [Ryabov V. A., Zaslavskij G. L. Vremennoi analiz ekhosignalov afalinoi. Dopovіdі Natcіonal’noi akademіi nauk Ukraini, 1999, no. 2, pp. 188–192. (in Russ.)].
Урик Р. Дж. Основы гидроакустики. Ленинград : Судостроение, 1978. 448 с. [Urick R. J. Principles of Underwater Sound. Leningrad : Sudostroenie, 1978, 448 p. (in Russ.)].
Aguilar S. N., Johnson M. P., Madsen P. T., Díaz F., Domínguez I., Brito A., Tyack P. Cheetahs of the deep sea: Deep foraging sprints in short-finned pilot whales off Tenerife (Canary Islands). Journal of Animal Ecology, 2008, vol. 77, iss. 5, pp. 936–943. https://doi.org/10.1111/j.1365-2656.2008.01393.x.
Au W. W. L. The Sonar of Dolphins. New York : Springer-Verlag, 1993, 277 p.
Au W. W. L., Branstetter B. K., Benoit-Bird K. J., Kastelein R. A. Acoustic basis for fish prey discrimination by echolocating dolphins and porpoises. The Journal of the Acoustical Society of America, 2009, vol. 126, iss. 1, pp. 460–467. https://doi.org/10.1121/1.3147497.
Аu W. W. L., Floyd R. G., Penner R. A., Marchison А. К. Measurement of echolocation signals of the Atlantic bottlenose dolphin, Tursiops truncatus Montagu, in open waters. The Journal of the Acoustical Society of America, 1974, vol. 56, iss. 4, pp. 1280–1290. https://doi.org/10.1121/1.1903419.
Au W W. L., Pawloski J. L. Cylinder wall thickness difference discrimination by an echolocating Atlantic bottlenose dolphin. Journal of Comparative Physiology A, 1992, vol. 170, iss. 1, pp. 41–47. https://doi.org/10.1007/BF00190399.
Au W. W. L., Snyder K. J. Long-range target detection in open waters by an echolocating Atlantic Bottlenose dolphin Tursiops truncatus. The Journal of the Acoustical Society of America, 1980, vol. 68, iss. 4, pp. 1077–1084. https://doi.org/10.1121/1.384993.
DeRuiter S. L., Bahr A., Blanchet M. A., Hansen S. F., Kristensen J. H., Madsen P. T., Tyack P. L., Wahlberg M. Acoustic behaviour of echolocating porpoises during prey capture. Journal of Experimental Biology, 2009, vol. 212, no. 19, pp. 3100–3107. https://doi.org/10.1242/jeb.030825.
Eskelinen H. C., Winship K. A., Jones B. L., Ames A. E. M., Kuczaj S. A. II. Acoustic behavior associated with cooperative task success in bottlenose dolphins (Tursiops truncatus). Animal Cognitium, 2016, vol. 19, iss. 4, pp. 789–797. https://doi.org/10.1007/s10071-016-0978-1.
Dubrovsky N. A., Krasnov P. S., Titov A. A. Discrimination of solid elastic spheres by an echolocating porpoise Tursiops truncatus. In: Proceedings of the 7th International Congress on Acoustics. Budapest, Hungary, 1971, vol. 3, pp. 533–536.
Griffin D. R., Webster F. A., Michael C. R. The echolocation of flying insects by bats. Animal Behaviour, 1960, vol. 8, iss. 3–4, pp. 141–154. https://doi.org/10.1016/0003-3472(60)90022-1.
Janik V. M. Source levels and the estimated active space of bottlenose dolphin (Tursiops truncatus) whistles in the Moray Firth, Scotland. Journal of Comparative Physiology A, 2000, vol. 186, iss. 7–8, pp. 673–680. https://doi.org/10.1007/s003590000120.
Johnson M., Madsen P. T., Zimmer W. M. X., De Soto N. A., Tyack P. L. Beaked whales echolocate on prey. Proceedings of the Royal Society B. Biological Sciences, 2004, vol. 271, suppl. 6, pp. 383–386. https://doi.org/10.1098/rsbl.2004.0208.
Lammers M. O., Schotten M., Au W. W. L. The spatial context of free-ranging Hawaiian spinner dolphins (Stenella longirostris) producing acoustic signals. The Journal of the Acoustical Society of America, 2006, vol. 119, iss. 2, pp. 1244–1250. https://doi.org/10.1121/1.2151804.
Lammers M. O., Au W. W. L., Herzing D. L. The broadband social acoustic signaling behavior of spinner and spotted dolphins. The Journal of the Acoustical Society of America, 2003, vol. 114, iss. 3, pp. 1629–1639. https://doi.org/10.1121/1.1596173.
Love R. H. Dorsal-aspect target strength of an individual fish. The Journal of the Acoustical Society of America, 1971, vol. 49, iss. 3B, pp. 816–823. https://doi.org/10.1121/1.1912422.
Madsen P. T., Surlykke A. Functional convergence in bat and toothed whale biosonars. Physiology (Bethesda), 2013, vol. 28, iss. 5, pp. 276–283. https://doi.org/10.1152/physiol.00008.2013.
Mayberry H. W., Faure P. A. Morphological, olfactory, and vocal development in big brown bats. Biology Open, 2015, vol. 4, no. 1, pp. 22–34. https://doi.org/10.1242/bio.201410181.
Morozov V. P., Akopian A. I., Burdin V. I., Zaitseva K. A. Sokovykh I. A. Sequential frequency of location signals of dolphins as a function of distance from the target. Biofizika, 1972, vol. 17, no. 1, pp. 139–145. (in Russ.).
Miller L. A., Pristed J., Møhl B., Surlykke A. The click sounds of narwhals (Monodon monoceros) in Inglefield Bay, Northwest Greenland. Marine Mammal Science, 1995, vol. 11, iss. 4, pp. 491–502. https://doi.org/10.1111/j.1748-7692.1995.tb00672.x.
Miller P. J. O., Johnson M. P., Tyack P. L. Sperm whale behavior indicates the use of echolocation click buzzes ‘creaks’ in prey capture. Proceedings of the Royal Society B. Biological Sciences, 2004, vol. 271, iss. 1554, pp. 2239–2247. https://doi.org/10.1098/rspb.2004.2863.
Murchison A. E. Detection range and range resolution in echolocating bottlenose porpoise (Tursiops truncatus). In: Animal Sonar Systems / R. G. Busnel, J. F. Fish (Eds). New York : Plenum Press, 1980, pp. 43–70.
Richardson W. J., Greene C. R., Malme C. I., Thomson D. H. Marine Mammals and Noise. San Diego : Academic Press, 1995, 576 p.
Rasmussen M. H., Lammers M. O., Beedholm K., Miller L. A. Source levels and harmonic content of whistles in white-beaked dolphins (Lagenorhynchus albirostris). The Journal of the Acoustical Society of America, 2006, vol. 120, iss. 1, pp. 510–517. https://doi.org/10.1121/1.2202865.
Ridgway S. H., Moore P. W., Carder D. A., Romano T. A. Forward shift of feeding buzz components of dolphins and belugas during associative learning reveals a likely connection to reward expectation, pleasure and brain dopamine activation. Journal of Experimental Biology, 2014, vol. 217, iss. 16, pp. 2910–2919. https://doi.org/10.1242/jeb.100511.
Ryabov V. A. Some aspects of analysis of dolphins’ acoustical signals. Open Journal of Acoustics, 2011, vol. 1, pp. 41–54. https://doi.org/10.4236/oja.2011.12006.
Ryabov V. A. Acoustic signals and echolocation system of the dolphin. Biophysics, 2014, vol. 59, iss. 1, pp. 135–147. https://doi.org/10.1134/S0006350914010199.
Ryabov V. A. The study of acoustic signals and the supposed spoken language of the dolphins. St. Petersburg Polytechnical University Journal: Physics and Mathematics, 2016, vol. 2, iss. 3, pp. 231–239. https://doi.org/10.1016/j.spjpm.2016.08.004.
Wisniewska D. M., Johnson M., Nachtigall P. E., Madsen P. T. Buzzing during biosonar-based interception of prey in the delphinids Tursiops truncatus and Pseudorca crassidens. Journal of Experimental Biology, 2014, vol. 217, iss. 24, pp. 4279–4282. https://doi.org/10.1242/jeb.113415.
Wisniewska D. M., Johnson M., Beedholm K., Wahlberg M., Madsen P. T. Acoustic gaze adjustments during active target selection in echolocating porpoises. Journal of Experimental Biology, 2012, vol. 215, iss. 24, pp. 4358–4373. https://doi.org/10.1242/jeb.074013.
Yovel Y., Au W. W. L. How can dolphins recognize fish according to their echoes? A statistical analysis of fish echoes. PLoS ONE, 2010, vol. 5, no. 11, e14054. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0014054.
Zaslavsky G. L., Ryabov V. A. Target classification in the dolphin. In: ACOUSTICS 2011: A New Decade – A New Reality: Rethinking Acoustic Practices for the Austerity Decade: Proceedings of a meeting, 14–15 September 2011, Glasgow, Scotland, UK / Institute of Acoustics, 2001, vol. 23, pt. 4, pp. 75–78.
Zaslavskiy G. L. The auditory time resolution in bottlenose dolphin: behavioural experiments versus auditory evoked potential methods. In: Proceedings of the 9th European Conference on Underwater Acoustics. France, Paris, 2008, pp. 571–576. http://webistem.com/acoustics2008/acoustics2008/cd1/data/articles/000101.pdf.
