Гидроакустические закономерности пищевого поведения дельфинов

Abstract

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).