08.06.2017

Гекконы токи умеют подстраивать звуковые сигналы под уровень фонового шума

Исследователи из Института орнитологии Общества Макса Планка получили первое доказательство того, что рептилии способны изменять параметры издаваемых звуков в зависимости от условий, в которых они находятся. Если самцы гекконов токи находятся в помещениях с повышенным уровнем фонового шума, они, чтобы быть услышанными, меняют структуру призывного крика, удлиняя некоторые его слоги. Интересно, что птицы и млекопитающие в подобных ситуациях используют другой механизм: они начинают кричать громче. Из исследования можно сделать два вывода. Во-первых, звуковая коммуникация у рептилий устроена сложнее, чем считалось ранее. Во-вторых, механизм пластичности соответствующих сигналов у них отличается от такового у млекопитающих и птиц и, по всей видимости, появился в эволюции независимо.

Звуковые сигналы — важный способ передачи информации для большинства наземных животных. Песни птиц, рычание хищных млекопитающих, человеческие слова играют заметную роль в общении с представителями своего вида, а также в межвидовой коммуникации. С помощью звуков можно оповестить половых партнеров о своем присутствии, указать сородичам на опасность, отогнать противника, и многое другое. Чем больше различных сигналов может издавать животное, тем в целом сложнее его поведение. Но помимо количества издаваемых звуков важно и их качество. Чтобы донести до адресата нужную информацию, нужно не просто подать правильный сигнал, а сделать так, чтобы он был слышен. Самый простой пример: если вокруг шумно, нужно говорить либо громче, либо четче, а еще лучше — использовать обе стратегии сразу.

Как ни странно, далеко не все животные умеют подстраивать свои крики под условия окружающей среды и под громкость фонового шума в частности. Массово это делают только птицы и млекопитающие. И те, и другие повышают амплитуду своих звуковых сигналов в ответ на усиление фонового шума — проще говоря, начинают кричать громче. У этого явления есть свое название — эффект, или рефлекс, Ломбарда (см. Lombard effect). О том, насколько этот эффект распространен среди животных из других классов, судить сложно: это вопрос практически не исследованный. Известно только, что он проявляется у тунгарских лягушек (Engystomops pustulosus; см. W. Halfwerk et al., 2016. Vocal responses to noise reveal the presence of the Lombard effect in a frog). А вот амфибии вида Hyla chrysoscelis используют другую стратегию подстройки своих криков под окружающие условия (см. E. K. Love, M. A. Bee, 2010. An experimental test of noise-dependent voice amplitude regulation in Cope’s grey treefrog, Hyla chrysoscelis): они не повышают амплитуду своих криков при повышенном уровне фонового шума, а издают более длинный клич. Свидетельства вокальной пластичности рептилий до сих пор не были найдены: этот аспект поведения у пресмыкающихся, можно сказать, не изучали. Поэтому сотрудники Института орнитологии Общества Макса Планка решили проверить, могут ли гекконы токи (Gekko gecko) менять свой призывный клич в зависимости от уровня фонового шума.

Геккон токи (рис. 1) — ящерица средних размеров. Длина тела самцов обычно составляет около 35 сантиметров, хотя встречаются особи и до полуметра длиной. Любители рептилий нередко держат гекконов токи в террариумах. Самцы этого вида живут поодиночке, в том числе в неволе. В природе токи обитают в Юго-Восточной Азии. Они активны в основном ночью. У каждого самца есть свой охотничий участок, на котором он ловит насекомых и старается не пускать туда непрошеных гостей. Чтобы отпугнуть самцов-соседей и заявить потенциальным половым партнерам о своем присутствии, геккон издает характерный клич, в котором можно выделить две части. Сначала идет серия довольно тихих щелчков, а за ней — более громкий крик из двух слогов (рис. 2). Словами этот крик принято записывать как «GECK-O» или «ТО-КИ». Собственно, название «геккон токи» — подражание звукам призывного сигнала этой ящерицы.

Призывный крик геккона токи достаточно сложен для рептилии. Большинство представителей этого класса шипит, не используя при этом голосовые связки. Одно из немногих исключений — крокодилы (см. S. A. Reber et al., 2015. A Chinese alligator in heliox: formant frequencies in a crocodilian), но их вокализации по понятным причинам гораздо сложнее изучать. Токи достаточно хорошо чувствуют себя в неволе, поэтому они стали удобным экспериментальным объектом в обсуждаемом исследовании.

Ученые использовали данные о звуковых сигналах, издаваемых шестью самцами гекконов. Такое сравнительно небольшое число экспериментальных животных они объясняют тем, что механизмы вокальной пластичности весьма устойчивы в пределах одного вида. Например, эффект Ломбарда проявляется практически у 100% особей вида, которому этот феномен вообще свойственен. Каждый геккон жил в звуконепроницаемой комнате в отдельном террариуме, над которым был подвешен микрофон, а снаружи поставлено несколько динамиков для создания шумового фона (использовали белый шум — не несущие смысла звуки; наверняка вы сталкивались с ним, попадая на неработающие телеканалы). Звуки всех ящериц записывали в течение четырех суток, притом периоды тишины (32–35 дБ) длились по 24 часа и сменялись шумными периодами (60–65 дБ) такой же продолжительности. Получалось, что каждый геккон проводил двое суток при фоновом шуме и столько же времени без него.

По окончании эксперимента исследователи проанализировали число призывных криков у каждого самца, амплитуду щелчков и сигналов «ТО-КИ», а также их количество в пределах одного крика. Кроме того, авторы измерили длительность каждого «ТО-КИ». Для щелчков этого сделать не удалось, так как они нередко были настолько тихими, что достоверно не отличались по громкости от фонового шума.

Математическая обработка результатов показала, что гекконы меняли свой призывный крик в зависимости от уровня фонового шума, притом делали это не так, как птицы и млекопитающие. У токи не удалось обнаружить эффект Ломбарда. Когда ящерицам включали белый шум, они не начинали кричать громче. Вместо этого они снижали количество щелчков в пределах одного крика, но повышали число звуков «ТО-КИ» и их длительность. На фоне белого шума продолжительность слога «ТО» увеличивалась в среднем на 7% по сравнению с контролем, а слога «КИ» — на 37% (рис. 3).

Авторы предположили, что при повышенном уровне фонового шума гекконы стараются использовать доступный им репертуар звуков по-максимуму. Они увеличивают число громких звуков в своем крике, а количество тихих, которые при шуме сложно услышать, минимизируют (видимо, щелчки просто невозможно сделать громкими). К тому же, повышение длительности слогов «ТО» и «КИ» улучшает их слышимость. Подобный прием с удлинением нужных звуков используют и птицы, и млекопитающие.

Возникает вопрос: почему бы в таком случае не увеличить длительность всего крика, повысив количество и щелчков, и звуков «ТО-КИ» в рамках одной серии? По всей видимости, ящерицам этого не позволяет сделать устройство голосового аппарата. Вероятно, весь призывный сигнал они издают на одном выдохе, поэтому количество звуков в серии ограничено. В пользу этой версии говорит и тот факт, что у гекконов дыхательная система в целом развита слабее. У них нет ни диафрагмы, характерной для млекопитающих, ни воздушных мешков, присущих птицам, а обе эти структуры могли бы существенно расширить вокальный диапазон рептилий.

К сожалению, пока нет сведений о том, влияет ли состав (соотношение числа щелчков и звуков «ТО-КИ») призывного крика гекконов токи на его значение. Нельзя точно сказать, какой вариант крика приятнее для самок: тот, что содержит в себе больше щелчков, или наоборот, и есть ли у потенциальных слушателей какие-либо предпочтения. Этот вопрос только предстоит прояснить. Кроме того, в работе, о которой идет речь, не исследовали нейронные механизмы вокальной пластичности призывного крика. В конце статьи авторы делают лишь предположение, что геккон «выбирает» соотношение щелчков и звуков «ТО-КИ» непосредственно перед началом вокализации. Однако экспериментально эта гипотеза пока не проверена. Иными словами, вопросов о вокализациях гекконов пока гораздо больше, чем ответов. Ясно одно: система звуковых сигналов рептилий оказались более сложной, чем ее ранее представляли биологи.

Подготовлено по материалам: Henrik Brumm, Sue Anne Zollinger. Vocal plasticity in a reptile // Proceedings of the Royal Society of London, B. 2017. V. 284. I. 1855. DOI: 10.1098/rspb.2017.0451.

Светлана Ястребова

Источники:

1. elementy.ru