Международная группа биологов создала модели гортаней трёх видов усатых китов и изучила их строение. Учёные нашли у этих животных особый механизм звукоизвлечения, напоминающий человеческий.
По возвращению в воду наземные млекопитающие-предки китов столкнулись с рядом задач: дыхание и голосовая коммуникация.
Глотковые органы млекопитающих совмещают функции защиты дыхательных путей и образования звуков. Однако в водной среде у китов сформировался иной механизм: зубатые киты, к примеру, разросли носовой голосовой орган, а гортань служит им лишь для дыхания.
Усатые киты выбрали иной путь развития — им появился голосовой тракт. Гортань сохранила обе первоначальные функции. Специальные клапаны защищали дыхательные пути от воды. В гортани появились особые U-образные хрящи, позволяющие дышать поверхностно. Но у них нет голосовых связок, как у наземных млекопитающих, поэтому неизвестно, как усатые киты производят звуки.
Группа учёных из Дании, Австрии и США проанализировала гортани трёх усатых китов: горбатого кита ( Megaptera novaeangliae), сейвала (Balaenoptera borealis) и малого полосатика (B. acutorostrataЭтот орган, который ещё называют китом Минке, позволяет издавать звуки. Чтобы выяснить механизм звукоизвлечения, учёные разработали компьютерную модель гортани китов. вышла в журнале Nature.
Во время исследования на томографе исследователи обнаружили крупную мышцу вблизи поперечных черпаловидных складок. По предположению биологов, эта мышца является гомологом голосовых мышц млекопитающих.
Моделирование гортани китов показало, что при выдохе воздух проходит через зазор и вызывает вибрацию слизистой оболочки. Зазор образуется, когда поперечные черпаловидные складки прижимаются к гортанной «подушке» из жировой ткани.
Ученые отметили: у всех трех видов китов звук создаётся за счет аэродинамических колебаний складок и гортанной «подушки», свойственных только усатым китам. Сжатие голосовых мышц напрягает эти структуры перпендикулярно воздушному потоку — у млекопитающих этот механизм увеличивает резонансные частоты и, как следствие, вибрацию звука.
Голосовой аппарат горбатого кита имеет отличия. Перечисленные складки толще, чем у сейвала и полосатика, и вибрируют так же, как голосовые связки человека и других млекопитающих. Исследователи, создав модель гортани кита, выяснили, что при выдохе он производит самоподдерживающиеся смычные колебания складок, из-за чего издаёт звуки в диапазоне от 40 до 600 герц.
Результаты исследования показали, что гортань усатых китов функционирует схожим образом с человеческой. Биологи выявили два механизма вокализации: вибрация специальных структур создает низкочастотные звуки, а поперечные черпаловидные складки действуют как голосовые связки. Благодаря уникальному строению гортани усатые киты способны общаться с помощью сложных сигналов.