На значительных расстояниях для взаимодействия животным царства доступно не только акустическое общение, но и использование колебаний грунта. Недавняя научная работа продемонстрировала, что крупные костные структуры среднего уха слонов обладают уникальной способностью воспринимать низкочастотные вибрации от земли и направлять их во внутреннее ухо. Способность контролировать закрытие слухового прохода также повышает эффективность такого «осередечного» восприятия звуков.

С помощью акустических сигналов, распространяющихся в атмосфере, слоны могут поддерживать связь на дистанции до пяти километров. Тем не менее, у них существует и альтернативный метод передачи сообщений: животные ударяют копытами о землю, генерируя сейсмические колебания.

Вибраторные волны достигают получателя, после чего передаются от подошв ног через структуру конечностей и посредством черепных костей непосредственно во внутреннее ухо. Подобным образом слоны способны воспринимать сигналы на удалении свыше десяти километров от точки их возникновения. Этот феномен описывается термином «слух посредством костной проводимости».

Авторы нового исследования, опубликованного в журнале Frontiers in Audiology and Otology, провели исследование, чтобы определить механизм столь эффективного восприятия вибраций через кости черепа у этих животных. Стало известно, что органы слуха слонов значительно более восприимчивы к низкочастотным колебаниям, передающимся по костным структурам, чем аналогичные структуры человека. Эта особенность связана с анатомией: крупные и массивные костные элементы среднего уха обеспечивают чрезвычайно эффективную трансляцию низких частот во внутреннее ухо.

В ходе ряда опытов ученые использовали образцы височных костей – области черепа, содержащей среднее и внутреннее ухо – как от слона, так и от человека. Эти кости были закреплены на специальном приборе, который генерировал колебания, воспроизводящие звуковые волны, распространяющиеся по телу и достигающие черепа.

Прибор с использованием лазерного луча фиксировал перемещения микроскопических светоотражающих индикаторов, установленных на костях среднего уха. Это позволяло измерять их реакцию на низко- и высокочастотные колебания.

Оказалось, что среднее ухо слона наиболее активно вибрирует при частоте около 0,4 килогерца, в то время как у человека – примерно 1,2 килогерца. На более низких звуковых волнах стремечко (небольшая косточка среднего уха) слонов двигалось в три-четыре раза интенсивнее по сравнению с человеческим аналогом. Такая повышенная подвижность указывает на то, что большее количество вибраций передается во внутреннее ухо – структуру, отвечающую за преобразование звука в нервные импульсы.

Следует отметить, что кости среднего уха слонов обладают массой, превышающей человеческие почти в девять раз, а площадь барабанных перепонок больше примерно в семь раз.

«Относительно большие размеры этих структур позволяют звукам низкой частоты более эффективно достигать внутреннего уха слона. В свою очередь, внутреннее ухо приспособилось к обработке усиленного сигнала и формированию нервных импульсов, которые мозг способен распознавать и использовать для обмена информацией», — объяснилзаявил Сунил Пуриа, доцент кафедры оториноларингологии Гарвардской медицинской школы и ведущий автор научной работы.

Дополнительное повышение качества слуха на низких частотах у этих животных обеспечивается особенностью, недоступной человеку – возможностью сознательно перекрывать звуковые проходы. При вибрациях с частотой менее 200 герц слоны способны сокращать определенную мышцу, которая закрывает отверстие наружного уха, создавая эффект, сопоставимый с использованием берушей или наушников: собственные внутренние шумы становятся более отчетливыми.

По мнению Пуриа и его команды исследователей, данная способность может увеличивать слуховую чувствительность слонов посредством костной проводимости вплоть до тридцатикратного значения.