Ученые сделали шаг к тому, чтобы научиться понимать китов. Исследователи обнаружили, что кашалоты используют звуки, похожие на человеческие гласные и даже дифтонги – сочетания вроде «ай» или «ой».
Много лет идея «поговорить с китом» казалась фантастикой. Но современные технологии позволяют ученым буквально подслушивать океан и расшифровывать сигналы его обитателей. Проект CETI (Cetacean Translation Initiative) уже несколько лет занимается изучением звуков, издаваемых кашалотами – огромными морскими гигантами, чьи коды и клики образуют целые звуковые фразы.
В новом исследовании, опубликованном в журнале Open Mind, ученые обнаружили в «разговорах» кашалотов звуки, по структуре напоминающие человеческие гласные – «а» и «и». Более того, животные, похоже, умеют их соединять, создавая нечто вроде дифтонгов – «двойных» гласных, которые в человеческой речи делают слова плавнее и выразительнее.
Когда киты говорят как люди
Чтобы обнаружить это сходство, ученым пришлось преодолеть человеческие предубеждения. Ведь человек говорит, вибрируя голосовыми связками, а киты издают щелчки с помощью особых «губ» внутри дыхательных путей. Их «темп речи» в сотни раз медленнее, и чтобы понять смысл, исследователям пришлось буквально замедлить океан.
После коррекции скорости звуков специалисты CETI заметили закономерности: кашалоты повторяют сочетания, которые можно записать буквами. Эти звуки – не случайные: они структурированы и, вероятно, имеют значение в общении между особями.
Похожие принципы – разные миры
Главный вывод исследования – язык кашалотов сложнее, чем предполагалось. У них есть элементы, напоминающие фонетику человека – звуковые блоки, из которых можно «собирать» смысл. Это открывает новые горизонты не только в зоологии, но и в понимании происхождения речи как явления.
Ученые предполагают, что основы языкового мышления могут быть не уникальны для Homo sapiens. Возможно, другие виды – от китов до приматов – тоже выработали собственные «лексиконы» для общения.
Известно, что киты и дельфины часто просят людей помочь удалить искусственные объекты, такие как сети и крючки. Есть многочисленные случаи, когда дикие особи подтягивались к лодкам и показывали людям пострадавшее место. КМК показывает довольно развитый интеллект.
Опасно так перед кашалотом плавать. Если он захочет, он может выкрутить свою громкость до 230dB. Бывали случаи, когда дайверов парализовало и разогревало изнутри, аки в микроволновке. Собственно, так кашалоты и охотятся, оглушая свою жертву.
Международная команда исследователей, опираясь на возможности искусственного интеллекта (нейросетей, обучаемых на гигантских массивах данных), смогла выявить структуру языка китов, которая оказалась очень похожей на человеческую речь.
Следовательно, общение с другим видом — не фантастика, а вопрос времени.
Мечта становится реальностью
В 2020 году стартовал амбициозный проект CETI (Cetacean Translation Initiative — Инициатива по переводу китообразных). Ключевая цель казалась невероятной: расшифровать язык кашалотов и научиться говорить с ними.
Четыре года спустя в журнале Nature Communications было опубликовано исследование, авторами которого выступили ученые из Массачусетского технологического института (MIT) и проекта CETI. Если очень кратко, то суть такова: исследователи обнаружили "фонетический алфавит" кашалотов — систему звуков, структурно похожую на человеческую речь.
"Коды" кашалотов
Кашалоты общаются друг с другом с помощью серий щелчков, которые ученые называют "кодами" (англ. codas). Громкость этих звуков может достигать 200 децибел — громче, чем взлетающая ракета.
Изначально считалось, что коды — это просто идентификационные сигналы, вроде позывных. Но исследования показали, что они на самом деле представляют собой полноценный язык с грамматикой, контекстом и смысловой нагрузкой.
Ученые выделили 156 различных кодов и их базовые компоненты — что-то вроде фонем в человеческой речи. Кроме того, обнаружились "гласные" и "дифтонги"* в китовых звуках.
*Дифтонги — это сложные гласные звуки, состоящие из двух разных гласных, произносимых как один слог без паузы. В латинском языке это, например, ae, oe и au.
Как ИИ помогает понять китов?
Основным инструментом исследователей стали технологии обработки естественного языка (NLP), которые являются фундаментом всем известного ChatGPT и других современных языковых моделей.
Было установлено, что структура китовой коммуникации меняется в зависимости от контекста разговора. Киты не просто повторяют одни и те же звуки (как кошки или собаки) — они выстраивают сложные комбинации, придавая им новые значения. Аналогичным образом мы складываем буквы в слова, а слова в словосочетания и предложения.
"Мы выявили структурированное информационное содержание, — заявила Даниэла Рус, директор Лаборатории компьютерных наук и искусственного интеллекта (CSAIL) MIT. — Это бросает вызов преобладающему среди многих лингвистов убеждению, что сложная коммуникация уникальна для людей".
Технологии будущего в действии
Для сбора данных о китах, в рамках проекта CETI был разработан целый арсенал "деликатной робототехники":
Беспилотные дроны отслеживают китов с воздуха;
Подводные глайдеры (аппараты, приводимые в движение гидродинамическими силами за счет изменения плавучести) с микрофонами, которые бесшумно следуют за китами на глубине до двух километров;
Биоинспирированные метки на присосках, прикрепляемые на тела китов, записывают звуки и отслеживают движения;
Алгоритмы машинного обучения, которые с поразительной точностью предсказывают, где кит всплывет.
Система AVATARS (Автономные средства для отслеживания и встречи с китами) отвечает за сбор данных в режиме реального времени, координируя все системы.
Сколько данных нужно для понимания?
Здесь начинается самое сложное. Для обучения языковой модели GPT-3 потребовалось около 175 миллиардов слов. Ученые CETI поставили перед собой цель собрать более миллиарда комбинаций кодов от кашалотов, включая полный контекст: кто с кем говорит, в какой ситуации развивается общение и какое действие следует за этим.
По состоянию на 2025 год собрано несколько миллионов записей (данные уточняются), но это огромный прогресс по сравнению со 100 000 в 2021 году. Уже сегодня создана уникальная база данных звуков и поведения кашалотов — единственная в истории.
Примечательно, что наибольшее количество данных обеспечивает одна группа кашалотов, проживающая у берегов острова Доминика в Карибском море. За ней наблюдают уже более 15 лет.
Почему именно кашалоты? Выбор неслучаен. У кашалотов:
Самый большой мозг среди всех животных на планете;
Сложная социальная структура — они живут тесными семейными группами, демонстрируя человекоподобную привязанность друг к другу;
Развитая коммуникация — они учат своих детенышей "говорить". А еще перенимают особенности общения у других групп.
Это перевернет наше сознание
В 1960-х годах Роджер Пейн (29 января 1935 года — 10 июня 2023 года), американский биолог, а после советник CETI, записал "Песни горбатых китов". Эти записи вдохновили людей на создание движения "Спасем китов", которое привело к принятию Закона о защите морских млекопитающих в 1972 году и спасло несколько видов китов от вымирания.
И это огромное достижение стало возможно потому, что люди просто услышали звуки китов. Представьте, что произойдет, когда мы сможем понимать китов и отвечать им.
Что дальше?
Прямо сейчас команда CETI работает над несколькими направлениями:
Расшифровка значений кодов. Ученые стремятся понять, есть ли у китов "слова" для конкретных объектов или действий (как они называют, например, море). Более того, исследователи хотят выяснить, как киты передают информацию между поколениями.
Создание языковой модели, которая не только будет понимать китов, но и сможет генерировать ответы. Проведение экспериментов по воспроизведению китовых звуков и наблюдению за реакцией животных в их естественной среде обитания.
Совместно с юридическим факультетом NYU разрабатываются этические принципы для коммуникации с другими видами. Как использовать эту технологию ответственно? Какие права появятся у китов, которые докажут свою разумность.
Демонстрация человечеству, что киты — это не просто "ресурс" или "красивые животные", а разумные существа с языком, культурой, семьями и обществом.
"Если мы обнаружим, что целая цивилизация, по сути, находится у нас под носом, возможно, это приведет к сдвигу в нашем отношении к окружающей среде", — говорит Майкл Бронштейн, руководитель направления машинного обучения в CETI.
Человечество стоит на пороге первого в истории осмысленного диалога с другим видом. И это не предположение со страниц научной фантастики, а реальность, к которой мы приближаемся, благодаря объединению биологии, лингвистики, робототехники и искусственного интеллекта.
В ближайшие годы мы услышим первый ответ от кашалотов. И что бы они ни сказали нам, это навсегда изменит наше понимание того, что значит быть разумным существом на этой планете.
Ученые впервые зафиксировали на видео необычное поведение кашалотов – они буквально сталкиваются головами друг с другом. Наблюдения помогли по-новому взглянуть на социальную жизнь этих морских гигантов.
В статье, опубликованной в журнале Marine Mammal Science, ученые описали крайне необычное поведение кашалотов. С помощью дронов исследователи сняли, как эти огромные киты намеренно плывут навстречу друг другу и сталкиваются головами.
Подобные случаи упоминались еще в эпоху китобойного промысла XVIII–XIX веков, когда киты таранили лодки. Эти истории даже вдохновили образ в «Моби Дике». Однако до сих пор у ученых почти не было реальных наблюдений – теперь поведение удалось не только увидеть, но и подробно описать.
Что именно увидели ученые
Съемки проходили в районах Азорских и Балеарских островов в 2020–2022 годах. Изначально дроны запускали для других задач – оценки состояния животных и сбора данных. Но именно они позволили заметить редкое поведение.
В одном случае два кита одинакового размера столкнулись лоб в лоб, после чего один из них ударил другого в тело. В другом – два самца кружили рядом с самкой, ныряли и всплывали, а затем один из них ударил ее в верхнюю часть тела. Еще одна сцена показала серию столкновений между двумя китами примерно одинаковых размеров.
Аудиозаписи, сделанные одновременно, зафиксировали характерные щелчки и сигналы, которые обычно сопровождают социальное взаимодействие.
Игра, тренировка или конфликт?
Исследователи предполагают, что такие столкновения – не агрессия в чистом виде. Скорее всего, это форма «жесткой игры», характерной для молодых самцов.
Подобное поведение может быть тренировкой перед взрослой жизнью, где самцам приходится конкурировать за самок. Есть версия, что такие «поединки» помогают им развивать силу и социальные навыки, а иногда даже служат этапом перед уходом из группы.
Все наблюдения были сделаны всего за два года – поэтому, возможно, подобное поведение встречается чаще, чем считалось раньше. Просто раньше его было трудно зафиксировать.
Дружба может быть одним из самых мощных природных «лекарств» для здоровья.
Срочно напишите своим друзьям!
Новое исследование показало: самцы афалин с крепкими социальными связями стареют медленнее на клеточном уровне, чем их более замкнутые сородичи. Это говорит о том, что отношения могут напрямую влиять на здоровье и продолжительность жизни.
Ученые изучали диких индо-тихоокеанских афалин в заливе Шарк-Бей у берегов Западной Австралии. Оказалось, что у самцов с прочными дружескими связями с другими самцами так называемый эпигенетический возраст — молекулярный показатель биологического старения — был ниже, чем у одиночек того же календарного возраста.
В этой популяции самцы образуют устойчивые альянсы — союзы, которые могут сохраняться десятилетиями. Эти партнерства помогают им совместно конкурировать за доступ к самкам. Одни дельфины активно вкладываются в такие связи и много времени проводят с близкими «друзьями», другие предпочитают одиночество. Именно это различие позволило ученым проверить, связано ли качество дружбы со скоростью биологического старения.
Как проходило исследование?
Команда под руководством Ливии Гербер из Университета Нового Южного Уэльса проанализировала образцы кожи 38 самцов в возрасте от новорожденных до 29 лет. Вместо простого подсчета лет исследователи измеряли биологический возраст по паттернам метилирования ДНК — химическим «меткам», которые накапливаются с возрастом и отражают износ организма.
Многолетние наблюдения (почти 40 лет) позволили определить, какие дельфины чаще всего держались вместе. Выяснилось: чем стабильнее и прочнее были дружеские связи самца, тем «моложе» он выглядел на молекулярном уровне.
У дельфинов одного возраста более социальные особи оказывались биологически моложе примерно на 1,7 года при каждом увеличении силы социальных связей. Эта связь сохранялась даже после учета других факторов.
Интересно, что не все формы общения оказывались полезными. Хотя крепкие личные связи замедляли старение, участие в больших мужских группах, наоборот, было связано с более быстрым биологическим износом. Это говорит о том, что важнее не количество контактов, а их качество.
Ученые предполагают, что жизнь в крупных группах может сопровождаться большей социальной неопределенностью и стрессом. В условиях жесткой конкуренции за самок такие факторы могут ускорять клеточное старение. Напротив, тесные союзы с несколькими надежными партнерами, вероятно, снижают уровень стресса и защищают организм.
Эти выводы перекликаются с исследованиями у людей. Ранее было показано, что высокий уровень социальной поддержки связан с более «молодым» биологическим возрастом, особенно у людей старше 50 лет. Социальная изоляция, напротив, повышает риск болезней и преждевременной смерти.
Авторы подчеркивают: исследование носит наблюдательный характер и не доказывает прямую причинно-следственную связь.
Многие научно-популярные книги посвящены пользе медитаций и вреду от поверхностного отношения к этой практике. Авторы нового исследования нашли доказательства того, что особый тип медитаций улучшает процесс циркуляции спинномозговой жидкости.
Ученые из Университета Вандербильта (США) хотели понять, могут ли практики осознанности влиять на движение спинномозговой и тканевой жидкостей. По их словам, взаимодействие последних поддерживает стабильную среду для клеток мозга и позволяет ему вовремя очищаться от «отходов». Научная статья исследователей опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Команда набрали группу из 23 человек с богатым опытом в области духовных практик. В течение своей жизни каждый участник уделил медитациям сосредоточенного внимания — концентрации на одном объекте или ощущении — более 3,7 тыс. часов. Также ученые сформировали две контрольные группы из добровольцев без аналогичного опыта.
Сперва мозг опытных участников просканировали при помощи МРТ. Далее их попросили сосредоточиться на собственном дыхании и какое-то время находиться в этом состоянии. Тем временем исследователи проанализировали особенности циркуляции жидкостей в мозге испытуемых.
Результаты показали изменения в движении спинномозговой и тканевой жидкостей во время сеансов медитации. Когда опытные медитирующие переключались с мыслительного потока на сосредоточенное внимание, циркуляция становилась более упорядоченной.
Чтобы убедиться, что эффект был вызван медитацией, а не изменением ритма дыхания, ученые провели эксперимент над неопытными добровольцами. Первая часть испытуемых отдыхала во время МРТ, а вторая — дышала по правилам, предусмотренным медитацией.
Как выяснилось, у добровольцев, контролировавших дыхание, не выявили явных улучшений в циркуляции жидкости. Судя по всему, результата можно достичь лишь за счет медитации.
Авторы надеются, что их наработки будут полезны при разработке новых методов лечения и профилактики многих заболеваний.
Ученые обнаружили, что стебли-столоны некоторых растений выполняют функцию, похожую на плаценту у млекопитающих. Они обеспечивают «младенцев» питанием и защитой, пока те не смогут выжить самостоятельно.
Хлорофитум хохлатый (Chlorophytum comosum) выпускает длинные стебли с маленькими «паучками» на концах. Эти паукообразные отростки, или дочерние растения, образуются на концах длинных стеблей, известных как ползучие побеги или столоны.
До недавнего времени считалось, что их роль проста: они просто ждут, пока их пересадят в грунт. Однако новое исследование, опубликованное на сервере препринтов bioRxiv, показывает, что процесс гораздо сложнее и удивительнее.
Исследователи из индийского Университета Моханлал Сухадия провели серию экспериментов, чтобы понять, насколько важны столоны для выживания молодых растений. Они наблюдали за материнскими растениями и их «детишками» в разных условиях, включая стрессовые ситуации, такие как засуха.
Один из ключевых экспериментов заключался в том, чтобы механически разрезать столоны, соединяющие материнское растение с потомством. Результат оказался крайне удивительным: почти все «отсоединенные» паукообразные отростки погибли. Это подтвердило, что столоны играют жизненно важную роль в поддержке молодых растений.
Что происходит внутри столона?
Ученые изучили биохимию, анатомию и физиологию взаимодействия между матерью и ее «детьми». Оказалось, что столоны передают питательные вещества и воду, помогая паукообразным отросткам развивать фотосинтез и корневую систему. Только после того, как молодое растение становится полностью автономным, связь между ним и матерью естественным образом прерывается.
Если же условия неблагоприятны – например, если почва слишком сухая или корни не могут развиться – этот процесс задерживается. Материнское растение продолжает поддерживать потомство, словно давая ему дополнительное время для адаптации.
Материнская забота или самозащита?
Это открытие стало первым экспериментальным подтверждением материнской заботы в мире растений. Однако остантся вопрос: можно ли это сравнить с материнским поведением у животных? Паучьи растения размножаются вегетативно, то есть их «дети» являются точными копиями материнского организма. Возможно, поддержка потомства – это не только акт заботы, но и способ защиты своей ДНК.
Ученые планируют продолжить исследования, чтобы понять, существуют ли подобные механизмы у растений, которые размножаются семенами. Возможно, материнская забота в мире флоры распространена гораздо шире, чем мы думаем.
Физики и биологи из США сделали кожу живых мышей прозрачной при помощи раствора красителя тартразина в воде. Его сильно поглощающие свет молекулы изменяли показатель преломления раствора, что приводило к уменьшению контраста в показателях преломления между водой и липидами, обратимо делая биологические живые ткани прозрачными. Среди прочего, ученым удалось сделать прозрачным живот живой мыши, что позволило напрямую наблюдать за внутренними органами, говорится в статье опубликованной в журнале Science.
Одна из важнейших задач в биологии и медицине — заглянуть внутрь биологических тканей для исследования фундаментальных процессов, происходящих в живом организме. Однако в оптическом диапазоне глубина проникновения изображения крайне ограничена из-за сложности биологических структур, вызывающих нежелательное рассеяние света. Ученые пытались решить эту проблему различными методами, например, при помощи двухфотонной микроскопии, флуоресцентной визуализации в ближнем инфракрасном диапазоне или оптического просветления тканей. Однако эти методы либо не обладают достаточной глубиной проникновения и разрешением, либо не подходят для живых животных.
Группа ученых под руководством Хуна Госуна (Guosong Hong) из Стэнфордского университета смогла сделать биологические ткани живых мышей прозрачными. Исследователи обнаружили, что с этой задачей справляются растворы молекул с высоким коэффициентом поглощения света, например, водный раствор пищевого красителя тартразина.
Чтобы объяснить контринтуитивное открытие, ученые применили модель Лоренца диэлектрических свойств вещества, представляя молекулы тартразина и других молекул с высоким поглощением света в виде осцилляторов Лоренца. Такой подход показал, что эти осцилляторы с острыми резонансами поглощения видимого света — в диапазоне длин волн от 400 до 700 нанометров — эффективно увеличивают действительную часть показателя преломления в красном и инфракрасном диапазоне, когда они растворены в воде. Это оказалось в полном соответствии с соотношениями Крамерса — Кронига, описывающими интегральную связь между действительной и мнимой частями комплексной функции отклика физической системы. В результате водорастворимые красители в видимом спектре могут эффективно снижать контрастность показателей преломления между водой и липидами, что приводит к оптической прозрачности живых биологических тканей.
Чтобы проверить способ на практике, ученые нанесли раствор тартразина на выбритую кожу головы живой мыши и использовали лазерную спекл-контрастную визуализацию, чтобы рассмотреть кровеносные сосуды в головном мозге. Такая процедура обычно требует удаления кожи головы из-за ее непрозрачности, а обычная визуализация выбритой головы мыши не выявила никаких интересных особенностей, зато после нанесения раствора сосуды стали видны. Аналогично ученые показали возможность применения раствора для визуализации органов в брюшной полости мыши. Прозрачный живот мыши позволил им напрямую наблюдать за внутренними органами, включая печень, тонкую кишку, слепую кишку и мочевой пузырь, при этом не потребовалось никакое дополнительное оборудование. Кроме того, авторы отмечают, что эффект полностью обратим — достаточно смыть водой нанесенный раствор.
По словам ученых, несмотря на видимую эффективность нового метода, при его применении могут возникать некоторые сложности. В частности, для разных биологических тканей приходится тщательно подбирать нужную концентрацию тартразина. Впрочем, при помощи разработанной физической модели ученые надеются подобрать и более эффективные молекулы, чем тартразин.
Есть животные, которые умеют становиться прозрачными и без посторонней помощи. Например, так делают стеклянные лягушки.
Закрываем ещё один долгострой почти годовой давности.
Вопреки распространенному мнению, не в океанских глубинах, а на суше берут начало морские монстры. Многие виды, после того как первые животные вышли на сушу примерно 400 миллионов лет назад, обратно мигрировали в водную среду и зачастую занимали там доминирующие позиции в пищевых цепях.
Ярким примером успешного возвращения в океан служат ихтиозавры. Освоив океан 250 миллионов лет назад, потомки наземных рептилий продемонстрировали впечатляющуюадаптивную радиацию*. В ходе эволюции возникли как гигантские хищники верхнего трофического уровня, так и стремительные виды-жертвы, заполнившие различные экологические ниши.
Шонизавры (Shonisaurus Popularis) охотятся на кальмаров - Марк Уиттон
Многочисленные группы позвоночных - плезиозавры, плиозавры, мозазавры - прошли аналогичный путь.
Среди вторично-водных животных киты занимают особое положение. С этимологией названия данной группы (Cetation), переводящейся как "большой морской монстр", контрастирует современное восприятие китов как величественных морских созданий.
В результате падения астероида размером с Эверест 66 миллионов лет назад произошло масштабное вымирание, уничтожившее около 75% всех видов. Среди наиболее известных жертв катастрофы числятся не только нептичьи динозавры. В воздушном пространстве исчезли птерозавры - первые позвоночные, научившиеся летать. В океанских глубинах прервалось почти 200-миллионное господство крупных морских рептилий - мозазавров и плезиозавров.
Мозазавр охотится на плезиозавра - James Kuether
Массовое вымирание освободило экологические ниши для новых групп животных. Древнейшие киты, известные как археоцеты, кардинально отличались от последующих глубоководных потомков с плавниками. Примечательно родство китообразных с современными копытными - оленями, свиньями и бегемотами.
Древнейший известный представитель китообразных - пакицет, обитавший 50 миллионов лет назад на территории современного Пакистана. У пакицета сохранялись четыре полноценные конечности с небольшими копытными фалангами. Длина тела составляла 120-150 см, что сопоставимо с размерами волка. Считающийся базальным, или примитивным, членом китовой линии, пакицет вел наземный образ жизни, лишь иногда заходя в воду для охоты на рыбу. О принадлежности пакицета к китообразным свидетельствует уникальная особенность строения черепа -слуховая булла**, характерная для всех китообразных и обеспечивающая эффективный подводный слух и эхолокацию.
Пакицет - Рис Мейеркорт
Следующим своеобразным шагом в эволюции китов был амбулоцет, еще один переходный вид, появившийся 48 миллионов лет назад. Его тоже нашли в Пакистане, как и пакицета. Многие ранние киты произошли из этого региона, поскольку когда-то здесь располагался древний океан под названием Тетис. Интересно, что из-за тектонических сдвигов, вследствие которых это море обмелело, окаменелости древних китообразных можно найти повсюду: и в сердце пустыни и на горных вершинах.
Амбулоцет - Хулио Ласерда
Среди этих окаменелостей амбулоцет демонстрирует множество адаптаций, которые делали его гораздо более приспособленным к морской среде, при этом сохраняя функциональные конечности. Амбулоцет был гораздо более неуклюжим на суше, чем его предшественники. Это объясняется тем, что его ноги стали короче и компактнее, напоминая конечности современных речных выдр. В результате этих изменений амбулоцет первым среди китов выработал характерную технику плавания посредством выгибания тела вверх-вниз, которая позже станет определяющей для всех полностью водных китообразных.
Амбулоцет - Р.Дж. Палмер
При длине 3-3,7м амбулоцетус мог охотиться на гораздо более крупную добычу. Его обтекаемое тело, удлиненная морда и высоко расположенные глаза позволяют предположить, что он мог охотиться из засады, подобно крокодиловым. Кроме того, они представляют собой первых китов, которые вышли в океан, хотя их ареал ограничивался прибрежными регионами, пока более поздние виды не расширили его дальше.
Будь то из-за обильной пищи, меньшей конкуренции или сочетания обоих факторов, переход в водную среду у этих китообразных прошел исключительно успешно. Они начали занимать экологические ниши, оставшиеся вакантными после давно вымерших морских рептилий. Поэтому за относительно короткий промежуток времени эти животные начали быстро развивать черты, которые все больше и больше приближали их к полностью водному образу жизни.
47 миллионов лет назад древние киты начали осваивать открытый океан — впервые китообразные были обнаружены за пределами Индийского субконтинента. У других представителей стали проявляться признаки раннего развития дыхала, поскольку ноздри постепенно смещались к верхней части головы. К 46 миллионам лет назад первые киты пересекли Атлантический океан. Некоторые начали развивать хвостовые плавники. Однако их образ жизни ещё не стал полностью водным — данные, полученные при изучении останков, свидетельствуют о том, что они выходили на сушу, чтобы размножаться.
Джорджиацет, взрослая особь и детёныш - Рисунок Марка Уиттона
Лишь 40 миллионов лет назад полностью водные киты начали бороздить океаны. Базилозавриды стали крупнейшими из них, а базилозавр - самым крупным видом в этом семействе.
Базилозавр, взрослая особь и детёныш - @SUNSP0T_
Больше не сдерживаемые ограничениями наземной среды обитания в плане размера и испытываемых нагрузок, древние киты достигли поистине колоссальных размеров. Базилозавр был устроен совершенно иначе, чем современные виды — тело отличалось стройностью и змеевидностью. По длине он достигал размеров кашалота — около 18 метров.
Помимо уникального строения тела, базилозавр обладал весьма примитивным черепом, больше напоминавшим наземных хищников, нежели современных водных млекопитающих.
Черепа базилозавра и адского кабана (энтелодона)
Любопытно, что многие их адаптации также схожи с доисторическими рептилиями, что даже привело к тому, что ранние палеонтологи ошибочно классифицировали базилозавра как морскую рептилию, присвоив вводящее в заблуждение название «царь-ящер».
Черепа мозазавра и базилозавра.
Хотя «ящеричья» часть названия была явной ошибкой, «царская» характеризовала его весьма точно.
Базилозавр стал одним из первых настоящих суперхищников среди китов, охотясь на крупную рыбу, акул и даже сородичей-базилозавридов, таких как 5-метровый дорудон, останки которого нередко оказываются пожёванными другими змееподомными китами. Господство базилозавридов ознаменовало расцвет археоцетов, но продлилось недолго.
Дорудон - Давид Арруда
Около 34 миллионов лет назад эоцен-олигоценовое вымирание привело к резкому падению глобальных температур. Климатические изменения положили конец эпохе базилозавридов и заложили основу для возникновения современных китов.
В отличие от археоцетов, живших до них, неоцеты или новые киты были лучше приспособлены к изменяющемуся миру. Современные китообразные делятся на две группы: усатые киты (мистицеты) и зубатые киты (одонтоцеты). Это разделение определяет не только их рацион и охотничьи стратегии, но и весь образ жизни.
Начнем с мистицетов. Сегодня эти животные известны несколькими особенностями. Одна из них — китовый ус, состоящий из тех же волокон, что и человеческие волосы. Они используют эти гигантские щетки для фильтрации огромных роев криля.
Горбатый кит у побережья Колумбии. - Cr. Whale and Dolphin Conservation, Facebook
Также они знамениты своими колоссальными размерами, что делает их крупнейшими животными за всю историю Земли.
Однако вначале их размеры были куда более скромными. Ранние усатые киты достигали всего 3-4,5 метров в длину, что сопоставимо с размерами современных дельфинов. Одна из причин таких ограниченных размеров заключалась в том, что у них еще не развился китовый ус, который впоследствии стал определяющей чертой их потомков.
Иллюстрация различных видов китов рода Coronodon. - Роберт Боссенекер
Интересно, что хотя все мистицеты сегодня беззубые, они сохраняют связь со своим зубастым прошлым — у них развиваются зубы в утробе, но они исчезают еще до рождения.
Морфология зубов ископаемых и современных китообразных. (A) 3D-модель зуба базилозаврида Zygorhiza kochii, (B) Фотография зуба вымершего усатого кита Llanocetus dentricrenatus, (C) Фотография зуба вымершего усатого кита Fucaia buelli, (D) 3D-модель зуба вымершего усатого кита Aetiocetus cotylalveus. Масштаб 10мм. (E) Зачатки зубов у зародыша горбатого кита (Megaptera novaeangliae) длиной около 115 см. - Decoupling Tooth Loss from the Evolution of Baleen in Whales.
Эта эволюционная перестройка совпала с кардинальными изменениями окружающей среды в период олигоцена. Похолодание климата привело к формированию массивных полярных ледяных шапок, особенно в Антарктике. Океанская циркуляция преобразилась, создав мощные конвейерные потоки холодной воды, богатой питательными веществами.
Потоки спровоцировали взрыв популяций планктона в освещенных солнцем слоях моря. Размножение планктона увеличило численность криля и других мелких организмов. Изобилие планктона в океане открыло возможность для развития у некоторых китов способности к фильтрационному питанию большими объемами.
Ранние киты охотились на рыбу и кальмаров, но быстро адаптировались. 3-метровый этиоцет прекрасно иллюстрирует переходную фазу между древними и беззубыми китами. Ископаемые свидетельства показывают наличие и зубов и китового уса, которым он всасывал добычу - своеобразная ранняя версия фильтрации пищи у современных представителей этого подотряда.
Этиоцет - Нобу Томура
Постепенная эволюция подготовила почву для появления современных морских гигантов. К миоценовой эпохе (10-5 миллионов лет назад) Земля стала ещё холоднее, что привело к взрывному росту популяций криля и планктона.
Усатые киты, благодаря своим высокоэффективным пластинам китового уса, теперь могли фильтровать огромные объемы мелких организмов, прикладывая минимальные усилия. Так их тела достигли максимальных биологически возможных размеров.
Появились массивные животные: горбачи, финвалы, гренландские киты с китовым усом до 4 метров длиной. Самый крупный — синий кит — одним глотком поглощает до 80 тысяч литров воды, фильтруя криля на 2 миллионов калорий. При длине 30 метров и весе почти 200 тонн синий кит — самое крупное животное в истории Земли.
https://www.orcaireland.org/blue-whale
Удивительно, что киты эволюционировали в гигантов лишь в последние несколько миллионов лет, что намекает на другие факторы, помимо доступности добычи, которые могли ограничивать их размеры.
Одна из теорий - это присутствие крупных океанских хищников вроде мегалодона, постоянно охотившихся на мелких усатых китов и не дававших им расти.
Гигантские акулы — не единственная угроза. Другая ветвь неоцетов — зубатые киты — стала не менее смертоносной, развив черты, которые сделали их более эффективными охотниками.
Одна из их самых замечательных адаптаций этих китов — эхолокация. Они издают щелчки и интерпретируют возвращающееся эхо с помощью специального органа, называемого дыней***.
Как оказалось, эта адаптация, подобно эволюции китового уса у мистицетов, могла быть обусловлена охлаждением океанов. Холодные воды стали мутными из-за увеличившегося содержания микроорганизмов, а изменения солености понизили растворяющие свойства морской воды, ввиду чего те вещества, которые при тёплом климате растворялись без остатка, теперь образовывали взвесь и делали воду ещё более мутной.
Зрение стало менее полезным, зубатые киты стали больше полагаться на слух. Ввиду этого они стали погружаться глубже, куда не попадает солнечный свет, открывая новые охотничьи угодья.
Некоторые виды, такие как клюворылые киты, могут достигать глубин почти 3000 метров. Другие, как кашалот — крупнейший зубатый хищник — специализируется на охоте на колоссальных кальмаров на глубинах более 900 метров. Мощные щелчки не только обнаруживают добычу, но потенциально оглушают или дезориентируют её.
Для сравнения, громкость реактивного двигателя самолета на взлёте достигает 140 децибел, а щелчки кашалотов - до 230 децибел. Это самый громкий звук во всем животном мире. Поскольку звук лучше распространяется в водной среде, их мощные щелчки ещё более эффективны.
Другие зубатые киты, такие как косатки, являются самыми опасными хищниками в океане. Их обычно называют китами-убийцами, и их видели активно охотящимися на других представителей верхнего звена пищевой цепи, таких как большие белые акулы. Иногда они топят синих китов. Около 100 особей в антарктических широтах научились координированно поднимать волны, чтобы сбивать тюленей со льдин.
Хотя косатка сегодня является главным хищником, если оглянуться всего на 10 миллионов лет назад, существовал один зубатый кит, который был прямым конкурентом таких гигантов, как мегалодон - мелвиллов левиафан. Его название происходит от библейского левиафана и фамилии Германа Мелвилла, автора "Моби Дика". Этот кит был одним из самых грозных хищников своего времени.
Мелвинов левиафан и мегалодон - Гершель Хоффмайер
Хотя он был немного меньше мегалодона — около 17 метров, взгляд на их зубы показывает всю картину. В то время как зубы мегалодона были около 15 сантиметров в длину, зубы левиафана превышали 30 сантиметров. Для масштаба: эти зубы были размером с 2-литровую бутылку газировки - самые большие зубы среди всех известных науке когда-либо существовавших животных.
Как видите, когда дело доходит до размеров, киты практически держат все рекорды. Путь от хищников размером с волка до крупнейших морских чудовищ океана — поистине невероятная история. И это заставляет задуматься: если киты когда-нибудь вымрут, какие морские чудовища придут им на смену?
* Адаптивная радиация — адаптация родственных групп организмов к систематическим нерезким однонаправленным изменениям условий окружающей среды. ** Слуховая булла— характерный признак китообразных, особое костное образование, изолированное пазухами. У современных китов нет наружного уха, а слуховой проход, ведущий к среднему уху, или крайне сужен, или вообще отсутствует. Барабанная перепонка утолщена, неподвижна и не выполняет те функции, которые свойственны наземным животным. Их у китов берёт на себя слуховая булла. *** Дыня - акустическое жировое тело на головах зубатых китов. Играет роль акустической линзы для фокусировки звуков.
Процесс размножения гигантских морских пауков из Антарктиды не попадался на глаза исследователям более 140 лет — с момента их открытия и до сих пор. Недавно ученые отправились на отдаленный континент и своими глазами увидели поведение этих загадочных существ.
Антарктический морской паук рядом с кладкой яиц
Морские пауки (класс Pycnogonida) — это группа паукообразных беспозвоночных, обитающих в морских средах по всему миру. Большинство из них размером меньше ногтя, но у антарктического вида Colossendeis megalonyx размах конечностей (от кончика одной ноги до кончика противоположной ноги) превышает 40 сантиметров. Это животное представляет собой известный пример «полярного гигантизма» — эволюционного феномена, когда организмы в полярных регионах вырастают до гораздо больших размеров, чем их сородичи в более теплом климате.
У всех известных видов морских пауков самец-родитель заботится о детенышах, вынашивая эмбрионы на яйценосных ножках от оплодотворения до вылупления и часто после него. Исключительная забота самца о потомстве — самый редкий вид родительской заботы, и его эволюционное происхождение у морских пауков не раскрыто до конца.
Пара антарктических морских пауков. Стрелка указывает на кладку яиц.
Команда исследователей, ныряя под льды Антарктики, вручную собрала несколько пауков, которые спаривались. Ученые перенесли их в резервуары для наблюдения. Оказалось, что гигантские морские пауки вынашивали потомство иначе, чем остальные виды морских пауков. Выводы исследователей опубликованы в журнале Ecology.
К удивлению авторов работы, две разные спаривающиеся группы произвели тысячи крошечных, около миллиметра диаметром, яиц. Они впервые были замечены в виде студенистого облака, окружающего одного паука, который ранее был частью группы спаривания. Вместо того чтобы вынашивать детенышей, пока они не вылупятся, как у большинства видов морских пауков, один из родителей (вероятно, самец) провел два дня, прикрепляя яйца к каменистому дну. В течение нескольких недель после откладки мельчайшие яйца обросли микроскопическими водорослями, обеспечивая идеальную маскировку.
Ученые выдерживали эмбрионы в отфильтрованной морской воде в инкубаторах при температуре -1,8 градуса по Цельсию в течение 11 месяцев и фотографировали их каждые 2-3 недели под микроскопом. Развитие шло медленно, что характерно для антарктических видов. Зачатки конечностей были видны только на 83 день и становились все более и более отчетливыми на протяжении остального процесса созревания. Первая вылупившаяся личинка была замечена примерно через 8 месяцев после нереста.
(e) Бластулы, через 6 месяцев после нереста. (f) Невылупившиеся особи через 8 месяцев после нереста. (g, h) Только что вылупившиеся личинки 50 мкм.
В итоге ученые впервые узнали детали жизненного цикла этих удивительных антарктических животных. Открытый механизм ухода за эмбрионами у гигантских морских пауков представляет собой эволюционно промежуточную стратегию между свободным нерестом и отцовским вынашиванием, характерным для большинства других групп морских пауков.
Общая экология и репродуктивная биология морских видов Антарктики остаются в подавляющем большинстве неизвестными, до сих пор были описаны лишь несколько видов с этого континента. Подобные работы буквально проливают свет на то, как обитают животные в одной из наименее изученных частей мирового океана.
Ученые Научно-исследовательского института аквариума залива Монтерей обнаружили новый вид морского моллюска. Открытие было сделано после изучения загадочного биолюминесцентного существа, замеченного в глубинах Тихого океана. Результаты исследования опубликованы в журнале Deep-Sea Research Part I. Ученые впервые заметили неизвестного моллюска в феврале 2000 года на глубине 2614 метров с помощью дистанционно управляемого аппарата. Существо имело объемную структуру с капюшоном на одном конце и плоский хвост с пальцеобразными выступами на другом. Внутренние органы были окрашены в яркие цвета, что затрудняло его идентификацию. Для более детального изучения ученые собрали данные более чем о 150 случаях наблюдения этого организма. Они использовали дистанционные аппараты для мониторинга и взятия образцов, а также проводили лабораторные исследования, чтобы лучше понять морфологические особенности существа.
Внутренняя анатомия Bathydevius caudactylus. Красный орган — желудок, шершавый оранжевый орган — пищеварительная железа, маленький белый участок — мозг.
После многолетних наблюдений и анализов исследователи пришли к выводу, что это новый тип голожаберника, или морского слизняка. Этот вид обитает в так называемой полуночной зоне океана — области, где царят темнота, низкие температуры и высокое давление. Эти особенности среды делают обнаружение подобных организмов крайне редким.
В животном хорошо видны три части: голова, тело и хвост. В голове доминирует ротовой капюшон, обладающий высокой эластичностью. В расслабленном состоянии капюшон имеет чашеобразную форму с толстыми мускулистыми стенками. Рот расположен в задней части капюшона, чуть ниже медиальной центральной линии (рис. 2а). Губа капюшона очень гибкая, с кольцевыми и радиальными полосами мышц, которые позволяют ей закрываться как сфинктер (рис. 2b), или закрываться вдоль вертикальной оси (рис. 2c). Самая дорсальная часть губы почти прехенильная; она может достигать пика, образуя выступ, или инвагинировать, образуя выемку в крае капюшона (рис. 2d). Губа также может быть откинута к внешней поверхности колокола (рис. 2e). Капюшон может использоваться для движения животного назад с медузоидным импульсом при сгибании (рис. 2f).
Bathydevius caudactylus gen. et. sp. nov. на морском дне. Расстояние между красными лазерными точками — 29 см.
Биолюминесценция Bathydevius caudactylus. Свет исходит от поверхности ротового капюшона и внутри дактилей (слева).
От «Дневника памяти» до «Титаника» — многие романтические фильмы строятся вокруг идеи одной единственной любви на всю жизнь. Но новое исследование показывает, что в реальности все иначе: у большинства людей бывает не одна, а примерно две большие любви.
А вы уже нашли свою «большую любовь»!?
Ученые из Института Кинси опросили более 10 000 одиноких людей об их опыте «страстной любви». Почти треть участников сообщили, что влюблялись дважды, а 11% — четыре раза и более. При этом 14% признались, что никогда не испытывали сильной влюбленности.
Что еще рассказало исследование
По словам авторов работы, люди часто говорят о влюбленности, но это первое исследование, которое напрямую спросило, сколько раз она происходит в жизни. Оказалось, что для большинства страстная любовь — редкое событие, которое случается всего несколько раз.
Ученые отмечают, что о частоте таких чувств на протяжении жизни известно мало, хотя они важны для романтического развития и связаны с психологическим и физическим благополучием.
В исследовании участвовали 10 036 взрослых в возрасте от 18 до 99 лет. Им задали вопрос: «Сколько раз в жизни вы были страстно влюблены?»
Результаты распределились так:
14,2% — ни разу
27,8% — один раз
30,3% — два раза
16,8% — три раза
10,9% — четыре и более
С возрастом число таких переживаний немного увеличивалось: старшие участники сообщали о большем количестве влюбленностей.
Вывод исследования: вопреки популярному мифу о «единственной родственной душе», большинство людей способны любить несколько раз за жизнь. Страстная любовь распространена — большинство испытывает ее хотя бы однажды, — но для каждого человека она происходит относительно редко и эпизодически.
Дополнительное исследование Университета Цюриха показало факторы, связанные с вероятностью оставаться одиноким: чаще без отношений остаются мужчины, люди с более высоким образованием и те, кто живет с родителями. Ученые подчеркивают, что на отношения влияют как социально-демографические факторы, так и психологическое состояние человека.
Новый вид миниатюрного голубого осьминога найден на глубине почти 1800 метров под поверхностью океана у Галапагосских островов.
Существо получило название Microeledone galapagensis и сразу покорило исследователей своим внешним видом.
Изначально вид нашли ещё в 2015 году во время глубоководной экспедиции. Учёные, управлявшие дистанционно управляемым подводным аппаратом, заметили ярко-голубое создание, ползущее по морскому дну неподалёку от острова Дарвина в северной части Галапагосского архипелага.
Вместо того чтобы поймать животное и сразу отправить его на исследование, биологи решили сначала убедиться, что подобные осьминоги встречаются в дикой природе и в других местах. К счастью, у найденного экземпляра обнаружились сородичи.
Согласно исследованию, опубликованному Филдовским музеем естественной истории, морское животное было найдено на глубине около 1773 метров. При размере не больше мяча для гольфа осьминог привлёк внимание учёных ярко-голубой кожей. Дополнительную необычность придают коротенькие щупальца, на которых расположен всего один ряд присосок.
Проблема заключалась в том, что в распоряжении исследователей оказался только один экземпляр, и стандартная процедура описания нового вида грозила его уничтожить.
Специалист по осьминогам Джанет Войт рассказала:
Когда описываешь новый вид осьминога, нужно изучить все части тела, включая рот, клюв и зубы. А чтобы увидеть эти структуры, образец необходимо вскрыть. У нас был только один экземпляр, и я не хотела разрезать его.
Решение нашлось в виде высокоточной компьютерной томографии, благодаря которой удалось построить трёхмерную модель животного без его повреждения. Сканирование показало любопытную деталь – похожие виды обычно встречаются возле Антарктиды, а не в тропических водах Тихого океана у Галапагосов.
Это лишь еще один пример того, насколько плохо изучены глубины океанов.
Одно из самых длинных существ Мирового океана не имеет ни мышц, ни костей, ни мозга и представляет собой тонкую светящуюся "ленту", дрейфующую на глубине около тысячи метров.
Длина этого создания может превышать 50 метров, что больше любых китов, акул и кальмаров, славящихся своим гигантизмом. А называется этот обитатель океана — гигантская сифонофора (лат. Praya dubia)
Гигантская сифонофора внешне похожа на медузу, но в привычном смысле ею не является. Это колониальный организм, состоящий из тысяч крошечных специализированных особей, называемых зооидами. Каждый зооид выполняет свою функцию, но все они физически соединены и действуют как единый организм.
Одни зооиды отвечают за движение, другие — за пищеварение, третьи — за размножение, четвертые — за охоту. Генетически все они идентичны — это клоны, произошедшие от одной личинки. Но морфологически они различаются настолько, что выглядят как разные органы одного тела.
И вот тут биологи задаются вопросом: гигантская сифонофора — это один организм или колония? Формально это колония. Но функционально — единое существо, части которого не способны выжить по отдельности.
Сегодня большинство ученых сходятся во мнении, что гигантская сифонофора — это все-таки один организм, но с модульной структурой. Так что существо справедливо называть одним из самых длинных животных на планете.
Размеры
Длина гигантской сифонофоры может превышать 50 метров. Для сравнения: рекордная длина синего кита составляет 33,5 метра.
Однако тело гигантской сифонофоры — это не массивный торс из костей, плоти и кожи, а тонкая полупрозрачная лента толщиной всего несколько сантиметров. Она похожа на длинный студенистый шнур, медленно колышущийся в толще воды.
Точно измерить длину этого создания проблематично. Во-первых, существо постоянно сокращается и растягивается, и никогда не пребывает в состоянии полного покоя. Во-вторых, тело гигантской сифонофоры настолько хрупкое, что при попытке поднять ее на поверхность оно просто разрушается.
Поэтому все наши знания об этом организме — включая примерную оценку длины тела взрослой особи — основаны на дистанционных наблюдениях с помощью глубоководных аппаратов.
Где обитает
Гигантская сифонофора распространена в глубоководных зонах по всему Мировому океану. Ее типичная среда обитания — глубины от 700 до 1 000 метров, хотя отдельные особи регистрировались и глубже. Эта область известна как мезопелагическая, или сумеречная зона — слой воды, куда проникает лишь ничтожная доля солнечного света.
Освещение здесь крайне скудное, температура воды держится в диапазоне 4–10 °C, а давление в десятки раз превышает атмосферное. Именно экстремальные условия делают гигантскую сифонофору трудноуловимой для наблюдателей: исследования на таких глубинах возможны только с применением сложных и очень дорогих аппаратов.
Как охотится
Гигантская сифонофора дрейфует в толще воды вертикально, растягивая тонкие ловчие щупальца длиной до нескольких метров. Эти щупальца усеяны стрекательными клетками — книдоцитами, которые содержат яд.
Когда мелкая добыча — рачок, личинка рыбы, другое желеобразное создание — касается щупальца, книдоциты срабатывают мгновенно, впрыскивая парализующий токсин. Обездвиженная жертва обволакивается щупальцами и подтягивается к специализированным зооидами, отвечающим за пищеварение.
Гигантская сифонофора никогда не гонится за добычей. Она просто "висит" в воде как ловчая сеть и ждет, пока что-нибудь подойдет слишком близко. Это пассивная, но энергоэффективная стратегия позволяет существу процветать в условиях низкой плотности пищи.
Биолюминесценция
Как и многие глубоководные организмы, гигантская сифонофора способна светиться. В морском мраке она выглядит как бледно-голубая или зеленоватая полоса света (иногда с красными вкраплениями), медленно парящая в черной бездне.
Биолюминесценция у гигантской сифонофоры может выполнять несколько функций:
Привлечение добычи;
Отпугивание хищников;
Коммуникация между особями.
Хотя коммуникация под вопросом, учитывая, что у гигантской сифонофоры нет мозга — только распределенная нервная сеть.
Размножение
Жизненный цикл гигантской сифонофоры включает чередование поколений — полового и бесполого.
Взрослая колония производит половые зооиды — гонозооиды. Они выбрасывают в воду яйцеклетки и сперматозоиды, где и происходит оплодотворение. Из оплодотворенной яйцеклетки развивается свободноплавающая личинка, дрейфующая в планктоне.
Со временем запускается почкование, формирующее новых зооидов, каждый из которых остается физически связанным с материнским организмом. Так постепенно вырастает та самая 50-метровая "лента" из тысяч клонов, наделенных определенными функциями.
Таким образом, гигантская сифонофора проходит два этапа: половой — рождение новой личинки, и бесполый — рост колонии через почкование.
Гигантская сифонофора — одно из самых необычных созданий, известных науке. Тонкая, хрупкая, состоящая из тысяч клонов, она живет там, куда почти не проникает солнечный свет.
Океан остается наименее изученной средой на Земле, исследованной примерно на 5%. На глубинах в сотни и тысячи метров, согласно оценкам океанологов, могут скрываться до миллиона уникальных видов, о которых мы пока ничего не знаем.
Гигантская сифонофора — напоминание о том, сколько еще удивительного нам предстоит открыть на планете, которую мы считаем своим домом.
Как говорил Карл Саган: "Где-то что-то невероятное ждет, чтобы быть познанным".
Исследователи из Копенгагенского университета раскрыли биомеханику лошадиного ржания, доказав, что эти животные используют уникальную форму бифонации. Ученые установили, что знакомый нам звук состоит из двух независимых частот, генерируемых разными частями гортани, что позволяет лошадям передавать сложные эмоциональные сигналы сородичам.
Ржание играет важную роль в социальных взаимодействиях лошадей
Насекомые-мультиинструменталисты. Насекомые тоже умеют создавать «многослойный» звук, используя лапки и крылья одновременно. Но это не бифонация, а механическая оркестровка: звуки исходят от разных источников, как если бы человек хлопал в ладоши и топал ногами. Уникальность лошадей в том, что они генерируют две частоты внутри одного органа — гортани. Это делает их вокальный аппарат таким редким.
Лошадиное ржание сопровождало человечество на протяжении четырех тысячелетий, но механизм его возникновения оставался загадкой. Теперь ученые выяснили, что домашние лошади обладают редкой способностью издавать два звука одновременно.
Этот процесс, называемый бифонацией, превращает делает ржание сложным многослойным сигналом. Низкочастотная часть звука — мягкое «иго-го» — рождается благодаря вибрации голосовых связок, в то время как пронзительный высокий свист возникает при прохождении воздуха через хрящи гортани. Такая двойная акустика позволяет животным выражать не только вид эмоции (радость или страх), но и ее интенсивность. Работа опубликована в журнале Current Biology.
Чтобы доказать это, биологи использовали эндоскопию на живых жеребцах и проводили лабораторные тесты с гортанями, пропуская через них гелий. Поскольку скорость звука в гелии выше, это изменило частоту свиста, но не затронуло основной тон связок, что подтвердило наличие двух разных источников звука. Как отмечает соавтор исследования Элоди Брифер: «У каждой лошади свое индивидуальное ржание. Около десяти лет назад мы опубликовали доказательства того, что оно состоит из двух разных частот: высокого свиста и низкого шума, и теперь нам удалось понять, как именно они производятся».
Редкий талант
Способность сочетать голос и свист ставит лошадей в один ряд с очень узким кругом существ, включая некоторых птиц и людей, владеющих техникой горлового пения или битбокса.
Исследование показало, что даже дикие лошади Пржевальского используют этот механизм, а их дальние родственники, такие как носороги и тапиры, также издают неожиданно высокие для своих размеров крики. Это открытие меняет представление о том, что крупные млекопитающие ограничены только низкими частотами.
Тот факт, что лошади управляют двумя независимыми акустическими инструментами внутри одной гортани, указывает на крайне высокую эволюционную значимость их системы общения. Теперь ученые планируют проверить, как именно другие лошади реагируют на каждую из частот в отдельности, чтобы окончательно расшифровать «язык» этих грациозных животных и понять, какие именно сообщения зашифрованы в их ежедневных перекличках.
На протяжении сотен лет ученые пытались разгадать одну из самых популярных загадок природы: почему кошки почти всегда приземляются на лапы.
Ваши гипотезы?
Эти животные обладают удивительной способностью быстро переворачиваться в воздухе и приземляться правильно независимо от того, как их уронили. Как это происходит?
Что говорит наука?
Исследователи из Университета Ямагути в Японии считают, что наконец нашли объяснение этому феномену. По их данным, ключ к кошачьей акробатике скрыт в особо гибком участке позвоночника.
В исследовании, опубликованном в журнале The Anatomical Record, ученые изучили позвоночники пяти умерших кошек. Эксперимент показал, что грудной отдел позвоночника, расположенный в средней части спины, почти в три раза гибче, чем поясничный отдел в нижней части.
Благодаря этой гибкости кошка может быстро вращать верхнюю часть тела, подобно фигуристу во время вращения, и буквально за доли секунды повернуться к земле.
Загадка так называемой «падающей кошки» обсуждается учеными еще с XIX века, когда физики впервые заметили, насколько легко кошки переворачиваются в воздухе.
Главная проблема заключалась в том, что это движение, казалось, противоречит законам физики. Согласно закону сохранения углового момента, объект не может начать вращаться без внешнего воздействия. Тем не менее наблюдения показывают, что кошки способны свободно вращаться в воздухе.
За последние два столетия появилось три основных объяснения этого явления:
Теория хвоста-пропеллера
Согласно ей, кошка размахивает хвостом в одну сторону, создавая импульс, который разворачивает тело в другую сторону.
Модель изгиба и скручивания
В этом случае кошка сначала сильно сгибает тело вбок, почти под прямым углом, а затем вращает переднюю и заднюю часть тела в разные стороны.
Модель «поджать и повернуть»
Эта теория предполагает, что кошка попеременно поджимает и вытягивает лапы, изменяя распределение массы и помогая телу вращаться.
Чтобы понять, какой механизм работает на самом деле, исследователи провели два эксперимента.
Сначала они изучили позвоночники кошек, пожертвованных университету для научных исследований. Анализ показал, что позвоночник кошки не одинаково гибок по всей длине: наибольшая подвижность наблюдается в грудном отделе возле передних лап.
Затем ученые проанализировали видео, на которых две взрослые кошки падают с высоты одного метра. Видео показали, что при падении передняя половина тела кошки поворачивается раньше задней, примерно на несколько десятых миллисекунды.
Оба эксперимента указывают на то, что наиболее вероятным объяснением является модель «поджать и повернуть». Когда кошка поджимает передние лапы, она уменьшает инерцию верхней части тела и может быстро повернуть ее. В то же время задние лапы остаются вытянутыми, увеличивая инерцию нижней части тела и замедляя ее вращение.
После того как голова и передняя часть тела повернулись к земле, кошка выполняет обратное движение: поджимает задние лапы, вытягивает передние и разворачивает нижнюю часть тела.
Поскольку верхняя и нижняя части тела вращаются в противоположных направлениях, общий угловой момент не меняется. Благодаря этому кошки могут переворачиваться в воздухе, не нарушая законов физики, и почти всегда приземляться на лапы.
За последние 30 лет бесчисленные исследователи и как минимум дюжина научно-фантастических комедий размышляли о том, что происходит, когда клонов создают из других клонов, и так до бесконечности. В том же году, когда была клонирована овечка Долли, комедия "Множество" (1996) с Майклом Китоном сравнила этот процесс с визуальным шумом, который появляется, когда офисный ксерокс делает копию с копии с копии.
Теперь группа биологов из Японии определила то, что они считают жёстким пределом количества жизнеспособных клонов, которых можно получить из поколений предыдущих клонов.
Команда под руководством Терухико Вакаямы из Центра передовых биотехнологий Университета Яманаси опиралась на 20 лет собственных исследований серийного клонирования мышей.
Изначально учёные надеялись достичь бесконечного клонирования с помощью многообещающего реагента – трихостатина А. Это вещество, известное как противогрибковый антибиотик, способно подавлять активность определённых ферментов у млекопитающих, включая мышей и людей.
В контексте клонирования трихостатин А работает как "реагент эпигенетической модификации", подавляя нежелательные факторы транскрипции ДНК – ферментные белки, активирующие потенциально вредные мутации в генетическом коде при клонировании.
Вакаяма и коллеги отметили в новом исследовании:
Изначально мы пришли к выводу, что серийное клонирование можно продолжать бесконечно, поскольку частота успешного клонирования слегка улучшалась с каждым последующим поколением.
И действительно, всё шло гладко. Из одной исходной мыши-донора было получено более 1200 клонов, и большинство из них чувствовали себя прекрасно. Клоны поздних поколений, дожившие до рождения, оказались на удивление здоровыми, с нормальной продолжительностью жизни – несмотря на накопленные вредные мутации.
Проблемы начались между 25-м и 27-м поколениями. А к 58-му поколению мыши не выживали дольше одного дня.
Каждый новый раунд клонирования добавлял примерно 70 мелких однонуклеотидных вариантов и около 1,5 более существенных структурных вариантов в генетический код.
Сам по себе этот темп мутаций не выходил за рамки нормы, но структурные изменения накапливались с каждым новым поколением. Со временем, как выяснили исследователи, "накопление вредных вариантов перевесило адаптивные эффекты" – без хромосомной рекомбинации, свойственной половому размножению, отфильтровывать крупные и потенциально опасные генетические вариации было нечему.
Любопытно, что сами клоны поздних поколений рождались с нормальными репродуктивными органами, что открывало возможность продолжения рода естественным путём. И здесь обнаружился важный нюанс – даже минимальный возврат к половому размножению корректировал проблемы.
Например, клоны поздних поколений появлялись на свет с заметными аномалиями плаценты, но когда эти мыши спаривались естественным образом, плацента их потомства возвращалась в норму.
При этом трихостатин А оставался эффективным даже на поздних стадиях эксперимента. Частота успешной имплантации клеточного ядра донора в яйцеклетку у мышей 51-го поколения с использованием реагента составила 5,4% – втрое выше, чем без него (1,6%).
Исследование предполагает, что дальнейшие эксперименты с подобными реагентами могут ещё больше отодвинуть предел серийного клонирования.
В разломе Индийского океана, в ледяной темноте на глубине нескольких километров, скрывался "город мёртвых", который медленно разрастался на протяжении миллионов лет.
Вдоль примерно 1200 километров зоны разлома Диамантина, рассекающей океанское дно между Австралией и Антарктидой и уходящей вниз до отметки 7001 метр, исследователи зафиксировали беспрецедентное скопление останков. Здесь обнаружили пять современных природных сообществ китовых падений и 476 ископаемых китов.
Часть костей датируется возрастом около 5,3 миллиона лет, задолго до появления человека. Это крупнейшее, самое глубокое и самое древнее китовое кладбище из всех известных науке, и оно, судя по всему, формировалось непрерывно.
Команда под руководством исследователя глубоководья Сяотуна Пэна из Китайской академии наук пишет, что находка меняет представление о границах и биогеографии экосистем китовых падений.
По словам учёных, некоторые участки морского дна служат настоящим ископаемым архивом, позволяющим прослеживать эволюцию китообразных в геологическом масштабе.
На глубинах ниже 1000 метров не остаётся солнечного света, ведь он отражается и рассеивается выше в толще воды. Вес всего этого водяного столба создаёт чудовищное давление, а температура держится чуть выше нуля. Единственное тепло сосредоточено вокруг вулканических трещин в дне.
Это суровое и негостеприимное место, где еда в дефиците и почти ничего не пропадает впустую. Упавшая туша кита, известная как китовое падение, превращается в настоящий пир для обитателей дна, оживляя безжизненный песчаный ландшафт. Даже кости идут в пищу червям Osedax, которые обычно поедают их до полного исчезновения.
Исследователи изучали зону Диамантина в рамках программы глубоководных погружений Global TREnD, ныне известной как Global Hadal Exploration Programme. Её задача состоит в изучении последнего настоящего рубежа планеты, самых глубоких участков океана.
В феврале 2023 года во время погружения на пилотируемом аппарате Fendouzhe команда заметила первое китовое падение. В последующие недели учёные совершили ещё 32 погружения, и увиденное превзошло все ожидания.
На отрезке разлома длиной 1200 километров исследователи задокументировали и взяли пробы на 485 точках китовых падений. Среди находок оказались окаменелые останки 476 китов и пять действующих экосистем. Самый древний из поднятых черепов датируется возрастом 5,26 миллиона лет.
Большинство останков принадлежит черепам современных и вымерших клюворылых китов, скрытных глубоководных животных, названных так за вытянутые дельфиноподобные морды. При этом сами дельфины к клюворылым не относятся.
Кости этих морд исключительно плотные, благодаря чему они существуют достаточно долго, чтобы в них накапливались железомарганцевые оксиды, останавливающие дальнейшее разрушение. Почему именно клюворылые киты и почему именно этот участок океана, исследователи могут лишь предполагать.
Возможно, зона Диамантина служит естественной точкой накопления для самых разных видов китов, тогда как другие разлагаются слишком быстро, чтобы сохраниться. Не исключено, что свою роль играет и образ жизни клюворылых китов, специализирующихся на охоте за глубоководными кальмарами и рыбой.
Максимальная глубина погружения клюворылых китов оценивается более чем в 3000 метров, исходя из коллапса лёгких и запасов кислорода. Кормодобывание глубже 3000 метров стало бы для них слишком тяжёлым с физиологической точки зрения и могло бы повысить риск смертельного истощения или декомпрессионной болезни.
По их словам, V-образный рельеф зоны дополнительно способствует накоплению, направляя и концентрируя на дне тонущие туши погибших животных.
На пяти действующих китовых падениях команда задокументировала богатую биоту. Здесь нашли микробные маты, червей Osedax, офиур и двустворчатых моллюсков, живущих в симбиозе с хемосинтезирующими микробами наподобие тех, что обитают у гидротермальных источников. Там жизнь питается не светом, а химией.
Это показывает, что экосистемы китовых падений способны процветать гораздо глубже, чем считалось ранее, предлагая оазисы организмам, которые обычно живут в куда более жёстких условиях. Вдобавок место хранит миллионы лет эволюционной истории клюворылых китов, собранной в одной точке.
Команда описала как минимум один ранее неизвестный вымерший вид и подозревает, что новые ещё ждут своего открытия.
Смена времен года на Земле оказывается куда менее предсказуемой, чем принято считать. Даже территории на одной широте могут жить по совершенно разным природным «календарям».
Опубликованное в журнале Nature исследование показало, что сезонные циклы растений резко различаются даже между географически близкими регионами. Анализ двух десятилетий спутниковых наблюдений выявил: в горах тропиков, засушливых зонах и районах со средиземноморским климатом начало и конец вегетационного периода могут расходиться на месяцы — несмотря на одинаковую широту.
Почему времена года на Земле меняются по-разному
Команда ученых под руководством эколога и аналитика данных Дрю Терасаки-Харт из CSIRO создала глобальную карту сезонных ритмов растительности. В ее основе — 20 лет спутниковых данных, фиксирующих отражение инфракрасного света растениями в течение года. Это позволяет точно отслеживать фазы роста.
Оказалось: привычная схема «зима — весна — лето — осень» хорошо работает лишь в высоких широтах Европы и Северной Америки.
В тропиках и засушливых регионах ключевую роль играют не температура, а доступность влаги и света.
На горных склонах соседние долины могут иметь несинхронные циклы цветения и плодоношения, словно находятся в разных полушариях.
Один из наглядных примеров — Колумбия.
Кофейные плантации, разделенные всего одним горным хребтом и дневной поездкой на машине, могут давать урожай в совершенно разные сезоны. Именно эта «сезонная асинхронность», по мнению авторов, помогает объяснить не только аграрные особенности региона, но и его исключительное биологическое разнообразие.
Разные ритмы жизни на малых расстояниях создают условия для эволюционного расхождения: растения и животные начинают размножаться в разное время, постепенно теряя генетическую связь.
Со временем это может приводить к появлению новых видов — особенно в тропических экосистемах, где биоразнообразие и так максимально высоко.
Авторы новой работы отмечают: такой взгляд на сезонность важен не только для экологии и эволюционной биологии.
Подобные исследования могут помочь точнее оценивать последствия изменения климата, планировать сельское хозяйство и даже прогнозировать распространение заболеваний, зависящих от природных циклов.
Комментарии