Учёные выяснили, что акулы слышат звуки с расстояния 74 метров и определяют их направление

Океан наполнен звуками, и для акул эти звуки могут раскрывать события, происходящие далеко за пределами их поля зрения. Шум, производимый добычей, хищниками и другими животными, может давать важную информацию об окружающей среде. Однако до сих пор у учёных было мало прямых доказательств того, насколько далеко свободно плавающая в океане акула способна слышать и может ли она определить, откуда исходит далёкий звук.

Новое исследование Университета Флориды в Атлантике начинает отвечать на эти вопросы. Исследователи, изучавшие чернопёрых акул (Carcharhinus limbatus), использовали подводный динамик, дрон и диких акул, плавающих естественным образом в прибрежных водах. Они обнаружили, что животные могли улавливать звуки со значительных расстояний и резко поворачивать в сторону от источника, даже когда он находился почти в 75 метрах.

Результаты, опубликованные в журнале Integrative Organismal Biology, предоставляют первые количественные доказательства того, что свободно плавающие акулы могут обнаруживать звуки в акустическом дальнем поле и ориентироваться в сторону от них. Это редкая возможность взглянуть на базовое чувство акул, которое остаётся на удивление плохо изученным.

Испытания слуха акул в дикой природе

Чернопёрые акулы особенно хорошо подходили для эксперимента, поскольку они предсказуемо собираются у побережья Юго-Восточной Флориды. Большие группы собираются вдоль побережья округа Палм-Бич каждую зиму, а небольшие группы можно встретить там круглый год. Чистая мелкая вода также позволяла исследователям наблюдать за отдельными акулами сверху, минимизируя вмешательство в их естественное поведение.

«Их многочисленность и доступность позволили нам наблюдать за ними сверху, не нарушая их естественного поведения, одновременно подавая контролируемые подводные звуки», — сказал Стивен Кадзиура, доктор философии, старший автор и профессор биологических наук в Колледже науки имени Чарльза Э. Шмидта при Университете Флориды в Атлантике.

Исследователи проводили тесты в мелких прибрежных водах округа Палм-Бич. Закрепив лодку, они помещали подводный динамик в воду и позволяли ему дрейфовать с течением на расстояние до 19 метров от судна. Такая схема помогала снизить вероятность того, что сама лодка повлияет на акул.

Команда воспроизводила три группы низкочастотных звуков: 100–200 Гц, 200–400 Гц и 400–800 Гц. Они также использовали контрольный звук 10 кГц, который находится за пределами известного диапазона слуха акул. Вместо того чтобы пытаться приманить животных к динамику, исследователи воспроизводили звуки достаточно громко, чтобы вызвать реакцию испуга.

Акулы реагировали с расстояния 74 метров

Откалиброванные гидрофоны позволили исследователям измерить уровни звука в разных точках, что дало возможность определить, что слышала каждая акула в момент реакции. Тем временем дрон, летающий на высоте 40–50 метров над водой, записывал движения свободно плавающих акул как во время экспериментальных, так и во время контрольных звуков.

Затем исследователи проанализировали записи покадрово, чтобы определить, насколько далеко каждая акула находилась от динамика и насколько резко менялось направление её плавания.

Акулы реагировали на все три диапазона низкочастотных звуков, но не показали никакой реакции на контрольный сигнал 10 кГц. Они обнаруживали низкочастотные звуки с расстояния до 74 метров — значительно дальше, чем было продемонстрировано ранее для свободно плавающих акул.

Не менее важно и то, что животные часто быстро поворачивали в сторону от динамика. Такое поведение указывает на то, что они не просто обнаруживали присутствие звука. Они также могли определить направление, откуда он исходит.

Более 70% зафиксированных реакций произошли в акустическом дальнем поле. Акулы также были наиболее чувствительны к низкочастотным звукам, которые они обнаруживали с больших расстояний и при более низких уровнях звука.

«Что делает это открытие особенно интересным, так это то, что акулы реагировали на звуки за пределами акустического ближнего поля, где звук ведёт себя иначе, чем вблизи источника», — сказал Кадзиура. «Это говорит о том, что они обнаруживают движение частиц, связанное со звуком, даже на значительном расстоянии от источника — то, что нам ранее не удавалось продемонстрировать на свободно плавающих акулах».

Как акулы слышат без плавательного пузыря

Результат особенно примечателен потому, что у акул отсутствует наполненный газом плавательный пузырь, имеющийся у многих костистых рыб. У тех рыб этот орган может способствовать обнаружению звукового давления.

Считается, что акулы вместо этого полагаются в основном на своё внутреннее ухо. Оно включает специализированную сенсорную структуру, известную как macula neglecta, которая может помогать им обнаруживать движение и вибрации, возникающие при распространении звука в воде.

Исследование также демонстрирует, почему изучение слуха акул в океане может выявить информацию, которую трудно получить в лабораторных резервуарах. Внутри резервуара звук может многократно отражаться от стенок, создавая сложные акустические картины, которые могут затруднить интерпретацию реакции животного.

«Попытки проводить эксперименты по слуху в резервуаре приводят к тому, что звук отражается от стенок, вызывая сложные и запутанные сигналы — это как находиться в комнате зеркал. Вот почему так важно проводить такие эксперименты в океане с дикими акулами, чтобы получить естественную реакцию», — сказала Кэролайн Салливан, ведущий автор, проводившая эту работу в рамках своей магистерской диссертации по биологическим наукам.

Соавтором исследования является Эдмунд Герштейн, доктор философии, директор по исследованиям Колледжа науки имени Чарльза Э. Шмидта.

Скрытый сенсорный мир в океане

Результаты позволяют предположить, что звук может давать акулам полезную информацию о событиях, происходящих на расстоянии десятков метров, задолго до того, как эти животные или объекты попадут в поле зрения. Теперь исследователи хотят более точно понять, как сенсорная система акул обнаруживает и обрабатывает эти далёкие акустические сигналы.

«Океан — это акустическая среда, и акулы явно настроены на неё так, как мы только начинаем понимать», — сказал Кадзиура. «Способность обнаруживать звуки с расстояния десятков метров и реагировать на них даёт этим хищникам важный источник информации об окружающей среде. Следующий вопрос — как их сенсорная система позволяет им улавливать и интерпретировать эти далёкие звуки».

Работа была поддержана Фондом Колгана, выделенным Кадзиуре, и Национальным фондом спасения морских черепах, выделенным Салливан.

Источники:

Материалы предоставлены Университетом Флориды в Атлантике.

C L Sullivan, E R Gerstein, S M Kajiura. Orientation of Blacktip Sharks (Carcharhinus limbatus) to Underwater Sound. Integrative Organismal Biology, 2026; 8 (1) DOI: 10.1093/iob/obag033