Реферат на тему: "Белуха"

The Ministry of Education and Science of Donetsk People’s Republic

Donetsk National University

Précis

                                                  Topic: Belukha - "Sea Canary».

The origin of bioacoustics and the first acquaintance with the signals of the beluga whale

Submitted by

Gavrilenko E.

1st year distant student                                                                                             

                                                                                                                              department of

                                                                                                      Biology

                                                                                                                           Language adviser

Sulina L. V

Donetsk 2024

         Belukha whales were the first cetaceans, whose sounds were recorded in a natural environment: in 1949, American zoologists B. Lawrence and W. Sevilla was lucky enough to find a cluster of polar whales inhabiting free of other sources of underwater noise in the waters of the lower reaches of the river Saguenay in Canada. Development of marine bioacoustics had just begun. Shirshov under the leadership of V. M. Belkovich. The main observations then conducted from fixed observation points with parallel recording of underwater acoustic signaling of Beluga whales. In 1980-e years the area has grown significantly. Was organized expeditions in the Amur river estuary, Kamchatka and Chukotka. In all, over the last 30 years scientists from different countries have recorded acoustic signals of white whales in various parts of its range: the coasts of Spitsbergen and Alaska, Guzanova Gulf and in the St. Lawrence R. estuary (québec, Canada), in the European North of Russia and the far East.

         For the authors of the White sea was and remains a key area of research. Thanks in 1980-1990-ies of availablitiy and learning the waters with yachts here were allocated to so-called reproductive aggregations of Beluga whales, the areas where in the spring and summer, females live with their cubs. So, more than 20 years of observations in favored by whales the waters of the Solovetsky Islands. And in recent years, collected data and on other clusters of the Onega and Dvina bays.

   Over the past time, the technical equipment of researchers has increased significantly.  Digital cameras appeared that significantly improved the photo-identification capabilities of animals, unmanned aerial vehicles for air observation, underwater video cameras and much more.  Enormous progress has also come in the field of recording and analysis of acoustic signals: now they can be seen on a computer screen, measured and compared with each other.  The characterization of sounds by auditory associations has been replaced by visual analysis: researchers describe them in a spectrogram picture.

But before characterizing the vocal repertoire of the beluga whales, it is worth briefly recalling what the signals of the toothed whales are.  Traditionally, they are divided into two large categories: whistles, or tonal signals, and impulse sounds.  The former are continuous narrow-band signals, the latter are sequences of individual clicks, sometimes following with such a high frequency that a person perceives them as a continuous sound, reminiscent of the very “screams” and “rumbling”.  Next, the signals are divided into types.  Whistlers, for example, can be classified based on the shape of their frequency profile visible on the spectrogram, and pulse signals according to the pattern of the pulses in them.

 Fig. 1. Some examples of acoustic signals whales. Top row: tone signals with different shape of frequency contour. 1 — "flattened"; 2 — "rising"; 3 — "down"; 4 — "wavy". Bottom row: pulse signals with different pulse repetition frequency. 5 — a series of individual pulses, following with a frequency of about 45 imp./with; 6, 7 — pulse signals with a maximum pulse repetition frequency of about 350 to 400 imp./with having the appearance of a continuous

                                               "Autograph" a polar whale

A significant breakthrough in the understanding of acoustic communication of belugas occurred thanks to the research of this species in captivity in dolphinariums and aquariums. The Vancouver aquarium (Vancouver Aquarium) canadian researcher V. Vergara and her colleagues watched the whales from birth during the first three years of her life. It turned out that the baby is not born with a ready set of sounds and learns them gradually. So, the first time the newborn uttered only the pulse signals, after two weeks there were whistles, and at the age of four months, he began to produce these signals simultaneously. As they grow older belushka his repertoire has expanded considerably, adding a variety of sounds, characteristic for adult animals.

In addition, the researchers found that the new mother makes the same recognizable signal to a series of pulses, sometimes adding a whistle. In the first two hours after birth of the baby the female of a polar whale is repeating those sounds very often (several times per minute); subsequently they were associated with stressful situations — isolation of individuals of Beluga whales, conducting veterinary procedures, with the presence of divers in the pool. The specific context of the use of signals suggests that they serve to maintain the acoustic contact of whales to each other. A similar form of interaction was discovered in the 1960-ies, bottlenose dolphins, and signals that perform such a function, called "whistles autographs". Whistle-autograph Dolphin is unique, has individual and specific form of frequency contour. Such signals are used for individual recognition of individuals and provide group cohesion. Especially actively these dolphins emit whistles, being isolated from relatives or under stress. It is no coincidence that before the appearance of the hypothesis about the whistles-the autographs they have been described as distress signals.

Not only canaries, but parrots

As already mentioned above, the beluga whale learns the signals characteristic of its species from the mother and other individuals surrounding it.  Thus, it can be said that species-specific signaling, at least in part, is acquired through “cultural inheritance”.  For cetaceans, this is not an exception at all, but rather a rule: traditions play a significant role in their social life, helping to master the sounds characteristic of the species, and also forming other behavioral characteristics and skills (hunting techniques, food preferences, manipulations with objects, etc.  .).

 Belugas are capable of learning acoustic signals not only of their kind.  It is not clear why, but they copy many other sounds.  For example, reports periodically appear that the beluga whale imitated human words, and once so accurately that it caused confusion among the staff of the aquarium.  Other belugas misled the dolphin by copying computer-generated signals that were broadcast under water during the experiment.  The sounds of birds, which were played in the form of audio recordings near the pool, were not left without their attention - beluga whales learned to reproduce them too.

The author himself has been involved in the following natural experiment. In the Dolphinarium, where we for several years have studied the behavior and acoustic signaling included bottlenose Dolphin, gave the new occupant of the white whale. In the first minutes of the appearance of it, as expected, began to publish his contact signals, as well as other typical Belushi sounds. Beluga whales and bottlenose dolphins were in the same pool (i.e. in a single acoustic space), so for accurate identification of signals of Beluga whales was necessary to isolate it in the next. Such an opportunity came only two months after her arrival at the Dolphinarium. After analyzing audio recordings, we found that although the alarm Beluga whales generally remained characteristic for the species, her repertoire is filled with new sounds. Some of them were very similar to the whistles autographs contained Beluga bottlenose dolphins. These signals simulate recorded in the recording regularly: they accounted for almost 5% of the vocalizations of the Beluga whale. While the reverse case, i.e. copy the signals of bottlenose dolphins Beluga whales were only observed once. I should say that imitation by bottlenose dolphins "foreign" whistle-autographs — known phenomenon; it is called "mimicry". There is a hypothesis that such behavior is Dolphin — friendly and can be a certain appeal to the owner of the autograph. Our experimental dolphins also constantly imitated each other's signals, and this mimicry wore a hierarchical nature: higher-ranking individuals could make "autographs" low-ranking, but not Vice versa. In General, the convergence of the signals accompanying the formation and strengthening of social ties described for many vocally active species, from birds to humans. Apparently, the whale, once unfamiliar to her environment, had to adapt their acoustic alarm to new social partners, and did so in a fairly short period of time. The latter, however, is not surprising: Japanese scientists experiment showed that the Beluga is able to copy a presented signal the first time. Of course, the ability for vocal imitation can boast of not only Beluga whales, and other cetaceans, such as bottlenose dolphins and orcas. But among other mammals, this ability is rare: besides human, this can only so distant from other animals, like elephants and true seals.

Interesting facts

In winter, the whale preys on the cod, flounder, sculpin, Pollock, making a very deep dive to 300-1000 m and remaining under water for up to 25 minutes. Despite the massiveness, the whale is agility; it is able to swim on his back, and even backwards. Usually swims at a speed of 3-9 km/h; frightened, can make leaps of up to 22 km/h.

For the diversity of their sound whalers in the 19th century called the white whale "sea Canary" (sea canary), and the Russian had the expression "to roar Beluga" - a characteristic roar of the male during the rut.

The researchers counted the belugas on the order of 50 sound signals: whistle, squeal, chirp, scream, screeching, piercing scream, roar and others. In addition, Beluga whales use when communicating "body language" (slaps on the water tail fins), and even facial expressions. rods and cones – photoreceptor cells. However, studies have not confirmed this

The screams, Beluga whales emit clicks in the ultrasonic range. Their production involved a system of air sacs in the soft tissues of the head, and focuses the radiation of a special fat pad on the forehead, the melon (acoustic lens). Reflected from surrounding objects, clicks back to the white whale; "antenna" is the lower jaw, which transmits the vibrations to the middle ear cavity. Analysis of the echo allows the animal to obtain an accurate representation of the surrounding space. The Beluga whale has excellent hearing and echolocation. These animals can hear a wide frequency range of 40-75 Hz and 30-100 kHz.

Beluga whales have well-developed vision, both under water and above its surface. Likely, vision Beluga colour, because its retina contains

Conclusion

In our knowledge about the acoustic communication of belugas there are still a lot of blank spots.  The role of most types of their signals, even the most common ones, is still unclear;  the reasons for such a wide variety of sounds made by the polar whale are obscure.  However, we can say with confidence that this is a real virtuoso, masterfully mastering the art of reproducing sound.  Beluga not only masters complex species-specific signals, learning from relatives, but also constantly adapts them to the particular conditions of the environment or socie.

Literature

 1. Schevill W. E., Lawrence B. A phonograph record of the underwater calls of Delphinapterus leucas.  Massachusetts, 1950.

2. Vergara V. Acoustic communication and vocal learning in belugas (Delphinapterus leucas).  PhD Thesis.  The University of British Columbia, Vancouver, Canada.  2011.

 3. Caldwell M. C., Caldwell D. K., Tyack P. L. Review of the signature-whistle hypothesis for the atlantic bottlenose dolphin // The Bottlenose Dolphin.  S. Leatherwood, R. R. Reeves (eds).  San Diego, 1990.

 4. Morisaka T., Yoshida Y., Akune Y. et al.  Exchange of "signature" calls in captive belugas (Delphinapterus leucas) // Journal of Ethology.  2013;  31: 141–149.  DOI: 10.1007 / s10164-013-0358-0.

5. Ford J. K. B. Vocal traditions among resident killer whales (Orcinus orca) in coastal waters of British Columbia // Canadian Journal of Zoology.  1991;  69: 1454-1483.  DOI: 10.1139 / z91-206.

 6. Panova E. M., Belikov R. A., Agafonov A. V. et al.  Intraspecific variability in the “vowel” -like sounds of beluga whales (Delphinapterus leucas): Intra- and interpopulation comparisons // Marine Mammal Science.  2016;  32 (2): 452-465.  DOI: 10.1111 / mms.12266.

 7. Rendell L., Whitehead H. Culture in whales and dolphins // Behavioral and Brain Sciences.  2001;  24: 309–382.

8. Tyack P. L. Convergence of calls as animals form social bonds, active compensation for noisy communication channels, an the evolution of vocal learning in mammals // Journal of Comparative Psychology.  2008;  122 (3): 319–331.  DOI: 10.1037 / a0013087.

 9. Murayama T., Iijima S., Katsumata H., Arai K. Vocal imitation of human speech, synthetic sounds and beluga sounds, by a beluga (Delphinapterus leucas) // International Journal of Comparative Psychology.  2014;  27 (3): 369–384.  DOI: 10.5811 / westjem.2011.5.6700.

Белуха

Планомерные исследования китообразных в естественной среде начались около 60 лет назад, и все же достоверные данные о численности и миграциях китов и дельфинов, социальной структуре их сообществ, особенностях поведения и подводной акустической сигнализации получены пока для очень ограниченного числа видов. В предыдущих номерах журнала «Природа» мы рассказали об успехах в изучении дельфинов-афалин. Настоящая статья посвящается полярным китам — белухам (Delphinapterus leucas), обитающим в арктических и субарктических морях Северной Америки и Евразии.

В летний период белухи формируют в прибрежных акваториях локальные сообщества и, подобно афалинам, доступны для наблюдений с суши. Эти животные чрезвычайно интересны своим вокальным репертуаром: неслучайно их издавна называют морскими канарейками, а в русском языке укоренилось выражение «реветь белугой»

Зарождение биоакустики и первое знакомство с сигналами белухи

Белухи оказались первыми китообразными, чьи звуки были записаны в естественной среде: в 1949 г. американским зоологам Б. Лоуренс и У. Шевиллу посчастливилось обнаружить скопление полярных китов, населяющих свободную от прочих источников подводных шумов акваторию в нижнем течении р. Сагеней в Канаде. Развитие морской биоакустики тогда только начиналось. Основные наблюдения тогда вели со стационарных наблюдательных пунктов с параллельной аудиозаписью подводной акустической сигнализации белух. В 1980-е годы район работ значительно расширился. Были организованы экспедиции в Амурском лимане, на Камчатке и на Чукотке. Всего же за последние 30 лет ученые разных стран зафиксировали акустические сигналы белух в самых разных районах ее ареала: у берегов Шпицбергена и на Аляске, в Гудзоновом заливе и в эстуарии р. Святого Лаврентия (провинция Квебек, Канада), на Европейском Севере России и на Дальнем Востоке.

Для авторов Белое море было и остается основным районом исследований. Благодаря проведенным в 1980–1990-е годы авианаблюдениям и изучению акватории при помощи яхт здесь были выделены места так называемых репродуктивных скоплений белух — районы, где в весенне-летний период живут самки с детенышами. Так, более 20 лет проводятся наблюдения в облюбованной китами акватории Соловецких о-вов. А в последние годы собраны данные и о других скоплениях Онежского и Двинского заливов.

За прошедшее время техническое оснащение исследователей значительно возросло.  Появились цифровые камеры, которые значительно улучшили возможности фотоидентификации животных, беспилотных летательных аппаратов для наблюдения за воздухом, подводных видеокамер и многого другого.  Огромный прогресс достигнут также в области регистрации и анализа акустических сигналов: теперь их можно увидеть на экране компьютера, измерить и сравнить друг с другом.  Характеристика звуков по слуховым ассоциациям была заменена визуальным анализом: исследователи описывают их в виде спектрограммы.

Но прежде чем охарактеризовать вокальный репертуар белухи, стоит вкратце напомнить, что представляют собой сигналы зубатых китов. Традиционно они подразделяются на две крупные категории: свисты, или тональные сигналы, и импульсные звуки. Первые — непрерывные узкополосные сигналы, вторые — последовательности отдельных щелчков, иногда следующих со столь высокой частотой, что человек воспринимает их как непрерывный звук, напоминающий те самые «крики» и «урчания». Далее сигналы делят на типы. Свисты, например, можно классифицировать, основываясь на форме их частотного контура, видимой на спектрограмме, а импульсные сигналы — по характеру следования импульсов в них.

«Автограф» полярного кита

 Значительный прорыв в понимании акустической связи белух произошел благодаря исследованиям этого вида в неволе в дельфинариях и аквариумах.  Ванкуверский аквариум (Vancouver Aquarium) канадский исследователь В. Вергара и ее коллеги наблюдали за китами с рождения в течение первых трех лет ее жизни. Оказалось, что малышка не рождается с готовым набором звуков и учится им постепенно.  Итак, в первый раз новорожденный издавал только пульсовые сигналы, через две недели появились свистки, и в возрасте четырех месяцев он начал выдавать эти сигналы одновременно.  По мере взросления белушки его репертуар значительно расширился, добавив множество звуков, характерных для взрослых животных.

 Кроме того, исследователи выяснили, что новая мама подает такой же узнаваемый сигнал на серию импульсов, иногда добавляя свисток.  В первые два часа после рождения ребенка самка белого кита повторяет эти звуки очень часто (несколько раз в минуту);  впоследствии они были связаны со стрессовыми ситуациями - изоляцией особей белужских китов, проведением ветеринарных процедур, с присутствием дайверов в бассейне.Конкретный контекст использования сигналов предполагает, что они служат для поддержания акустического контакта китов друг с другом.  Подобная форма взаимодействия была обнаружена в 1960-х годах у афалинов и дельфинов, которые выполняют такую ​​функцию, называемую «автографами свистков». Свисток-автограф Dolphin уникален, имеет индивидуальную и специфическую форму частотного контура.  Такие сигналы используются для индивидуального распознавания людей и обеспечивают групповую сплоченность.  Особенно активно эти дельфины испускают свистки, будучи изолированными от родственников или находясь в состоянии стресса.  Неслучайно, что до появления гипотезы о свистах - автографы их описывали как сигналы бедствия.

Не только канарейки, но и попугаи

 Как уже упоминалось выше, белуха узнает характерные для своего вида сигналы от матери и окружающих ее особей.  Таким образом, можно сказать, что видоспецифичная передача сигналов, по крайней мере частично, приобретается посредством «культурного наследования».  Для китообразных это вовсе не исключение, а скорее правило: традиции играют важную роль в их социальной жизни, помогая освоить характерные для вида звуки, а также формируя другие поведенческие характеристики и навыки (методы охоты, предпочтения в еде).  манипуляции с предметами и т. д.).

  Белуги способны учить акустические сигналы не только в своем роде.  Не понятно почему, но они копируют много других звуков.  Например, периодически появляются сообщения о том, что белуха подражала человеческим словам, и однажды настолько точно, что это вызвало замешательство у сотрудников аквариума.  Другие белуги вводили в заблуждение дельфина, копируя компьютерные сигналы, которые передавались под водой во время эксперимента.  Звуки птиц, которые звучали в виде аудиозаписей возле бассейна, не остались без внимания - белухи тоже научились их воспроизводить.

   Сам автор был вовлечен в следующий естественный эксперимент. В дельфинарий, где мы в течение нескольких лет изучали поведение и акустическую сигнализацию, включали афалины, давали нового обитателя белухи.  В первые минуты его появления, как и ожидалось, начали публиковаться его контактные сигналы, а также другие типичные звуки белуши.  Белуги и дельфины-афалины находились в одном и том же бассейне (то есть в одном акустическом пространстве), поэтому для точной идентификации сигналов белухи необходимо было выделить их в следующем.  Такая возможность появилась только через два месяца после ее прибытия в дельфинарий.  Проанализировав аудиозаписи, мы обнаружили, что хотя тревожные белухи в целом оставались характерными для вида, ее репертуар наполнен новыми звуками.  Некоторые из них были очень похожи на автографы свистков, содержащих белужьих дельфинов (Рис. 4).  Эти сигналы симулируют записанные в записи регулярно: они составляют почти 5% вокализации белухи.  В то время как обратный случай, то есть скопировать сигналы дельфинов афалины белухи наблюдались только один раз.  Надо сказать, что имитация дельфинами-афалинами "чужих" свистков-автографов - известное явление;  это называется "мимика".  Существует гипотеза, что такое поведение является дружественным к дельфинам и может быть определенным обращением к владельцу автографа.Наши экспериментальные дельфины также постоянно имитировали сигналы друг друга, и эта мимикрия носила иерархический характер: высокопоставленные лица могли делать «автографы» низкого ранга, но не наоборот.  В целом конвергенция сигналов, сопровождающих формирование и укрепление социальных связей, описана для многих вокально активных видов, от птиц до человека.  Очевидно, кит, когда-то незнакомый с ее окружением, должен был приспособить свою акустическую тревогу к новым социальным партнерам, и сделал это за довольно короткий период времени.  Последнее, однако, неудивительно: эксперимент японских ученых показал, что белуга способна скопировать представленный сигнал впервые.  Конечно, способностью к вокальной имитации могут похвастаться не только белугские киты, но и другие китообразные, такие как афалины и касатки.  Но среди других млекопитающих эта способность встречается редко: кроме человека она может быть настолько далека от других животных, как слоны и настоящие тюлени.

Интересные факты

 Зимой кит охотится на треску, камбалу, скульптуру Поллока, совершая очень глубокое погружение до 300-1000 м и оставаясь под водой до 25 минут.  Несмотря на массивность, кит - ловкость;  он умеет плавать на спине и даже задом наперед.  Обычно плавает со скоростью 3-9 км / ч;  испуганный, может делать прыжки до 22 км / ч.

 За разнообразие своих звуковых китобоев в 19 веке их называли белыми китами «морская канарейка» (sea canary), а у русских было выражение «ревет белуга» - характерный рев самца во время колеи.

 Исследователи насчитали около 50 звуковых сигналов: свист, визг, щебетание, крик, визг, пронзительный крик, рев и другие.  Кроме того, белухи используют при общении «язык тела» (шлепки по водным хвостовым плавникам) и даже мимику.

 Крики белухи излучают щелчки в ультразвуковом диапазоне.  В их производстве задействована система воздушных мешочков в мягких тканях головы, а также фокусируется излучение специальной жирной накладки на лоб, дыни (акустическая линза).  Отражается от окружающих предметов, щелкает обратно к белому киту;  «Антенна» - это нижняя челюсть, которая передает вибрации в полость среднего уха.  Анализ эха позволяет животному получить точное представление об окружающем пространстве.  Белужий кит обладает отличным слухом и эхолокацией.  Эти животные могут слышать широкий диапазон частот 40-75 Гц и 30-100 кГц.

 Белухи имеют хорошо развитое зрение, как под водой, так и над ее поверхностью.  Вероятно, зрение белужьего цвета, потому что в его сетчатке содержатся палочки и колбочки - фоторецепторные клетки.  Однако исследования не подтвердили это

Вывод

 В наших знаниях об акустической связи белух еще много пустых мест.  Роль большинства типов их сигналов, даже самых распространенных, до сих пор неясна;  причины такого большого разнообразия звуков, издаваемых полярным китом, неясны.  Однако с уверенностью можно сказать, что это настоящий виртуоз, мастерски овладевший искусством воспроизведения звука.  Белуга не только осваивает сложные видоспецифичные сигналы, обучаясь у родственников, но и постоянно адаптирует их к конкретным условиям среды или общества.

Литература

1. Schevill W. E., Lawrence B. A phonograph record of the underwater calls of Delphinapterus leucas. Massachusetts, 1950.

2. Vergara V. Acoustic communication and vocal learning in belugas (Delphinapterus leucas). PhD Thesis. The University of British Columbia, Vancouver, Canada. 2011.

3. Caldwell M. C., Caldwell D. K., Tyack P. L. Review of the signature-whistle hypothesis for the atlantic bottlenose dolphin // The Bottlenose Dolphin. S. Leatherwood, R. R. Reeves (eds). San Diego, 1990.

4. Morisaka T., Yoshida Y., Akune Y. et al. Exchange of «signature» calls in captive belugas (Delphinapterus leucas) // Journal of Ethology. 2013; 31: 141–149. DOI: 10.1007/s10164-013-0358-0.

5. Ford J. K. B. Vocal traditions among resident killer whales (Orcinus orca) in coastal waters of British Columbia // Canadian Journal of Zoology. 1991; 69: 1454–1483. DOI: 10.1139/z91-206.

6. Rendell L., Whitehead H. Culture in whales and dolphins // Behavioral and Brain Sciences. 2001; 24: 309–382.

7. Tyack P. L. Convergence of calls as animals form social bonds, active compensation for noisy communication channels, an the evolution of vocal learning in mammals // Journal of Comparative Psychology. 2008; 122(3): 319–331. DOI: 10.1037/a0013087.

8. Murayama T., Iijima S., Katsumata H., Arai K. Vocal imitation of human speech, synthetic sounds and beluga sounds, by a beluga (Delphinapterus leucas) // International Journal of Comparative Psychology. 2014; 27(3): 369–384. DOI: 10.5811/westjem.2011.5.6700.

Скачано с www.znanio.ru