Общаются ли киты на разных концах планеты? Бонусный отрывок из книги Эда Йонга «Необъятный мир» — для читателей «Кедра»

14 декабря «Кедр» опубликовал отрывок из книги научного журналиста The Atlantic Эда Йонга «Необъятный мир. Как животные ощущают скрытую от нас реальность». Он был посвящен поискам ответа на вопрос, чувствуют ли животные боль.

Сегодня с разрешения издательства «Альпина нон-фикшн» мы публикуем еще один отрывок из этой книги, в котором автор рассказывает об одном из самых удивительных свойств, приписываемых китам: общаться на расстоянии многих тысяч километров, посылая друг другу сигналы через океаны. Способны ли киты на это в действительности?

Обратиться в слух. Звук 

<…>

В 1960-е гг., завершив свою новаторскую работу с сипухами, Роджер Пейн переключился на китов. В 1971 г. у него вышли две важнейшие статьи. В первой Пейн, опираясь на аудиозаписи, которые он проанализировал вместе со своей женой Кейти, поведал миру о том, что киты поют завораживающие песни. Эта статья положила начало десятилетиям дальнейших исследований, превратила песни китов в культурное явление, стала причиной выхода рекордного по популярности аудиоальбома и способствовала возникновению движения «Спасите китов». Во второй статье утверждалось, что финвалы — вторые по размеру животные нашей планеты после синего кита — издают чрезвычайно низкие звуки, воспринимаемые на другом краю океана. Эта статья едва не стоила Пейну научной карьеры.

Своим появлением вызвавшая столько споров статья была обязана холодной войне. Создавая систему обнаружения советских подлодок, ВМС США разместили в Тихом и Атлантическом океанах цепи подводных гидроакустических станций. Эта гидроакустическая сеть, известная как SOSUS (Sound Surveillance System), улавливала огромный вал океанских шумов. Какие-то имели явное биологическое происхождение. Другие озадачивали. Один особенно загадочный звук представлял собой повторяющийся монотонный гул с очень низкой частотой в 20 Гц — на октаву ниже последней клавиши стандартного фортепиано. При этом он был настолько громким, что животное, по мнению специалистов, такой шум производить никак не могло. Тогда что? Военная техника? Подводная тектоническая активность? Волны, бьющиеся о какой-то далекий берег? Ответ был получен, только когда научно-техническая разведка ВМФ, принявшись отслеживать источник звука, начала то и дело выходить на финвалов.

Человеческий слух сходит на нет примерно в районе 20 Гц. Все частоты ниже этой отметки называются инфразвуком. Мы его обычно не слышим, если только он не будет очень громким. Инфразвук способен преодолевать гигантские расстояния, особенно в воде. Зная, что финвалы тоже издают инфразвук, Пейн, к собственному изумлению, вычислил, что их сигналы гипотетически могут преодолевать расстояние в 21 000 км. Это больше, чем ширина любого океана. Публикуя результаты своих вычислений в соавторстве с океанографом Дугласом Уэббом, Пейн предположил, что самые большие киты планеты «судя по всему, находятся в постоянном акустическом контакте друг с другом, протягивая эту эфемерную связь через относительно огромное пространство целых океанов». Реакция была разгромной. Ведущие специалисты по китам называли его статью чистым вымыслом. Коллеги намекали, что в кулуарах обсуждают, не спятил ли он. «В такие расстояния люди просто отказываются верить», — делится со мной Пейн.

Среди тех, кто не принял работу Пейна в штыки, был Крис Кларк. Кларка, молодого инженера-акустика и бывшего мальчика-хориста, Роджер и Кейти Пейн взяли звукоинженером в свою аргентинскую экспедицию 1972 г., целью которой было изучение южных китов. Поездка вышла чудесной и во многом определила его дальнейший жизненный путь. В прибрежном лагере под созвездием Южного Креста, где вокруг смешно ковыляли пингвины, а в небе кружили альбатросы, Кларк начал слушать китов. Погружая в воду гидрофон, чтобы перехватывать их песни, он придумал, как определять, какой особи какие из них принадлежат. Затем он принялся составлять фонотеки китовых сигналов, записывая их по всему миру, от Аргентины до Арктики. И все это время ему не давала покоя идея Пейна о беседах гигантских китов через целые океаны.

В 1990-е гг., когда холодная война закончилась и угроза со стороны советских подлодок отступила, ВМС предоставили Кларку и другим специалистам доступ к сделанным в реальном времени записям с гидрофонов системы SOSUS. И тогда Кларк увидел среди спектрограмм (кривых, графически отображающих перехваченные SOSUS звуки) безошибочно угадывающуюся песню синего кита. В первый же день Кларк осознал, что только на одной станции системы SOSUS было собрано больше сигналов синих китов, чем описано до тех пор во всей научной литературе. Океан полнился их песнями, которые передавались на гигантские расстояния. По подсчетам Кларка, один из китов находился в 2400 км от станции, которая перехватила его зов. Микрофон, установленный в районе Бермуд, фиксировал голоса китов, поющих у берегов Ирландии. «Я подумал: “Роджер был прав”, — говорит Кларк. — Песню синего кита действительно физически возможно принять на другом краю океана». Для аналитиков ВМС эти звуки были частью привычной рабочей картины, побочными шумами, которые полагалось отмечать на спектрограмме и тут же о них забывать. Для Кларка же они стали сражающим наповал откровением.

Однако, хотя песни синих китов и финвалов определенно преодолевают океаны, никто не знает, действительно ли киты общаются на таком расстоянии. Вполне вероятно, что они просто очень громко сигналят тем, кто рядом, а звук сам по себе уходит в дальние дали. Но Кларк заметил, что они повторяют одни и те же ноты, снова и снова, через очень четкие интервалы. Поющий кит умолкает, всплыв наверх, чтобы вдохнуть, но, погружаясь, продолжает с той ноты, которая должна была идти в данный момент. «Это не случайно», — говорит Кларк. Китовые песни напоминают ему избыточные повторяющиеся сигналы, с помощью которых марсоход передает данные на Землю. Если бы нам понадобилось изобрести сигнал, позволяющий общаться через океан, мы бы придумали что-то похожее на песню синих китов.

Возможно, у этих песен есть и другое применение. Их ноты длятся по нескольку секунд, а длина их волны достигает длины футбольного поля. Кларк поинтересовался как-то у приятеля из ВМС, как бы он использовал такой сигнал. «Я бы подсветил океан», — ответил тот. То есть картографировал бы дальние подводные ландшафты, от горных хребтов до собственно океанского дна, обрабатывая эхо от добивающего на очень большие расстояния инфразвука. Геофизики с помощью песен финвалов, несомненно, могли бы замерять плотность океанической коры в разных точках океана. Вопрос в том, способны ли на это киты.

Кларк считает, что способны, и доказательством этому — их передвижения. По записям SOSUS видно, как синие киты, обозначившись в полярных водах между Исландией и Гренландией, идут к тропическим Бермудам, распевая всю дорогу. Кларк видел, как киты лавируют между подводными хребтами, закладывая зигзаги между ориентирами, отстоящими друг от друга на сотни километров. «Когда наблюдаешь за их переходами, создается полное впечатление, что у них имеется акустическая карта океанов», — говорит Кларк. Он подозревает, что они вычерчивают такие карты на протяжении всей своей долгой жизни, накапливая звуковые воспоминания, которые затем всплывают в их памяти. Опытные специалисты по эхолокации рассказывали Кларку, что разные части океана звучат по-разному, каждая по-своему. «Они говорили: “Если надеть на меня наушники гидролокатора, я пойму, где я — в районе Лабрадора или в Бискайском заливе”, — цитирует Кларк. — И я подумал, если человеку для этого достаточно поработать три десятилетия, что же наработает животное за десять миллионов лет?»

Масштабы, которыми оперирует слух китов, не укладываются у нас в голове. Огромная пространственная протяженность — это лишь одна составляющая, к ней добавляется и растянутость во времени. Под водой звуковая волна преодолевает 80 км примерно за минуту. А значит, слыша песню другого кита, находящегося за 2 400 км, кит слышит звук, изданный полчаса назад. Он слышит прошлое, как астроном видит прошлое, когда наблюдает свет далекой звезды, шедший до нас тысячи лет. Чтобы почувствовать гору на расстоянии 800 км, кит должен как-то увязать собственный сигнал с эхом, которое докатится до него только через 20 минут. На первый взгляд это кажется невероятным, но не будем забывать, что на поверхности частота сердцебиения синего кита составляет около 30 ударов в минуту, тогда как на глубине она может снижаться до двух. Так что китам и вправду привычнее совсем не те временные отрезки, что нам. Если зебровая амадина слышит красоту в миллисекундных долях одной ноты, возможно, синий кит различает прекрасное в секундных и минутных деталях. Чтобы представить себе жизнь кита, «нужно перевести свое сознание на совершенно другие порядки величин», говорит Кларк. По его словам, это примерно как если, привыкнув разглядывать ночное небо через игрушечный телескоп, вдруг увидеть его во всем великолепии через «Хаббл». Когда Кларк задумывается о китах, мир разрастается, раздвигаясь и в пространстве, и во времени.

Киты не всегда были большими. Они происходят от маленьких копытных вроде оленя, которые перебрались в воду около 50 млн лет назад. У этих древних животных, скорее всего, был банальный, ничем не примечательный слух млекопитающих. Но по мере приспособления к водному образу жизни представители одной группы — фильтрующие усатые киты, к которым относятся синие, горбатые и финвалы, — сместили свой слух в зону низких инфразвуковых частот. Сами они при этом выросли до размеров, которые перевели их в категорию крупнейших из когда-либо населявших Землю животных. Не исключено, что эти изменения были взаимосвязаны. Усатые киты достигли таких гигантских размеров, выработав уникальную стратегию питания, позволяющую им кормиться крохотными ракообразными, крилем. Врезаясь на скорости в косяк криля, синий кит, распахнув пасть, захватывает объем воды, равный объему собственного тела, и получает за раз полмиллиона килокалорий. Но эта стратегия имеет свои издержки. Криль распределен в океане неравномерно, поэтому, чтобы поддерживать деятельность своего огромного организма, синим китам приходится перемещаться на огромные расстояния. Однако те же циклопические размеры, которые вынуждают их пускаться в такие дальние путешествия, обеспечивают им возможность эти путешествия осуществлять — за счет способности издавать и слышать более низкие, громкие и далеко распространяющиеся звуки, чем другие животные.

В далеком 1971 г. Роджер Пейн предположил, что во время поисков корма киты могут с помощью этих звуков связываться друг с другом на дальних расстояниях. Если подавать сигналы, когда наешься, и молчать, когда голоден, можно совместными усилиями прочесывать океан в поисках пищи и стекаться к изобильным участкам, найденным отдельными счастливчиками. Тогда китовая стая представляет собой сильно распределенную сеть акустически связанных между собой особей, которые вроде бы плавают поодиночке, но на самом деле действуют заодно. И как впоследствии выяснила жена Пейна Кейти, в тех же целях, возможно, пользуются инфразвуком и крупнейшие сухопутные животные.

В мае 1984 г., через 16 лет после того, как они с Роджером Пейном выяснили, что горбатые киты умеют петь, Кейти Пейн проводила время в портлендском зоопарке в компании нескольких индийских слонов. Она подыскивала себе другой вид для изучения, и слоны, умные и, ко всему прочему, общительные, показались ей вполне подходящим вариантом. Наблюдая за ними, Пейн время от времени чувствовала всем телом какое-то гулкое содрогание. «Как будто раскат грома, только никакого грома не было, — писала она позже в своих мемуарах “Безмолвный гром” (Silent Thunder). — Никаких громких звуков, только пульсация, а потом ничего». Это ощущение напомнило ей, как подростком она пела в церковном хоре и ее охватывала очень похожая гулкая дрожь, когда органист брал самые низкие ноты. Может быть, догадалась Пейн, слоны действуют на нее так же, поскольку тоже издают запредельно низкие звуки? Что, если они общаются между собой инфразвуком, как вроде бы делают некоторые киты?

В октябре Пейн вернулась в зоопарк с двумя коллегами и звукозаписывающим оборудованием. Запись велась круглосуточно, в течение всего времени, что ученые документировали поведение слонов. Но Пейн прослушала эти пленки только в канун Дня благодарения, начав с записи одного особенно запомнившегося события. Она почувствовала уже знакомую безмолвную пульсацию, когда два слона — Рози, главная самка, и Тунга, самец, — стояли друг напротив друга по разные стороны бетонной стены. В тот момент они вроде бы никаких звуков не издавали. Но когда Пейн прокрутила записи того момента на ускоренной перемотке, повысив тем самым тон на три октавы, она услышала что-то похожее на коровье мычание. Втайне от стоящих рядом людей Рози и Тунга вели оживленную беседу через бетонное препятствие. Ночью после прослушивания записи Пейн приснилось, что к ней наведалось стадо слонов. Главная самка сказала: «Мы открылись тебе не для того, чтобы ты рассказывала другим людям». Пейн поняла это не как просьбу о том, чтобы не выдавать их, а как приглашение: «Мы открылись тебе не для того, чтобы ты прославилась среди своих, а потому, что мы тебя принимаем».

Открытие Пейн, опубликованное в 1984 г., прекрасно согласовывалось с наблюдениями Джойс Пул и Синтии Мосс, которые изучали африканских слонов в кенийском национальном парке Амбосели. Они заметили, что семья слонов часто неделями движется в одном направлении, хотя членов семьи при этом разделяет несколько километров. Кроме того, к вечеру разные группы одновременно сходятся с разных сторон к одному водопою. Инфразвук передается на далекие расстояния даже в воздухе, и, если слоны пользуются им для коммуникации, становится понятно, как они синхронизируют свои передвижения по саванне. Пул и Мосс предложили Пейн присоединиться к ним, она согласилась, и в 1986 г. их научная группа установила, что африканские слоны точно так же, как их индийские собратья, пользуются инфразвуком — во всех мыслимых контекстах. Есть контактный рокот, помогающий особям найти друг друга. Есть приветственный рокот, издаваемый при встрече после разлуки. Самцы рокочут во время гона, самки рокочут им в ответ. Есть рокот, означающий «идем», и рокот, говорящий «у меня только что был секс». Большинство этих рокотов содержит частоты, вполне различимые человеческим ухом вблизи, но некоторые проявлялись, только когда исследовательницы прокручивали записи на ускоренной перемотке или визуализировали их с помощью анализатора частот.

Этот инфразвуковой рокот передается по воздуху, поэтому он отчасти отделен от распространяющихся по поверхности сигналов, которые позже, уже в начале нового века, выявила Кейтлин О’Коннелл (о них мы говорили в прошлой главе). И то и другое для нас в основном неуловимо, но слоны издалека фиксируют оба типа сигналов. Низкочастотная составляющая рокота находится в диапазоне от 14 до 35 Гц — примерно как у крупного кита. В воздухе эти сигналы разносятся не так далеко, как под водой, а кроме того, сильно зависят от атмосферных условий: чем прохладнее, прозрачнее и спокойнее воздух, тем дальше дойдет сигнал. В полуденный зной слуховой мир слонов съеживается. Через несколько часов после заката он расширяется в десять раз, теоретически позволяя слонам слышать друг друга за несколько километров. «Но мы не знаем, на каком расстоянии они на самом деле слушают друг друга и во что именно вслушиваются, — говорит Пейн. — Это очень важный вопрос, однако ответа на него пока никто не дал».

То же самое относится и к китам. Многие из тезисов, выдвигаемых Роджером Пейном, Крисом Кларком и другими, пока не более чем предположения, опирающиеся на обрывочные сведения о поведении китов и обоснованные догадки о том, на что те должны быть способны. Фактические данные об этих крупнейших из когда-либо живших на Земле существ добыть трудно, а эксперименты с ними практически невозможны. Впрочем, птиц, например, запросто держат в клетках, а птичьи трели анализируют не первое столетие, и тем не менее Роберт Дулинг только в 2002 г. открыл, что некоторые виды концентрируют внимание на темпоральной микроструктуре, отодвигая на второй план те составляющие песни, которые слышны человеку. Если нам так трудно понять умвельт птицы, неудивительно, что ученые слабо представляют, чем именно интересуются в сигналах друг друга гигантские киты. Что такое эти песни? Элемент ухаживания в брачный период? Территориальные сигналы? Звонок к обеду? Удостоверение личности? Неизвестно. Даже если вы отыщете синего кита и проиграете ему записанную песню, что он, по-вашему, должен будет сделать?

Мы даже не можем доподлинно установить пределы слухового восприятия усатых китов. Тест на СВП — когда исследователи включают животному тот или иной звук и замеряют нейронную реакцию с помощью прикрепленных к его голове электродов — со свободно плавающим в океане синим китом не проведешь. Исследователям удалось применить метод СВП к более мелким китам и дельфинам, которые либо выбрасываются на берег, либо способны жить в неволе, но усатые киты почти не склонны к первому и абсолютно не способны на второе. Не имея возможности провести непосредственные измерения, ученые — в частности, Дарлин Кеттен — оценивают диапазон слуха этих гигантов косвенно, исследуя их уши с помощью медицинского оборудования. Результаты позволяют с уверенностью предположить, что усатые киты слышат инфразвуковые частоты, которые содержатся в их сигналах. А вот как они пользуются этим чувством — это уже другой вопрос.

В гипотезах Пейна и Кларка все еще хватает пробелов. Судя по всему, у синих китов поют только самцы, и, если с помощью инфразвуковых сигналов они действительно общаются между собой или прокладывают путь в океане, как без этого обходятся самки? Кроме того, существует вопрос пропорций. Длина волны у ноты частотой в 20 Гц составляет 75 м, а это значит, что расстояние между двумя пиками давления будет вдвое или втрое больше длины самого крупного синего кита или финвала. У величайших великанов планеты возникает та же проблема, что и у крошечной мухи-тахины Ormia: их сигналы должны звучать практически одинаково в обоих ушах, а значит, определить, с какой стороны находится их источник, не получится. «Казалось бы, это невозможно, — однако вот вам тахина с ее ушами! — напоминает Кларк. — Я не верю ни в духов, ни в астрологию, но нельзя недооценивать эволюцию. На научных конференциях с меня снимают десять шкур за все те дичайшие предположения, для которых у меня вечно нет доказательств. Но я предпочитаю иметь в виду все возможные варианты. И я постоянно стараюсь поместить себя в пространство животного».