10.09.2008

Подводные уши предупредят суда о сближении с глухими китами

Казалось бы, киты с их совершенным слухом должны ориентироваться под водой великолепно. Но почему морские млекопитающие всё чаще гибнут под винтами? Оказывается, животные просто глохнут. Удивительно, но эту проблему можно решить. Дело лишь за распространением одного очень примечательного изобретения.

Французский биолог Мишель Андрэ (Michel Andre'), директор лаборатории биоакустики (El Laboratori d'Aplicacions Bioacu'stiques) политехнического университета Каталонии, начал углублённо изучать проблему шумового загрязнения океана и пагубного влияния техногенного шума на подводную фауну в 1992 году. Тогда близ Канарских островов один из скоростных пассажирских паромов налетел на греющегося на поверхности моря кашалота, причём при ударе погиб человек на борту судна.

И до того случая киты, дельфины и другие морские обитатели нередко гибли в столкновениях с судами, но именно данное происшествие ярко обозначило проблему.

Андрэ вместе со своими коллегами проверил тела пары кашалотов (разного возраста), погибших при схожих обстоятельствах, и открыл, что животные имеют сходные повреждения внутреннего уха.

Фактически, установили биологи, киты просто не слышали приближающиеся суда, несмотря на громкий шум, исходящий от винтов и судовых двигателей.

Подивившись этому, команда Андрэ проверила слух уже у 215 вполне живых кашалотов, обитавших в районе Канар, и с удивлением обнаружила, что они (кашалоты) не реагируют на звуки нижнего частотного диапазона, который соответствовал повреждённым частям внутреннего уха у обследованных ранее мёртвых животных и диапазону сильных звуков, генерируемых кораблями.

Биолог выдвинул гипотезу, что слух в данном диапазоне частот у китов портится из-за длительного воздействия шума, совсем как у людей, любящих слушать громкую музыку. Только, в отличие от человека, у китов нет возможности эту "музыку" выключить.

Десятки тысяч крупных судов и миллионы пассажирских паромов, рыбацких шхун и лодок, что называется, бороздят. А ведь, кроме них, мощные звуки "транслирует" на весь океан аппаратура сейсморазведки, помогающая искать подо дном морей нефть и газ. Военные же сонары и вовсе являются сильнейшими шумовыми загрязнителями моря.

Учёные выяснили, что благодаря человеку за последние полвека фоновый шум в океане вырос на 15 децибел, а с начала индустриальной революции — в тысячу раз. То есть достаточно сильно, чтобы маскировать многие естественные шумы, в том числе — звуки, производимые обитателями синих глубин.

Неудивительно, что киты просто теряют способность нормально ориентироваться в подводной обстановке, а также страдает их система коммуникации. Более поздние работы других биологов подтвердили правоту Мишеля.

Благодаря усилиям природоохранных организаций численность китов на Земле вновь стала расти. Это привело к росту частоты столкновений судов и морских великанов, в которых, как правило, гибли животные, хотя в очень редких случаях (с которого мы и начали рассказ) — люди. На тех же Канарах, на которых сосредоточил своё внимание Андрэ, такие коллизии случаются по 6-10 раз в год.

А раз техногенный шум в океане — одна из главных современных угроз для многих его обитателей, решил француз, необходима автоматическая система предупреждения столкновений судов и китов, основанная на анализе всех подводных звуков.

С этой идеей Андрэ и стал лауреатом конкурса инноваций Rolex Awards for Enterprise 2002 года, что принесло ему и его единомышленникам средства на реализацию проекта.

Вот только создать реально работающую систему оказалось совсем непросто. Звуки, испускаемые морскими существами, охватывают диапазон от 0,1 герца до 300 килогерц. Техника добавляет к этой какофонии свою весомую долю. От "мира безмолвия", можно сказать, не осталось следа.

Не один год ушёл на разработку и постройку действующего прототипа. Причём задача усложнялась тем, что аппаратура должна была быть исключительно пассивной: биолог не хотел добавлять к океанским шумам ещё и звуки своего оборудования.

Так появилась "Система предотвращения столкновений с китами" — WACS (whale anti-collision systems) — первая разработка такого рода.

WACS состоит из цепи бакенов, снабжённых чувствительными гидротелефонами, аппаратурой, анализирующей звуки и определяющей координаты каждого кита в трёх измерениях, и, наконец, системы связи, отсылающей информацию на береговую станцию, которая (по замыслу авторов комплекса), должна рассылать предупреждения о китах по курсу или поблизости на проплывающие в зоне ответственности WACS суда.

При этом система распознаёт как "щелчки", издаваемые самими кашалотами, так и другие звуки, например эхо, отражающееся от тех же китов, но соблюдающих молчание.

Всего на развитие этого комплекса у французского биолога и его коллег по испанской лаборатории биоакустики ушло 15 лет. В результате Андрэ открыл в Барселоне специальную организацию "Звуки моря" (Sons de Mar), призванную довести WACS от испытаний и многочисленных проверок до распространения по морям и океанам планеты.

Первые тесты "уши" системы прошли несколько лет назад в Средиземном море на борту рыбацкого судна Moline, когда такой датчик точно определил положение в пространстве нескольких удалённых динамиков, которые издавали звуки из китового "словаря".

А ещё WACS умеет распознавать отдельные особи в китовых семьях, по их характерным голосам.

Это достижение Андрэ со товарищи не состоялось бы, если бы не некий сенегальский барабанщик, к которому биологи обратились за помощью. Дело в том, что Мишель обнаружил сходство сигналов китов с ритмическими "мотивами" традиционных африканских барабанов. Музыкант из Сенегала, прослушав записи кашалотов, подтвердил, что сходство есть, и даже быстро научился на слух отличать голоса той или иной конкретной особи.

Этому же "фокусу" учёные обучили свою систему, придумав алгоритм "измерения ритмической идентичности" (RIME).

Ныне Sons de Mar ищет коммерческих партнёров для развёртывания такой рабочей системы.

В идеале, сеть специализированных гидротелефонов необходимо установить вдоль самых напряжённых судовых маршрутов у берегов Японии и США, Австралии и Новой Зеландии, во многих других местах.

WACS должна предотвращать столкновения с китами не только коммерческих судов, но и, к примеру, яхт, участвующих в океанских гонках. Создание такого комплекса сократит издержки судовладельцев, собственность которых страдает в этих инцидентах.

Но куда важнее, пожалуй, что WACS сохранит жизнь многим несчастным обитателям моря.

Не приходится говорить, что в случае развёртывания всемирной сети "китовых" гидрофонов, круглосуточно поступающая с них информация, анализируемая в реальном времени, очень пригодится биологам.

Увы, когда WACS обоснуется во всех земных океанах — сказать сейчас нельзя.

Источники:

1. MEMBRANA