XII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2020

Среда обитания животных и человека различна. В отличие от многих живых существ, люди не способны слышать высокочастотные колебания (ультразвук), исходящие от журчания ручья, писка мышей, стрекота сверчков. Средний диапазон восприятия звуковых волн для человека находится в интервале от 16 до 20 000 Гц [1]. Как известно ультразвук – механические колебания и волны, частоты которых более 20 кГц. Чтобы понять какое значение имеет диапазон слышимости человека среди животных нами был проведен сравнительный анализ параметров диапазона слышимости человека и животных с точки зрения восприятия ультразвука [2]. В результате аналитического сравнения использовались различные животные: наземные, млекопитающие, птицы, животные, использующие систему эхо- и гидролокации [3]. Полученные данные представлены в таблице 1.

Изучение данных диапазонов слышимости различных групп животных и птиц свидетельствует о том, что животные имеют широкий по сравнению с человеком спектр частот, как в слышимом, так и в ультразвуковом диапазоне. Для чего же животным ультразвук? Оказывается, он играет важную роль в их жизни. Так животные (китообразные, летучие мыши) с помощью ультразвука используют систему гидро- и эхолокации не только для обнаружения препятствий на пути, но и для охоты. Касатки во время зимней охоты на треску оглушают или даже убивают своих жертв ультразвуком. Эхолокация у данных групп животных также является важным средством передачи информации для взаимодействия между особями внутри группы [4].

Некоторые виды птиц в слышимом диапазоне могут издавать во время пения ультразвуки с частотой: до 30 кГц – синегорлые сверкающие колибри; до 50 кГц – канареечный вьюрок, зарянка, тростниковая камышевка. Скворцы способны слышать, ультразвук преимущественно весной. Другие воробьиные птицы в сезон размножения реагируют на ультразвуковые частоты: снегирь слышит до 25 кГц, зяблик – до 29 кГц [5]. Таким образом, ультразвук является неотъемлемой частью их жизни, а его влияние на организм этих животных, играет важнейшую роль в их выживании.

Раз многие животные могут воспринимать ультразвук, отсюда следует, что они его должны и сами генерировать или испускать! Да, ученые подтверждают это своими исследованиями, например, мыши испускают ультразвук в диапазонах частот 20-30 кГц и45-60 кГц, а кролики, мини-свиньи, хомяки в диапазонах 20-25 кГц; также хомяки способны генерировать ультразвук частотой 55 кГц. Ученые назвали явление испускание животными ультразвука – «вокализацией» [6]. Основной диапазон частот ультразвуковых вокализаций крыс, макак, морских свинок – 30-50 кГц [7].

Табл. 1. Аналитическое сравнение диапазонов слышимости человека и животных

А обладает ли человек такой же способностью слышать и испускать ультразвук? Оказывается – да! Есть научные исследования, свидетельствующие о том, что некоторые люди способны слышать звуки частотой более 20 кГц. Процент людей у которых верхняя частотная граница слуха может составлять 23 кГц довольно велик [8]. По результатам других исследований человек также, как и животные способен к ультразвуковой вокализации. Для человека характерны частоты – 20, 45 и 55 кГц. Причем звучание ультразвуком сильнее проявляется в процессе физической и психоэмоциональной нагрузки. Для человека в плохом настроении свойственны ультразвуки в диапазоне 20-30 кГц, а в хорошем до 50 кГц [6].

В результате, приходим к выводу, что современные научные исследования говорят об изменении общепринятых значений диапазона слышимости и такой же способности человека, как и у животных генерировать ультразвук. Поэтому важно понять - если человеку дана способность воспринимать и излучать ультразвук, то для каких целей? И приобретена или утрачена эта способность в процессе эволюции. Ответы на эти вопросы являются темой дальнейших исследований.

Выводы:

Проведенный анализ диапазонов слышимости различных групп животных показал, что в жизни животных значимую роль играет именно ультразвуковой спектр частот используемый как для охоты, коммуникации, спасения от хищников и ориентации в пространстве (эхолокация). Таким образом, высокая потребность животных в ультразвуке способствует их выживанию. Человеку возможность слышать ультразвук, с точки зрения выживания - не столь важна.

С другой стороны современные научные данные свидетельствуют об обратном, а именно смещении диапазона слышимости человека в сторону ультразвуковых частот, что превышает норму на 3 кГц. Таким образом, диапазон должен быть откорректирован в зоне ультразвуковых частот.

Также интересным является тот факт, что мы можем генерировать ультразвук. Это является пока малоизученным и требует дальнейшей проработки. Ответ на вопрос: какова роль диапазона частот человека в животном мире - не однозначен. Либо человек утратил свои способности воспринимать и генерировать ультразвук в процессе эволюции, либо техногенная среда обитания способствовала изменению данного диапазона.

С точки зрения медицины также необходимо и важно знать: способность воспринимать и излучать ультразвук полезна или вредна для человека (например, феномен люди хаммеры); какие органы и на каких частотах способны излучать ультразвук? условия и механизм такого излучения? какие должны быть средства исследования?

Список литературы:

1. Медицинская и биологическая физика. Ремизов А.Н. ГЭОТАР-Медиа, 2012.

2. Акопян В.Б., Егоров Ю. А. Основы взаимодействия ультразвука с биологическими объектами. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана. – 2005. – с.224.

3. Попов В.В., Супин А.Я. Слух китов и дельфинов // Сенсорные системы. – 2012. Том 26. - №2. – С.83 – 105.

4. Филатова О.А., Шулежко Т.С.Акустическая коммуникация зубатых китов // Успехи современной биологии. – 2006. №126(3). – С.297 – 304.

5. Нестеренко О. Л. Что слышат птицы // Химия и жизнь. – 2019. – № 5. – С.69 – 76.

6. Каркищенко Н.Н., Фокин Ю.В., Сахаров Д.С., Каркищенко В.Н., Капанадзе Г.Д., Чайванов Д.Б. Ультразвуковая вокализация и ее информативные параметры у животных и человека // Биомедицина. – 2011. – № 1. – С.4-23.

7. Фокин Ю.В., Каркищенко В.Н. Вокализация крыс в ультразвуковом диапазоне как модель оценки стрессового влияния обездвиживания, электрокожного раздражения, физическй нагрузки и фармакодинамики лекарств // Биомедицина. – 2010. – № 5. – С.17-21.

8. Рогов И.Е., Аржановский А.Ю., Варсан Е.В., Зубова Т.А., Ткаченко А.С. Иследование биофизических характеристик слуха студентов ДГТУ // Молодой исследователь Дона. - 2018. - № 2(11). - С.69 - 76