Около 5 % популяции индо‑тихоокеанских афалинов в заливе Шарк‑Бей в Западной Австралии регулярно используют конические морские губки как инструменты для кормления. Животные надевают губку на клюв и перемещают её по дну, чтобы вытеснить из укрытия камуфлированную рыбу.
Ранее считалось, что губка может блокировать приём эха, делая эхолокацию менее эффективной, чем визуальное обнаружение добычи. Однако недавние данные акустических записей показали, что дельфины используют эхолокацию во время охоты с губкой так же интенсивно, как и при других техниках кормления.
Исследователи предположили, что искажения, вносимые губкой в эхолокационные сигналы, существенно повышают сложность техники. Для проверки этой гипотезы они создали цифровые модели двух видов губок — Echinodictyum mesenterinum и Ircinia spp. — на основе компьютерной томографии и смоделировали распространение звука методом конечных элементов.
Разные губки — разные искажения
Моделирование показало, что конусообразная форма Echinodictyum направляет акустическую волну, слегка сужая диаграмму направленности и повышая уровень принимаемого сигнала. Напротив, плоскодонная корзинообразная форма Ircinia не фокусирует звук, а рассеивает его, что приводит к снижению уровня сигнала почти на 9 дБ и увеличению его длительности.
Исследователи также проверили влияние симбиотических рачков‑барнакул, обитающих в ткани губок. Однако оказалось, что их присутствие практически не влияет на характеристики сигнала, поскольку их размер сопоставим с длиной волны звука или меньше неё.
Важно, что искажения варьируют в зависимости от конкретной губки. Каждый раз, когда дельфин снимает губку для поимки рыбы и затем надевает её снова, конфигурация губки на ростре меняется, и вместе с ней меняется характер искажений.
Почему навык не распространяется
Результаты исследования объясняют уникальные особенности распространения техники использования губок в популяции дельфинов. В отличие от большинства примеров использования инструментов у животных, когда новый навык распространяется горизонтально внутри группы, губконошение передаётся строго вертикально — от матери к потомству.
«Дельфины должны адаптивно и гибко компенсировать искажения при нейронной обработке сигнала. Это объясняет, почему губконошение требует так много времени для освоения, передаётся строго вертикально и не распространяется на других особей, несмотря на тесное общение с пользователями инструмента», — говорят авторы исследования.
Освоение техники занимает годы. Дельфинята регулярно наблюдают за матерью во время охоты, получая те же искажённые эхо‑сигналы, что и она. Этот длительный период обучения в условиях уникальной материнской зависимости — от 3 до 8 лет — необходим для развития способности интерпретировать изменённые эхо‑сигналы.
При этом даже те дельфины, которые часто общаются с губконосами и используют ту же среду обитания, не осваивают технику. Исследователи полагают, что без прямого получения искажённых сигналов в процессе наблюдения за матерью невозможно научиться необходимой компенсации.
Пол и специализация
Различия в усвоении навыка между самками и самцами также коррелируют со сложностью техники. Большинство дочерей перенимают губконошение от матерей, тогда как только около половины сыновей делают это. Кроме того, самцы‑губконосы тратят на охоту с губкой меньше времени, чем самки.
Исследователи связывают это с различиями в жизненных стратегиях. Молодые самки инвестируют время в развитие навыков кормления для поддержания будущего репродуктивного успеха, тогда как молодые самцы уделяют больше внимания формированию социальных связей, которые определяют доступ к партнёрам во взрослом возрасте. Для самцов инвестиции в освоение сложной техники губконошения могут не окупаться.
Наблюдения за популяцией в течение более чем 35 лет показывают, что около 70 % используемых губок приходится на вид Echinodictyum, 20 % — на Ircinia и 10 % — на другие виды. Предпочтение конусообразным губкам может отражать меньшие искажения сигнала, которые они вносят, хотя доступность разных видов в среде обитания также играет роль.