КОММУНИКАЦИЯ ДЕЛЬФИНОВ

Актуальные публикации по вопросам современной биологии. Биотехнологии.

Разместиться

БИОЛОГИЯ новое

Все свежие публикации


Меню для авторов

БИОЛОГИЯ: экспорт произведений
Скачать бесплатно! Научная работа на тему КОММУНИКАЦИЯ ДЕЛЬФИНОВ. Аудитория: ученые, педагоги, деятели науки, работники образования, студенты (18-). Minsk, Belarus. Research paper. Agreement. Система Orphus

125 за 24 часа
Автор(ы): • Публикатор: • Источник:

Кандидат биологических наук Михаил ИВАНОВ, старший научный сотрудник Лаборатории морской биоакустики биолого-почвенного факультета Санкт-Петербургского государственного университета

Разговаривают ли животные? Если да, то с помощью каких средств коммуникации? Проблемы происхождения и эволюции этих средств, т.е. языков, - одни из самых существенных в науках о Жизни. Ведь от их познания, по замечанию известного американского нейропсихолога Карла Прибрама, "зависит наше понимание того, каким образом развилось то, что является наиболее человеческим в человеке".
стр. 11

Сонограмма (графическое представление звуковых колебаний) свистов четырех дельфинов (по оси ординат - частота, по оси абсцисс - время).

"КАК СЛЫШНО? ПЕРЕХОЖУ НА ПРИЕМ"

Многочисленные наблюдения за поведением животных в естественной среде обитания, в условиях содержания в неволе и в ходе лабораторных экспериментов показали: они активно обмениваются информацией между собой. Для этого ими используются разные каналы: электромагнитный (зрение), акустический (слух), химический (обоняние), наконец, тактильный, преобладающий при непосредственном физическом контакте особей. Выбор того или иного из них зависит от сенсорных способностей конкретного биологического вида.

Если животные видят друг друга, возможности зрения наиболее предпочтительны. Главным при этом является язык поз. Информация о приближении хищника передается и принимается и по акустическому каналу, поскольку сигнал опасности лежит в звуковом диапазоне и воспринимается особями не только одного вида, но и другими, находящимися неподалеку. "Читать" эти звуки необходимо всем представителям фауны, иначе трудно выжить.

Химический канал передачи сигналов особенно важен в период гона и говорит самцу о готовности самки к спариванию. Хищник метит территорию своих охотничьих угодий, и эти метки сохраняются довольно долго, предупреждая других особей и служа своеобразными сообщениями, что вполне безопасно и потому предпочтительно для многих млекопитающих.

В ходе многолетних этологических наблюдений - чаще всего в постоянных местах скопления животных, на путях миграции или на специализированных биополигонах - исследователи разных стран собрали немало данных о способах передачи и приема информации представителями различных видов. Так, изощренные эксперименты по изучению коммуникации насекомых поставил немецкий физиолог Карл фон Фриш, за что в 1973 г. ему (совместно с австрийским зоологом Конрадом Лоренцем и нидерландским зоопсихологом Николасом Тинбергеном) присудили Нобелевскую премию. Фриш еще в 1923 г. высказал гипотезу, что пчелы "общаются" между собой по видеоканалу с помощью "языка танцев", наблюдая за поведением рабочей особи, возвратившейся с успешной охоты. С помощью собственной активности - танца, генерации звуков и выделения ароматов добычи - она "рассказывает" не только о траектории своего полета, но и об особенностях цветов, благоухающих в том месте, где побывала. По мнению специалистов в области поведения животных натуралиста Питера Марлера (США) и его соотечественника биофизика и зоопсихолога Дональда Гриффина "революционность открытия состояла в том, что с помощью гибкой системы канонических дифференцированных жестов насекомое может передавать информацию другим особям закрытой интегрированной совокупности насекомых относительно отдаленных объектов, жизненно необходимых для социальной группы в целом. При этом поведенческая преемственность между животными и человеком достигает такой степени целостности, что становятся возможными сравнения между коммуникативными связями у животных и речью у человека". Изучению способов коммуникации, присущих различным видам, посвящено большое число работ и отечественных ученых. Интересные результаты получены в последние годы, например, в Институте эволюционной физиологии и биохимии им. И. М. Сеченова РАН (Санкт-Петербург) сотрудниками лаборатории нейроэтологии насекомых, возглавляемой доктором биологических наук Андреем Поповым, и их коллегами из лаборатории сравнительной физиологии сенсорных систем, руководимой кандидатом биологических наук Александром Князевым. Хотя акустическая коммуникация высших беспозвоночных, какими являются насекомые, относительно проста, она в качестве модели помогает понять принципы организации таких систем у других групп животных, в том числе и позвоночных. А, скажем, в ра-
стр. 12

Осциллограмма акустической активности дельфинов во время представления (по оси ординат - относительная амплитуда, по оси абсцисс - время).

ботах кандидата биологических наук Варвары Ведениной из Института проблем передачи информации РАН (Москва) показано: сигналы "общения" насекомых отличают вариабельность и сложность временной организации.

"УЗНАЙТЕ МЕНЯ ПО ИМЕНИ"

Акустический контакт в природе в большинстве случаев сопровождается двигательным актом, обращенным к "собеседнику": попугайчики-неразлучники щебечут, поворачивая голову друг к другу, сходно ведут себя и собаки по отношению к тому, кому адресован лай.

Средствами звуковой коммуникации владеют не только обитатели суши, но и океана. И в этой связи отмечу достоинство наблюдений в естественных условиях - в открытом море фиксируется фантастическое разнообразие акустической активности китообразных и, в частности, дельфинов, о которых далее и пойдет речь. Расшифровка записанных фонограмм показывает: в условиях океанариума звуковая палитра этих животных гораздо беднее, что убедительно продемонстрировано в работах доктора биологических наук Всеволода Бельковича (Институт океанологии им. П. П. Ширшова РАН, Москва).

Тем не менее интересные результаты достижимы и в условиях лабораторного содержания. При этом можно моделировать множество поведенческих актов, которые мы наблюдаем в природе, а соответственно, и правильно интерпретировать акустическую активность животных. Судя по литературным данным, большая часть опытов по коммуникации млекопитающих и птиц основана на этолого-акустических наблюдениях в естественной среде. И лишь на дельфинах делали самые смелые попытки прямых лабораторных экспериментов. Требуется только создать такую методику, в которой все полученные результаты поддаются воспроизведению. "Хороший метод - половина научного успеха, - отмечал еще в 1926 г. выдающийся русский физиолог, нобелевский лауреат, академик Иван Павлов*. - Талантливый ученый не может достигнуть ничего с плохой методикой. Но даже посредственный будет способен сделать интересное исследование с хорошим методом".

О ЧЕМ ОНИ ГОВОРЯТ?

В 1958 г. американский биофизик и нейрофизиолог Джон Лилли выступил с докладом, взбудоражившим общественность. В нем он высказал спорную идею о том, что дельфины разумны, а значит, рядом с нами, по его предположению, существует разум, который мы не замечаем из-за собственной ограниченности. Ну а если они разумны, то, может быть, у них существует и язык? И если так, то передают ли они друг другу сложные сообщения?

В первых своих статьях по изучению проблем коммуникации китообразных Лилли настаивал на целенаправленности голосового обмена между ними. Последующие опыты действительно показали их способность к имитационному обучению, но долгожданный и страстно ожидаемый экспериментаторами факт прямого контакта между дельфином и человеком не был установлен научно. Началась погоня за методом изучения коммуникации.

В 1965 г. появилась работа Томаса Лэнга, Дж. Смита и Рональда Шустермана (США), в которой описан эксперимент с двусторонней акустической связью между двумя дельфинами, находящимися в разных бассейнах. Оказалось, при отсутствии "телефонной" связи акустическая активность животных резко падала по сравнению с периодами ее включения. Последующие исследования других американских ученых - Дэвида и Мелбы Колдуэллов - показали: у каждого дельфина имеется собственный сигнал с индивидуальным кодом - "свист-автограф", который можно использовать для идентификации особи. По их предположению, именно его изменения несут основную коммуникативную нагрузку.

Выяснить способность китообразных к смысловому общению с помощью свистовых сигналов, воспроизводимых людьми, пробовали и Уэйн Батто и Питер Марки (США). С помощью специального устройства человеческую речь трансформировали в звуки, подобные свистам дельфинов. По окончании опыта авторы пришли к выводу: животные воспринимают услышанное не как речь, а как звуковые стимулы - команды.

* См.: Ю. Наточин. Личность, ученый, гражданин. - Наука в России, 2003, N 3 (прим. ред.).

стр. 13

Вольер, разделенный на три секции. В 1-й и 3-й находятся внимательные наблюдатели, во 2-й - реципиент; М1, М2 - манипуляторы, К1,К2- калитки.

Поведенческая реакция во время диалога: поворот головы друг к другу.

Поведенческая реакция во время диалога: поворот туловища друг к другу.

В экспериментах с участием диких дельфинов, проведенных в США в 2000 г., было выявлено: они узнают друг друга по именам. Запись свистов провели на мелководье, после чего животных выпустили в море, а синтезированные сигналы транслировали в воду. Анализ акустической обстановки показал: на синтезированные свисты дикие животные откликаются, как на "имя". Более того, они способны к сложным формам подражания и "пониманию" визуального языка жестов. Правда, все перечисленное пока не дает достоверных доказательств того, что выделенный класс акустических сигналов связан именно с целенаправленным кооперативным поведением дельфинов.

В работе старшего научного сотрудника Института проблем экологии и эволюции им. А. Н. Северцова РАН (Москва) Владимира Маркова и старшего научного сотрудника Карадагской биологической станции Александра Занина, выполненной в 1990 г., высказано предположение: эти китообразные способны самостоятельно найти поведенческий алгоритм, ведущий к пищевому вознаграждению. По итогам записей биоакустической активности обученных и необученных животных Марков составил "словарь" из 60 элементарных информационных единиц, из которых комбинируются сигналы сложного состава. Авторы предположили: система коммуникации дельфинов в определенном смысле сходна с человечес-
стр. 14

Осциллограмма А (по оси ординат - относительная амплитуда, по оси абсцисс - время) и сонограмма В (по оси ординат - частота, по оси абсцисс - время) вокализации в большом отсеке; 1 - эхолокационные импульсы; 2 - свисты; 3 - сигналы коммуникации.

Осциллограмма А и сонограмма В коммуникационных сигналов.

ким языком. Она иерархична, т.е. так, как из звуков мы строим слоги и слова, они из простых сигналов составляют более сложные. Однако понять смысл их сообщений людям пока не удалось.

Выделить при прослушивании отдельные сигналы из какофонии звуков, издаваемых животными, в лабораторных условиях казалось невозможно. Хотя одна задача в итоге многолетних исследований в нашей стране и за рубежом решена - однозначно выделены сигналы, используемые дельфинами для эхолокации*. Именно с их помощью он узнает, что находится перед ним: препятствия, пища и т.д.

ЧТО ДОКАЗЫВАЕТ ЭКСПЕРИМЕНТ?

Но как идентифицировать другие сигналы - коммуникации? Наблюдая за животными в дельфинарии, можно синхронно записывать акустическую обстановку и видеоизображение циркового представления, а затем их сопоставить и выяснить, кому принадлежит тот или иной сигнал. К сожалению, попытки такого рода не привели к ощутимым результатам.

А вот другая методика - о ней я расскажу подробно - оказалась действенной. Автор данной статьи в 2000 - 2007 гг. вел записи сигналов, излучаемых дельфинами во время цирковых представлений в Ленинградском отделении Утришского дельфинария (собрать этот материал помог его директор Игорь Костов). На фоне выступавших на большой арене контрастно выделялось поведение оставшихся за сеткой, отделяющей "сцену" от "кулис", - там находились те, кто должен был выйти на арену несколько позже основной группы исполнителей, либо заболевшие или еще не обученные. Причем последние плавали по кругу внутри своего отсека и практически не интересовались происходящим на арене.

Зато участвовавшие в представлении не с самого начала с нетерпением ждали своего выхода на "сцену". При первых звуках музыки и голоса конферансье их нетерпение достигало апогея. А животные, находившиеся в сетевом отсеке, устремлялись к калитке, ведущей к арене, и, отталкивая друг друга, стремились оказаться первыми в момент ее открытия.

Иногда на арену не выпускали тех, кто, по мнению ветеринара, нуждался в лечении или снижении физической нагрузки. Поведение этих животных было удивительным: из своих отсеков они внимательно наблюдали за происходящим, сопереживали "артистам" на сцене, покачивались на поверхности воды, иногда повизгивали.

Кстати, дельфины вообще очень добросовестные актеры. Выученные движения они готовы повторять сотни раз, хотя случались и казусы. Если кто-то из участников совершал ошибку, наблюдатели не выдерживали. Акустическая картинка в бассейне резко менялась, что можно расценить как "обсуждение" случившегося. А что это - "подсказки", "осуждение", "сплетни" - сказать трудно, несомненно одно: шел обмен информацией, т.е. коммуникация. Но вот незадача: из подобной какофонии звуков выделить нужную для исследователя полезную составляющую оказалось практически невозможно. Выходит, ком-

* См.: М. Иванов, В. Чулков, А. Родионов. Учиться у дельфинов. - Наука в России, 2007, N 2 (прим. ред.).

стр. 15

муникационныи процесс в данном случае доказуем, но не повторяем.

Осциллограмма акустической активности дельфинов в закрытом бассейне до, во время и после представлений и расшифровка записи показали: в первом и третьем варианте вокализация была значительно выше, чем в ходе представления, когда она минимальна, а после "спектакля" выше, чем до начала. Животные, которые переживали за своих коллег, не мешали им во время действа и активно "сплетничали" после него.

Если дельфинов не выпускали на арену и запрещали им делать то, что они умеют, это вело к стрессу. Они обожали демонстрировать свое умение, сопереживали неудачам собратьев. Возможно, именно эти качества и должны быть востребованы исследователем коммуникационного поведения. Надо только создать обстановку, в которой все контролируется, т.е. сюжет, "обсуждаемый" животными, был бы ясен и повторяем.

Итак, в ходе эксперимента мы должны зафиксировать движения дельфинов, однозначно подтверждающие процесс акустической коммуникации (например, поворот к "собеседнику"). Необходимы и сопереживающие наблюдатели, "осведомленные" о событии и способные вмешаться в него. Причем каждое животное может стать респондентом (главным испытуемым), для которого предназначена информация. Для чего исследователь должен создать сценарий, провоцирующий наблюдателей на акустический контакт.

Если животное способно усвоить установку обучения, оно не только научится решать поставленную задачу, но и усвоит принцип, лежащий в ее основе.

Такая установка основана на последовательном различении стимулов (дифференцировании). Самый простой вариант - "последовательные переделки".

Дельфина сначала учат выбирать предмет А. Затем, когда это не будет вызывать у него трудности, начинают подкреплять выбор нового предмета В, который раньше не стимулировали, а про А временно "забывают". Потом снова начинают подкреплять выбор предмета А и т.д. И если при каждом последующем изменении животное будет обучаться быстрее, чем при решении предыдущей задачи, значит, оно усвоило принцип поставленной задачи.

Процесс формирования реакции дифференцирования из двух предметов последовательно проводят на каждом животном под наблюдением остальных. Заключительный этап обучения - при последовательном изменении положительного стимула из двух предметов в групповом опыте. Он состоит из шести этапов различения двух предметов разной геометрической формы (в роли положительного стимула используют шар, отрицательного - цилиндр). Вначале дельфина приглашают в экспериментальный отсек. По акустическому сигналу он занимает стартовую позицию у первого манипулятора, одновременно служащего излучателем соответствующих сигналов (команд), необходимых для опыта. Предметы показывают последовательно. Вначале респонденту демонстрируют шар. В подтверждение правильного различения он подплывает ко второму манипулятору - гидрофону, предназначенному для записи акустических сигналов, и нажимает на него рострумом (передней частью черепа).

Удачное решение задачи экспериментатор подкрепляет угощением - рыбой. При предъявлении от-
стр. 16

рицательного стимула (цилиндра) респондент обязан оставаться на стартовой позиции не менее 15 сек.

В эксперименте участвуют три дельфина, обученных решать одну задачу, - различать два стимула при последовательном их предъявлении. Для другой задачи - коммуникационной - два дельфина должны наблюдать за действиями респондента (третьего), не мешая ему. Поэтому, организуя эксперимент, вольер с крупноячеистой сетью делят на три отсека. В первом дельфины содержатся до начала опыта. Эта секция самая большая, и животные плавают там совместно, демонстрируя стадное поведение в условиях неволи. В этом случае при прослушивании акустической обстановки слышен весь известный набор сигналов, которые они используют, но интерпретировать их невозможно. Во втором отсеке проводят описанный опыт с респондентом. В третьем содержится животное, уже побывавшее в роли испытуемого и теперь играющее роль наблюдателя. Кстати, на конечной стадии опыта и в первом отсеке также содержат дельфина, уже побывавшего в роли испытуемого и выступающего наблюдателем.

Еще раз подчеркнем: вмешаться в происходящее с респондентом наблюдатели не могут, т.к. их разделяет сеть. Поскольку после опыта они накормлены, их внимание полностью сосредоточено на действиях респондента. При прослушивании акустической обстановки в этот момент слышны эхолокационные сигналы респондента и очень тихие, редкие - наблюдателей.

Кульминацией события является формирование ситуации неопределенности. Тогда привычная для всех участников схема опыта неожиданно заменяется другой. Исследователь меняет значимость стимулов - бывший положительный (шар) становится отрицательным, бывший отрицательный (цилиндр) - положительным. Причем ни респондент, ни наблюдатели еще не поняли в чем дело. И при первых предъявлениях цилиндра респондент остается на месте, потом срывается, получая за это поощрение, но и при предъявлении шара он рвется к манипулятору, хотя поощрения не получает. В итоге респондент в растерянности, не знает, как себя вести. Наблюдатели тоже: они не понимают, какое поведение будет вознаграждаться. Наконец, более "сообразительные" начинают проявлять нетерпение, они хотели бы показать респонденту, что надо делать, но мешает сеть. И вот их нетерпение замечает экспериментатор: наблюдатели покачиваются на своих местах, повизгивают, а когда "соображают", как надо себя вести, бурно выражают эмоции.

Это - коммуникация: экспериментатор видит, когда реципиент поворачивает голову к наблюдателям, и слышит акустические сигналы, отличные от эхолокационных. При очередной неверной реакции реципиента наблюдатели столь громко вмешиваются в опыт, что реципиент вынужден повернуться всем телом к одному из них, чтобы "выслушать" от него накопившиеся претензии, а потом повернуться к другому и выслушать его "советы". То есть мы видим, что начался "диалог" между животными. Впервые реализована модель целенаправленного кооперативного поведения с помощью акустической коммуникации, а сами сигналы разделены во времени и пространстве. Эхолокационные сигналы направлены в сторону объектов дифференцирования, а сигналы коммуникации - к собеседникам.

Полученные результаты не требуют статистической обработки и исследования на достоверность. В эксперименте не наблюдались непредсказуемые поведенческие акты. Методика полностью повторяема и может быть воспроизведена в любом дельфинарии. При аудиторном прослушивании коммуникационные звуки напоминают скрип, кряки или визг, аналогичный демонстрируемым на цирковых представлениях как пение дельфинов. Сигналы коммуникации - единственно необходимые наблюдателям для передачи информации при эмоциональном всплеске.

Короче говоря, в основе физиологического эксперимента для исследования познавательной деятельности животного лежит формула: для каждого из них, независимо от сложности мозга, можно подобрать экспериментальную ситуацию (методику обучения, уровень мотивации, количество прагматической неопределенности и т.д.), при которой организация поведения будет соответствовать одному из трех уровней - прогноз результата на основе суммирования неких данных, их выбор или же обобщение. Однако приведенная формула далеко не всегда ведет к быстрому решению задачи.

Организация кооперативного поведения - результат взаимодействия между членами сообщества. Обмен информацией между ними формирует общественное поведение. В большинстве случаев этологоакустические наблюдения отражают эмоциональные состояния животных. Представленный эксперимент позволяет исследовать пределы коммуникационных возможностей дельфинов, что является одной из интереснейшей и дискуссионных проблем в этологии, физиологии высшей нервной деятельности, зоопсихологии, лингвистике и т.д.

При продолжении этих исследований вполне вероятно появление реальной основы определения индивидуальных характеристик коммуникационных сигналов китообразных и, наконец, построения словаря. Ученые обучают ЭВМ человеческому языку и есть надежда, что не за горами расшифровка и построение языка дельфинов.


Опубликовано 20 июля 2014 года

Нашли ошибку? Выделите её и нажмите CTRL+ENTER!

© Михаил ИВАНОВ • Публикатор (): БЦБ LIBRARY.BY Источник: Наука в России, № 2, 2009, C. 11-17

Искать похожие?

LIBRARY.BY+ЛибмонстрЯндексGoogle

Скачать мультимедию?

подняться наверх ↑

ДАЛЕЕ выбор читателей

подняться наверх ↑

ОБРАТНО В РУБРИКУ

Уважаемый читатель! Подписывайтесь на канал LIBRARY.BY в Facebook, вКонтакте, Twitter и Одноклассниках чтобы первыми узнавать о лучших публикациях и важнейших событиях дня.