Тревор Кокс - Книга звука. Научная одиссея в страну акустических чудес

Яркое описание морской акустики, которое дал Крис, пробудило у меня желание самому оценить эти чудеса, что мне и удалось сделать через месяц после экспедиции к летучим мышам. Холодным дождливым и ветреным днем я поднялся на борт маленького катера, присоединившись к дюжине других пассажиров, закутанных в дождевики; в руках у меня был гидрофон и устройство для записи звука. Мы отправлялись в залив Кромарти-Ферт на встречу с живущими там дельфинами-бутылконосами.

Кромарти-Ферт сильно индустриализирован, и сначала нам пришлось обогнуть гигантские желтые, изъеденные ржавчиной опоры нефтяной вышки. Вдали виднелись две другие вышки, поставленные на ремонт, а рядом проходил круизный лайнер, который вез пассажиров, жаждавших увидеть Несси в расположенном неподалеку озере Лох-Несс. Но дельфины были такими же неуловимыми, как знаменитое чудовище.

Покинув Кромарти-Ферт, мы переместились в другой, более широкий залив Северного моря, Мори-Ферт. Катер прижимался к скалам, покрытым слоем зловонного белого помета морских птиц; зеленые склоны над скалами были усеяны желтыми пятнами цветов дрока. Затем наш капитан, Сара, заметила дельфинов, выпрыгивающих из воды.

Двигатель заглушили, чтобы его грохот не мешал улавливать звуки, и я опустил гидрофон за борт. Сначала был слышен только плеск воды у корпуса катера, подпрыгивавшего на волнах. Потом я услышал серию высокочастотных щелчков, похожих на тарахтение крошечного игрушечного мотоцикла, почти неразличимых из-за шума воды [175].

А затем мы увидели мать с детенышем. Маленький дельфин был меньше и имел серый окрас. Моя цель отличалась от цели остальных пассажиров — у них не было гидрофонов. Они внимательно смотрели и радостно вскрикивали, когда животные выпрыгивали из воды. Но мне требовалось, чтобы дельфины оставались под водой. Я получал удовольствие, любуясь дельфинами с близкого расстояния, но не меньшее удовольствие доставлял мне и звук, рассказывающий о подводном мире, скрытом от остальных пассажиров.

К сожалению, производимый человеком шум заставил животных — и водных млекопитающих, и рыб — изменить свои песни. Можно ли сказать, что ветряные электростанции не наносят ущерба окружающей среде? Наверное, нет — с точки зрения тюленя, которого беспокоит грохот копра, забивающего сваи в берег. Во время строительства прибрежной ветряной электростанции Scroby Sands популяция тюленей у Грейт-Ярмута в Англии существенно сократилась [176]. Сильный шум от забивания свай — 250 децибел с расстояния 1 метр — может повредить слуховой аппарат животных.

В марте 2000 г. на Багамах на берег выбросились шестнадцать китов и множество дельфинов; считается, что причиной массовой гибели животных стал сонар ВМС США. Ученые спорят, каким образом сонар воздействует на морских животных, заставляя их выбрасываться на берег. Звук может просто дезориентировать китов, нарушать процесс ныряния, вызывать декомпрессию, или звуковые волны могут приводить к кровоизлияниям. Но доказать связь сонара с гибелью животных очень трудно, поскольку военно-морской флот не раскрывает информацию о времени и месте его применения [177].

В пресс-релизе, выпущенном в октябре 2005 г. Национальным советом США по охране природных ресурсов, отмечается: «Среднечастотный сонар способен излучать непрерывный звук громкостью свыше 235 децибел, что сравнимо с ревом стартующей ракеты Saturn V» [178]. Данные о ракете Saturn V действительно свидетельствуют о громкости 235 децибел, как у военно-морского сонара, но такое сравнение некорректно из-за разницы между звуком в воздухе и в воде. Аналогичным образом, при забивании свай 250 децибел под водой не эквивалентны 250 децибелам в воздухе.

Децибел — величина относительная, когда давление сравнивается с эталонным, принятым за ноль. В воздухе за эталонное давление принимается порог слуха здорового взрослого человека на частоте 1000 Гц. Под водой эталонное давление меньше. Эта ситуация аналогична разнице между температурой по Цельсию и Фаренгейту: 0 °C является точкой замерзания воды, а 0 °F указывает на более низкую температуру. Кроме того, при сравнении воздушной и подводной акустики следует принять во внимание разницу в плотности среды и скорости распространения звука. Для учета этих факторов акустики вычитают из результатов подводных измерений 61,5 децибела, чтобы получить эквивалентную величину в воздухе [179]. Таким образом, 235 децибел под водой равняются 173,5 децибела на суше. В 2008 г. New York Times писала, что «военно-морской сонар шумит, как 2000 реактивных самолетов», но это сильное преувеличение. Звук сонара на расстоянии 1 метра по громкости эквивалентен звуку одного реактивного самолета на расстоянии 30 метров — его не назовешь тихим, но и с эскадрильей ВВС не сравнить [180].

Сравнивать децибелы не всегда корректно, однако сведения о вреде подводного шума соответствуют действительности. Многие специалисты встревожены, поскольку практически все водные животные используют звук в качестве главного средства коммуникации. Под водой зрение эффективно только на небольшом расстоянии. Мигрирующие гладкие киты могут проплыть более 100 километров в день, и им нужно общаться с сородичами, находящимися очень далеко. Синего кита можно услышать с расстояния 1600 километров. Киты переговариваются на таких огромных расстояниях, поскольку посылают звуковые сигналы на очень низких частотах, которые гораздо лучше передаются морской водой, чем высокочастотные звуки.

На морских животных влияют не только внезапные громкие звуки вроде импульсов военно-морского сонара. Есть еще постоянный шум от проходящих судов. На северо-востоке Тихого океана шум от судоходства за период с 1950 по 2007 г. увеличился приблизительно на 19 децибел [181]. Это неумолкающее гудение может нанести вред водной флоре и фауне. Шум захватывает частоты, на которых переговариваются киты, изменяя издаваемые ими звуки: животные поют дольше, громче или вообще меняют места обитания. Зачастую киты просто перестают общаться, что является вполне разумной реакцией на кратковременные естественные события вроде шторма, но не на постоянный шум от судоходства. К сожалению, несмотря на какофонию, создаваемую кораблями, звук не распространяется в направлении движения, и это может привести к столкновениям, поскольку киты не слышат приближающиеся суда.

Необычные научные исследования Розалинд Ролланд из Аквариума Новой Англии в Бостоне и ее коллег продемонстрировали психологическое воздействие постоянного шума на китов. Группа Ролланд воспользовалась временным уменьшением морского трафика после террористических атак 9/11, чтобы оценить влияние шума на популяцию южных китов, обитающих в канадском заливе Фанди. Ученые измерили уровень гормонов стресса у китов, используя собак-ищеек для поиска плавающих в воде экскрементов. После террористической атаки шум от судоходства уменьшился на 6 децибел, и Ролланд с коллегами обнаружили соответствующее снижение уровня гормонов стресса в организме китов [182].