Биогидроакустика
Биогидроакустика(от био..., гидро... и акустика), биологическая гидроакустика, изучает звуки, производимые водными организмами.
Б. возникла в период 2-й мировой войны в связи с массовым применением технической гидроакустики - шумопеленгования, эхолокации, связи и т.д. Уже тогда было обнаружено большое количество водных организмов, издающих звуки: рыб, млекопитающих и ракообразных. Биологические звуки оказались столь разнообразными и интенсивными, что создавали очень сильные помехи гидроакустической аппаратуре, даже приводили к взрывам акустических мин, поэтому для нормальной эксплуатации гидроакустической техники и разработки средств защиты потребовались данные о спектральном составе звуков и звуковом давлении. В некоторых странах стали маскировать шумы торпед и подводных лодок под звуки, издаваемые рыбами. Б. имеет большое значение для военно-морского флота. Одна из проблем военной гидроакустики - опознавание и классификация обнаруженных объектов и предметов, особенно в связи с появлением малошумящих атомных подводных лодок. Б. позволяет определить, действительно ли цель является подводной лодкой, а не косяком рыбы или китом. Интенсивность звуков, издаваемых рыбами (в данном случае источника гидроакустических помех), может быть весьма значительной, поэтому знание физической структуры звуков, их состава и районирования в морях, а также времени, когда они максимально проявляются, важны для правильной организации систем обнаружения и опознавания подводных объектов.
Специальные практические вопросы перед Б. поставила гидробионика. На основе данных, полученных Б., создаются устройства для защиты акустических линий подводной связи. Б. может помочь найти пути повышения помехоустойчивости систем подводной телеметрии.
Одним из основных, наиболее обширных разделов Б., является биоакустика рыб. Результаты исследований показывают, что рыбы способны издавать акустические сигналы в звуковом диапазоне частот от 20-50 гц до 10-12 кгц (см. табл.). ? Характеристика звуков, издаваемых рыбами Способы образования звуков Критерии различения звуков Субъективная характеристика Спектр Звуковое давление, Н/м2 Характер шумов
Издаваемые при помощи плавательного пузыря
Барабанный бой, ритмичные удары, карканье, стоны
От 40-50 гц до 1,5-2,5 кгц с максимумом в области частот100-700 гц
1, иногда достигает10-20
Импульсный, резонансный
Возникающие при трении зубов и костных пластинок, шипов плавников и т.д.
Скрежет, хруст, треск, щёлканье
От 20-50 гц до 10-12 кгц с максимумом в области частот 1-4 кгц
В среднем менее 1
Шумовой, сплошной
Возникающие при движении
Шорохи, шелест
До 1 кгц с максимумом ниже100 гц
Ниже 0,1
Низкий, шумовой
Возникающие при захвате пищи
Низкие, глухие удары
До 1,5-2 кгц с максимумом ниже 200 гц
Ниже 0,5
Низкий, шумовой
Для многих рыб характерны звуки, присущие только данному виду, поэтому они могут являться биологическими критериями видовой и возрастной диагностики рыб. При смене биологических циклов у рыб в различные периоды года (размножение, нагул, зимовка), а также при изменении освещённости в течение суток меняется звуковая активность рыб. Особенности поведения рыб (отношение их к орудиям лова, взаимоотношения хищника и жертвы, поддержание контакта в стае, акустическая сигнализация) могут быть поняты и решены только при знании свойств слуха рыб и, соответственно, возможностей восприятия ими различных звуков.
Б. перспективна при промысловой разведке некоторых видов рыб и в установлении видовой принадлежности обнаруженных концентраций рыбы. Основная техника для поиска рыб - гидроакустическая рыбопоисковая аппаратура, использующая методы эхолокации и позволяющая точно определять глубину и размер обнаруженных косяков рыбы, скорость их передвижения, плотность скопления. Однако с помощью этой аппаратуры сложно устанавливать видовую принадлежность рыб, составляющих данное скопление, хотя в некоторых случаях по форме эхозаписей это возможно при условии, что район хорошо изучен и имеется достаточный опыт работы с поисковой аппаратурой.
Поиск некоторых видов рыб, например тунцовых, обычными рыбопоисковыми приборами весьма затруднён из-за больших скоростей их перемещения. Гидролокация недостаточно эффективна и при поиске придонных рыб, обитающих в прибрежных скалистых районах, из-за сложного рельефа дна. Вследствие низкой отражательной способности плохо обнаруживаются рыбопоисковыми эхолотами и некоторые ракообразные, например креветки, имеющие промысловое значение. Во всех этих случаях может быть применен другой акустический способ разведки водных организмов - рыбошумопеленгация (рыбошумоиндикация).
Весьма перспективна Б. для создания искусственных концентраций рыб и других водных организмов, управления поведением рыб с целью как рыболовства, так и регулирования их движения в рыбопропускных сооружениях.
Большой интерес представляют данные Б. по изучению акустических органов китообразных (китов, дельфинов). Они обладают способностью, свойственной очень немногим животным: путём посылки и приёма гидроакустических импульсов определять под водой наличие различных предметов и объектов, представляющих для них опасность или объект питания, а также осуществлять внутри- и межвидовую связь и сигнализацию. Они могут излучать акустические сигналы в очень широком диапазоне звуковых и ультразвуковых частот и имеют высокоэффективные органы и системы восприятия, обработки и анализа принятой гидроакустической информации, иногда весьма незначительной по сравнению с помехами.
Лит.: Протасов В. P., Биоакустика рыб, М., 1965; Шишкова Е. В., физические основы рыболокации, М., 1963.
? В. И. Кудрявцев.