Как поют птицы

Выдыхать, чтобы петь

Итак, мы выяснили, что воздух, проходящий через нижнюю гортань во время выдоха, и является «энергией», благодаря которой рождается звук. Однако такое понимание вопроса создает две проблемы. Как птица может дышать, не издавая постоянно звуки, и второй, как она может петь фразы, превышающие по длительности один выдох.

Чтобы решить первую задачу птицы должны обладать механизмом, который позволил бы разделить процессы дыхания и издавания звука. Эта проблема действительно разрешима при наличии определенного порога. Птица может петь только при условии, что давление внутри воздушных мешков и количество выдыхаемого воздуха будут значительно больше, чем при нормальном процессе дыхания. Например, для исполнения своего «ку-ка-ре-ку» петух увеличивает количество проходящего через воздушные мешки воздуха в 1500 – 2000 раз по сравнению с количеством воздуха, выдыхаемого при обычном дыхании (Gaunt et al, 1982). Даже во время интенсивной физической нагрузки объем выдыхаемого воздуха достигает значения, равного лишь половины максимального объема выделяемого при кукареканьи. Кроме того, основная часть энергии, вырабатываемая птицей на песню, выделяется в виде тепла через дыхательную систему, и только два процента этой энергии преобразуются в звуковой сигнал. Таким образом, нижняя гортань представляется довольно посредственной системой для переработки механической энергии в звуковую. Это предохраняет птицу от нежелательных противоречий между пением и дыханием.

Второй вопрос заключается в том, как песенные фразы, в частности трели, могут издаваться во время одного единственного выдоха. Работы американских ученых показали, что теоретически птицы не могут вдохнуть тот объема воздуха, который они выдыхают во время пения. Как же птицам удается исполнять длинные трели на одном дыхании? Исследователи объясняют это явление наличием «мини-вдохов», которые накладываются на фазу выдоха. Эти «мини-вдохи» позволяют сохранить неизменным объем воздуха, имеющегося в дыхательной системе. В таком случае количество воздуха до начала пения не может больше быть лимитирующим фактором. Но эти «мини-вдохи» не оказывают никакого влияния на процесс газообмена. Углекислый газ, обычно выделяемый в процессе дыхания в обмен на кислород, при пении накапливается в системе легкие – воздушные мешки. Именно это накопление углекислого газа, и является фактором, ограничивающим длительность песенной фразы благодаря тому влиянию, которое он оказывает на организм.

Однако не всем нравится это объяснение. Была выдвинута гипотеза, согласно которой у птицы во время пения незначительно сокращается брюшная мускулатура, совершая быстрые, поверхностные движения, никак не связанные с вдохом. Эти сокращения накладываются на основной выдох и изменяют поток выдыхаемого воздух, а также влияют на интенсивность звука. Это хорошо согласуется с предложенной А.С. Гаунтом (Gaunt et al., 1982) схемой функционирования сиринкса. Согласно его гипотезе, птица, с одной стороны, может изменять поток выдыхаемого воздуха благодаря работе дыхательной мускулатуры, а с другой – изменение формы наружной мембраны при вибрации может служить причиной изменения диаметра бронха и приглушать издаваемый звук.

Pages: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12