165 млн років тому ліси вже були наповнені ультразвуком — вчені з’ясували, хто його створював

27 серпня 2026 р. 19:55

27 серпня 2026 р. 19:55

Приблизно 165 млн років тому, коли на Землі вже жили динозаври, у лісах сучасної Внутрішньої Монголії лунали комахи, схожі на сучасних цвіркунів та коників. Деякі з цих сигналів людина могла б почути, але принаймні один вид, ймовірно, спілкувався на частотах вище 20 кГц — в ультразвуковому діапазоні.

Вчені дійшли цього висновку після вивчення чудово збережених скам’янілостей крил. Вони реконструювали ймовірні частоти та ритм сигналів дев’яти видів комах середньої юри, фактично створивши модель одного з найдавніших відомих звукових ландшафтів.

Але мова не йде про справжній «запис» звуків з минулого. Дослідники розрахували, як комахи могли звучати, використовуючи анатомію викопних крил, фізичне моделювання, дані сучасних видів та машинне навчання.

Деталі

Голосові органи більшості стародавніх хребетних майже ніколи не зберігаються у вигляді скам’янілостей. Тому точно дізнатися, наприклад, як кричала більшість динозаврів, надзвичайно складно.

З комахами ситуація виявилася іншою.

Цвіркуни, коники та їхні родичі можуть видавати звук за допомогою стридуляції — тертя спеціальних ділянок одного крила об інше. На крилі знаходиться своєрідна «пилка» з рядом дрібних зубчиків і протилежна структура, яка проходить по них.

Розмір крила, відстань між зубчиками та площа вібруючої мембрани пов’язані з частотою звуку, що виникає.

Ці тверді структури здатні окаменіти.

Тому викопне крило зберігає не сам звук, а своєрідний анатомічний відбиток механізму, який колись цей звук створював.

Дослідники проаналізували 20 викопних комах, що представляють дев’ять видів. Усі знахідки походять із формації Цзюлуншань у Внутрішній Монголії в Китаї та належать до середньої юри.

Вік цієї фауни становить близько 165 млн років.

Досліджені комахи належали до Ensifera — групи прямокрилих, до якої сьогодні входять цвіркуни, коники та їхні родичі.

Для реконструкції команда поєднала кілька методів: філогенетичний аналіз, вивчення мікроскопічної будови крил, лазерну доплерівську віброметрію сучасних комах, чисельне моделювання та алгоритми для відновлення часової структури сигналів.

Щоб переконатися, що за формою крила дійсно можна досить точно визначити його звучання, вчені працювали й із сучасними комахами.

Вони вимірювали реальні коливання крил за допомогою лазерної віброметрії та порівнювали отримані дані з розрахунками фізичних моделей.

Для сучасних видів передбачені моделлю резонансні частоти виявилися близькими до реально зареєстрованих сигналів.

Лише після цієї перевірки той самий принцип застосували до викопних крил.

Це суттєво підвищує надійність реконструкції, хоча повністю перевірити звук вимерлого комахи, зрозуміло, неможливо.

Результати показали, що юрський ліс, ймовірно, був акустично досить різноманітним.

Більшість досліджених видів видавали порівняно чисті тональні сигнали. Для кількох із них реконструйовані частоти знаходилися приблизно в діапазоні близько 5 кГц і вище.

Такі звуки знаходяться в межах діапазону людського слуху. Якби людина опинилася в цьому юрському лісі, частина місцевого стрекотіння могла б нагадувати дуже високі сигнали сучасних цвіркунів.

Але одна комаха виділялася на тлі решти.

У виду Sigmaboilus peregrinus будова крила вказує на значно вищу частоту.

За реконструкцією вчених його сигнал перевищував 20 кГц, тобто перебував на межі ультразвукового діапазону або вже за межами того, що здатна чути більшість дорослих людей.

Саме цей результат автори вважають особливо важливим.

Це означає, що комахи, ймовірно, використовували ультразвукову комунікацію вже в середній юрі. Автори називають отримані дані свідченням того, що такий тип сигналів виник задовго до появи кажанів.

Сьогодні ультразвук тісно пов’язаний із кажанами.

Багато з них видають дуже високочастотні сигнали і за відбитим відлунням знаходять перешкоди та здобич. Комахи, у свою чергу, здатні чути ці сигнали й ухилятися від хижака, що наближається.

Через цю сучасну «гонку озброєнь» існувала гіпотеза, що тиск з боку ехолоціруючих кажанів став одним із головних чинників розвитку ультразвукового слуху та сигналів у комах.

Але досліджені юрські комахи жили приблизно за 100 млн років до появи перших відомих кажанів.

Отже, кажани не могли бути першопричиною та єдиною причиною виникнення ультразвукової комунікації у цієї групи.

Автори припускають, що еволюційна «гонка озброєнь» могла розпочатися набагато раніше.

У юрських екосистемах уже існували невеликі ранні ссавці та інші хребетні з досить розвиненим слухом. Деякі з них могли полювати на комах, орієнтуючись, зокрема, за звуком.

Для самця гучний шлюбний сигнал створював очевидну проблему: його чула не тільки потенційна партнерка, а й хижак.

Перехід до вищих частот теоретично міг дозволити обмежити дальність поширення сигналу та ускладнити його виявлення деякими хижаками.

Однак це еволюційна гіпотеза, а не безпосередньо доведений сценарій. Викопні крила дозволяють оцінити звук, але не пояснюють, чому саме виникла ця конкретна частота. Автори також розглядають зміну слухових можливостей ранніх ссавців як можливе джерело селективного тиску.

Є й інше можливе пояснення різноманітності частот.

Ліс із великою кількістю видів, що одночасно стрекочуть, є складним акустичним середовищем.

Якщо всі тварини використовують приблизно однакові частоти та ритм, їхні сигнали починають перекривати один одного. Самкам стає складніше розпізнавати представників власного виду.

Розподіл частот дозволяє кільком видам існувати в одному середовищі, займаючи різні акустичні ніші.

Саме таке різноманіття дослідники виявили серед юрських комах: відмінності в розмірах крил і будові стридуляційного апарату мали створювати різні частоти та типи сигналів.

Визначити частоту — лише половина завдання.

Справжнє стрекотіння складається з повторюваних імпульсів і пауз. Комахи можуть видавати короткі поодинокі сигнали, довгі серії або ритмічні послідовності.

Ця часова структура набагато гірше зберігається у викопних рештках.

Тому дослідники використовували дані сучасних родичів та обчислювальні методи, зокрема модель машинного навчання, щоб оцінити найімовірнішу частоту повторення елементів пісні у вимерлих видів.

На основі цих розрахунків вони створили звукові реконструкції.

Але тут особливо важливо не плутати модель із записом: алгоритм не витягнув звук із скам’янілості. Він допоміг розрахувати один із ймовірних варіантів того, як міг бути організований сигнал.

Юрський ліс звучав інакше, ніж показують у кіно

Дослідження дозволяє уявити частину звукового середовища епохи динозаврів набагато реалістичніше.

Вона складалася не лише з можливих криків великих хребетних.

У лісах постійно існував акустичний фон, створюваний дрібними тваринами. Давні родичі сучасних цвіркунів і коників уже володіли складними механізмами утворення звуку і, ймовірно, розділяли акустичний простір між різними видами.

Частина цих сигналів перебувала в доступному для людини діапазоні, а частина — на його межі або за його межами.

Виходить незвичайна картина: юрський ліс міг бути набагато гучнішим, ніж здавалося, причому деякі його мешканці «розмовляли» на частотах, які ми сьогодні практично не чуємо.

Але весь звуковий ландшафт юрського періоду вчені не відтворили.

Заголовок про «звуки юрського лісу» потребує суттєвого застереження.

У дослідженні представлено всього дев’ять видів однієї групи комах з однієї місцевості.

У тому ж ландшафті мали існувати й інші комахи, амфібії, рептилії, ранні ссавці та динозаври. Лунали звуки вітру, дощу та води.

Більшість цих звуків не залишила такої зручної викопної структури, як стридуляційний апарат комах.

Тому отримана реконструкція представляє не повний саундтрек юрського лісу, а лише один його фрагмент.

Те саме стосується ультразвуку. За даними дослідження, частоту вище 20 кГц впевнено припускають насамперед для одного з дев’яти розглянутих видів. З цього не можна робити висновок, що всі юрські ліси постійно були заповнені ультразвуковими сигналами безлічі тварин.

Однак сама можливість такого спілкування в настільки древній екосистемі вже змінює уявлення про походження високочастотних сигналів у комах.

Головна цінність роботи полягає в тому, що вона пов’язує палеонтологію з біомеханікою та сучасною біоакустикою.

Скам’янілість зберігає форму крила. Форма визначає його механічні властивості. Ці властивості впливають на частоту вібрацій — а отже, дають змогу наблизитися до звуку, який створював давно зниклий організм.

Це не справжній аудіозапис віком 165 млн років.

Але для палеонтологів подібні структури стають одним із рідкісних способів дослідити не тільки те, як виглядала стародавня тварина, а й те, як вона взаємодіяла з навколишнім світом за допомогою звуку.

Джерело

Дослідження: « Reconstruction of an extinct soundscape reveals ultrasonic communication in the Jurassic ».

Автори: Jun-Jie Gu, Fernando Montealegre-Z, Thorin Jonsson, Charlie Woodrow, Emine Celiker, Md Niamul Islam, Jackson B. Linde, Fabio Sarria-S, Fuming Shi, Hojun Song, Daniel Robert, Dong Ren.

Наука