Лаборатория морских млекопитающих

Лаборатория морских млекопитающих была создана в 1976 г.
До 2017 года ее бессменным заведующим был доктор биологических наук Белькович Всеволод Михайлович.

Главная задача - экспериментальные исследования акустической сигнализации, ориентации китообразных (дельфинов), популяционной структуры стад, морфо-функциональных адаптаций в следующих основных направлениях:

• изучение сенсорных основ ориентации;
• механизмов эхолокационного различения методами математического моделирования;
• структуры и функциональных характеристик лобного выступа - акустической линзы животных;
• закономерностей поведения и биоакустики в естественной среде (черноморская афалина, белуха) .

В исследовании поведения и биологии морских млекопитающих важным направлением оказывается изучение их звуковой сигнализации, сопровождающей все основные процессы жизнедеятельности животных и играющей существенную роль в организации групповых действий стада, поисково.- охотничьей, игровой, родительской и других социальных форм поведения, обеспечивая жизненно важные функции для существования вида.

Лаборатория - единственная в России, проводящая исследования биоакустики и поведения морских млекопитающих в естественной среде.

Сравнительная типологическая классификация сигналов афалин в естественной среде и бассейне показали, что наряду с принципиальной общностью используемых сигналов в неволе и в море существуют тем не менее заметные отличия как в разнообразии применяемых сигналов, так и в их физических характеристиках - длительности, диапазоне используемых частот, ритмической организации составляющих элементов и т.п.

Кроме того, обнаружено, что при взаимодействии животных во время охоты в сигнализации важное значение приобретает последовательная динамическая структура звукового потока, излучаемого членами группы в процессе развития ситуации. Таким образом, была выявлена некая синтаксическая организация потока акустической сигнализации группы афалин, в которой отчетливо просматриваются элементы комбинаторики составляющих единиц.

Новым направлением работ стал анализ этолого-акустических "текстов" в виде графического изображения частотно-временных характеристик последовательности сигналов синхронно с динамикой поведения.

Акустическая активность дельфинов даже визуально в подобных ситуациях может варьировать - от безмолвия до сложных звуковых эмиссий. Это заставило обратиться к подробному анализу "двойных текстов", акустической сигнализации группы дельфинов в последовательной динамике ее использования в конкретном поведенческом контексте.

Анализ большого количества таких "текстов" выявил ряд неизвестных ранее корреляций. Обнаружено, что по "акустическому тексту" можно уточнить детали поведения, моменты перехода от одного вида активности к другому, характер взаимодействия особей, определить количество дельфинов, выделив их индивидуальные "голоса", оценить эффективность охоты стада по числу успешных захватов рыбы.

Белуха обитает в суровых условиях Арктики, что повлекло интересные адаптации, в том числе в ее локационном аппарате, сигнализации, структуре стада, поисково-охотничьем поведении. В России белуха распространена от Белого до Охотского морей. Отдельные ее популяции на протяжении длительного времени существуют изолированно. Сравнение вокализаций белух разных популяций и выявление "диалектов" в мире не проводилось.

Изучение поведения и акустической активности белух началось лабораторией в 1978 году на Белом море в Летней Золотице. На полуострове Канин Нос был собран материал по поведению и биоакустике белух в стрессовых ситуациях существовавшего тогда промысла. В 80-е годы исследования продвинулись на Восток: Амурский лиман (1980, 1983, 1992 гг.), Анадырский лиман (1987, 1989, 1990, 1991 гг.), Охотское море (1982-1989 гг.).

К данному времени лабораторией собрана уникальная по полноте фонотека сигналов белухи, которые синхронизированы во времени с ее поведением. Общий массив акустических сигналов белухи Белого и дальневосточных морей составляют более 90 тыс. сигналов. Эта фонотека не имеет аналогов в мире. Обработанный материал позволил впервые представить в наиболее полном виде "частотный словарь" сигналов, используемый белухами, дать описание сигналов, сопоставить особенности их использования в разных точках ареала, а также получить корреляции акустической сигнализации и поведения у этого вида.

Передающей акустической антенной у дельфинов служит лобное утолщение (мелон). Но долгое время механизм функционирования этого органа оставался неясным. Специально разработанный способ измерения акустических параметров биотканей (Нестеренко Ю.И.) позволил исследовать тонкую структуру распределения локальных скоростей распространения звука в мелоне. При этом были выявлены общие принципы функционирования лобного выступа и некоторые особенности, связанные с различием размеров, структур и тканевых составов. За счет постепенного уменьшения локальных скоростей звука от задней, верхней и нижней областей лобного выступа к передней части рострума осуществляется фокусировка акустических волн в этом направлении.

В лаборатории разработана модель эхолокационного канала, характеризующегося своей импульсной реакцией, и определены условия, которым должна удовлетворять форма зондирующего сигнала, минимизирующего дисперсию оценки импульсной реакции локационного канала (Китаин В.Я.).

Исследования акустической сигнализации и поведения ластоногих начаты лабораторией в 80-е годы. В итоге впервые были сделаны классификация и описание частотно-временных характеристик основных классов акустических сигналов этих видов (Белькович, Щекотов, 1990). Данные многолетних визуальных надводных и подводных наблюдений поведения ларги на западном побережье п-ова Камчатка (реки Озерная, Опала, Голыгина, Большая), а также в лимане р. Амур позволили впервые показать детали охотничьего поведения ластоногих - прежде всего высокую адаптивность поведения к меняющимся условиям (погода, вид добычи, прилив-отлив, река-устье, река-море, день-ночь и т.д.), а также и к антропогенному влиянию (хозяйственная деятельность, установка и снятие сетей, судоходство, отпугивание бросанием камней и выстрелами).

Исследования акустических сигналов нерпы и морского зайца в период их жизни подо льдом позволили разработать новый метод учета численности этих видов, что важно в организации природоохранных мер.

В 1997-1998 г.г. Лаборатория участвовала в специальном проекте по учету численности Беломорской популяции гренландского тюленя. С помощью специально оборудованного самолета ПИНРО была проведена мультиспектральная фотосъемка в видимом, ультрафиолетовом, инфракрасном (ИК) диапазонах, телевизионная съемка и компьютерная обработка результатов ИК съемки. Для калибровки данных, использовали пробные площадки на льду.

В 1989.г. Бельковичем В.М. во время авианаблюдений за белухами Белого моря были обнаружены репродуктивные скопления белух. В 1994 году районы их локализации были подтверждены организованным Лабораторией судовым учетом, а с 1995 г. сотрудники Лаборатории начали ежегодные исследования на одном из таких репродуктивных скоплений в районе мыса Белужий на о-ве Соловецкий.

Круглосуточные наблюдения за поведением и акустикой белух в репродуктивном скоплении позволили впервые исследовать возрастно-половой состав групп, подробно описать родительское, половое, игровое и иерархическое поведение. Были выделены и охарактеризованы 6 периодов развития репродуктивного скопления: подготовительный, период родов, первый период спаривания, период активности неполовозрелых, второй период спаривания, период распада скопления. Каждый их них характеризовался определенным соотношением двигательной активности. Было описано 6 форм двигательной активности.

Эти исследования впервые дали убедительные доказательства гетерогенной структуры популяций белух, которая в летний период состоит из оседлых стад самок с детенышами и широко мигрирующих самцов. Это позволило обосновать новый метод учета численности белух по летним скоплениям. Так, например, беломорская популяция белух не превышает 800 голов. Кроме того, эти исследования Лаборатории показали, что экспертные оценки численности белух, широко используемые для различных целей, сильно завышены. Последнее важно для рационального природопользования и охраны этого вида.

Места летних концентраций белух, ввиду их исключительного значения для воспроизводства и сохранения социальной структуры стад требуют выделения в сезонные охраняемые территории.