Новости-N
Google

Новостной порталНовости мира

Как «разговаривали» динозавры



Шипение гусей, крики африканских журавлей во время спаривания, рычание собаки, грызущей веревку, — все это мы слышали в знаменитом фильме «Парк Юрского периода» под видом пугающих криков доисторических чудовищ. Наверно, Стивен Спилберг был бы не против, если бы динозавры и прочие древние твари говорили своими голосами, но…

 

Мир, ушедший в прошлое десятки миллионов лет назад, оставался для нас безмолвным. И нетрудно понять почему. Все, что нам досталось от фауны юрского или мелового периодов, это окаменевшие останки костей, в лучшем случае — полные скелеты. Мягкие ткани фоссилизации не подвержены, и никто никогда не видел желудка, легких, глаз, кровеносных сосудов, мышц какого-нибудь карнотавра или цератозавра. Все это в равной степени касается голосовых связок, гортанных мешков и других некостных структур, которые позволяли древним животным издавать звуки. Но было бы странным, если бы наука не пыталась найти подходы к решению проблемы и все-таки заставить доисторическое прошлое «заговорить».

 

Рентгеновское сечение


Как известно, голос — это звуковые колебания, образующиеся при прохождении выдыхаемого воздуха через голосовой аппарат. В зависимости от свойств резонаторов они приобретают особый тембр. В качестве резонаторов выступают полости, образуемые костями и мягкими тканями. Чтобы попытаться представить себе, как могли звучать крики ископаемых животных, нам надо знать, что являлось источником колебаний и каковы были свойства резонаторов. Точно так же, если мы хотим смоделировать звук музыкального инструмента, например гитары, придется учесть такие факторы, как материал, длина и толщина струн, форма и размер резонаторного ящика, свойства дерева, из которого изготовлен инструмент, и лака, которым он покрыт.

 

Если говорить о динозаврах, то для палеонтологов, имеющих в распоряжении в лучшем случае окаменевший череп животного, многое остается неизвестным: наличие и свойства голосовых связок, размещение мягких тканей, да и строение самого черепа. Ведь окаменелость — это не кость, а кусок породы, в котором отсутствует биологический материал.

 

Подходы к решению загадки голоса динозавров наметились примерно 20 лет назад, в середине 1990-х. Во-первых, появились первые возможности детального исследования структуры окаменелостей неразрушающим методом — с помощью компьютерной рентгеновской томографии. Во-вторых, родилась идея реконструкции мягких тканей доисторических ящеров по аналогии с их ближайшими родственниками — крокодилами — и их непосредственными потомками — птицами. Большой вклад в эти исследования внес, в частности, доктор Ларри Уитмер и возглавляемая им лаборатория в Университете штата Огайо.

 

Компьютерная томография — это технология, позволяющая создавать послойную картинку внутренней структуры объекта. Метод основан на измерении и программной обработке разности ослабления рентгеновского излучения различными по плотности тканями или материалами. Ларри Уитмер подвергал сканированию как окаменевшие черепа динозавров, так и головы ныне существующих птиц и крокодилов. Во-первых, удалось создать более точную картину строения черепов динозавров. В этих черепах могли находиться скрытые полости, которые в процессе фоссилизации заполнялись, например, песком. С помощью рентгеновской томографии ученые смогли увидеть очертания этих полостей, выделив их из общего массива окаменелости. Во-вторых, созданные на базе послойной съемки 3D-модели позволили более точно выявить анатомические соответствия в строении голов динозавров, крокодилов и птиц. И если удавалось определить, что такая-то структура из мягкой ткани оставляла такой-то след на кости или соответствовала такому-то строению элемента черепа у современных животных, то установленная связь давала возможность, изучая черепа динозавров, «наращивать» на них мягкие ткани.

 

Интересно, что в лаборатории Уитмера использовали не только рентгеноскопию в сочетании с компьютерной обработкой, но и вполне себе «лоутек"-методы. Для выделения чистого скелета птицы или рептилии (с последующим изучением мест крепления к костям мягких тканей) использовались, например, жучки-короеды. Насекомые размером меньше спичечной головки прекрасно обгладывали скелет, качественно освобождая его от малейшего присутствия «мяса».

 

Гребень-тромбон


Тем же путем шли сотрудники национальной лаборатории Sandia и Музея естественной истории и науки штата Нью-Мексико. Вообще-то лаборатория Sandia известна совсем не палеонтологическими изысканиями — ее история восходит к Манхэттенскому проекту, и это одна из нескольких национальных лабораторий Департамента энергетики США. Иными словами, специализация работающих там исследователей — ядерное оружие и все, что с ним связано. Но после того, как в 1995 году был найден окаменевший и неплохо сохранившийся череп паразауролофа — одного из так называемых утконосых динозавров, — в стенах Sandia стартовал проект по изучению находки. За дело взялись палеонтолог Том Уильямсон и программист Карл Дигерт. Череп имел своеобразную форму: на затылке помещался длинный трубчатый гребень, с его учетом общая длина окаменелости составляла примерно 140 см. Предполагалось, что гребень не был простым украшением: возникла гипотеза, что этот конструктивный элемент черепа служил резонатором, с помощью которого динозавр мог издавать громкие звуки переменной высоты. Ученые прибегли к компьютерной рентгеновской томографии — это технология использовалась в Sandia для проверки структурной целостности оболочек ядерных боеприпасов и элементов конструкции стратегических бомбардировщиков. Удалось выяснить, что в гребне действительно находились трубчатые полости довольно сложной формы — они образовывали нечто вроде кулисы тромбона. Кроме того, исследователями была выполнена работа по реконструкции недостающих частей черепа, в частности клюва и ноздрей, и мягких тканей, которые, естественно, не сохранились.

 

Итак, ученые пришли к выводу, что, закрывая носовые клапаны, паразауролоф перенаправлял выдыхаемый воздух в трубы на гребне, и раздавался звук. С помощью предоставленного Sandia программного обеспечения была предпринята попытка смоделировать звучание этого крика или зова. Поскольку так и не удалось установить, были ли у паразауролофа голосовые связки, его трубный глас синтезировали в двух вариантах. Так впервые, пусть в каком-то приближении, люди услышали звуки мира динозавров.

 

Люси говорила «ду-у»


Люси — юный афарский австралопитек женского пола — жила 3 млн лет назад, однако то, что от нее осталось к моменту находки в 1974 году, давало палеоантропологам не так уж много информации. Были найдены несколько сотен мелких фрагментов скелета, в частности осколки черепа. О сохранности мягких тканей, конечно, не было и речи. Однако попытка «услышать» голос древнего предка человека все-таки предпринята была. Барт де Бур, сотрудник Свободного университета Брюсселя (Бельгия) решил смоделировать голосовой тракт австралопитека и выяснить, насколько членораздельными могли быть звуки, издаваемые этим существом. Модель состояла из нескольких пластиковых трубок разного сечения. Отдельной проблемой стало вероятное наличие у австралопитеков горловых (гортанных) мешков. Эти выпячивания слизистой гортани есть у многих животных, в том числе у человекообразных обезьян. Они играют роль дополнительных резонаторов, которые понижают тон звука и одновременно делают его громче. Эти органы помогают общаться с помощью примитивных звуковых сигналов на дальних расстояниях, но… по всей видимости, мешают членораздельной речи. Во всяком случае, уже у Гейдельбергского человека мешки отсутствуют, а к подъязычной кости, к которой они прикреплялись, теперь крепятся некоторые мышцы, в частности мышцы языка.

 

Эксперимент, поставленный де Буром, заключался в том, чтобы заставить модели голосового тракта Люси «произнести» гласные «а», «э» и «у» с применением имитаций горловых мешков и без них. Выяснилось, что горловые мешки значительно ухудшали восприятие на слух различия между гласными — все они звучали гулко, похоже на «у». Ученый также предположил, что австралопитеку было легче произносить гласный после согласного звука типа «д», так что, скорее всего, Люси общалась со своими сородичами с помощью слогов типа «ду-у».

 

 

popmech.ru

Поделиться:
 





Пожалуйста не вводите ссылки и html код. Ограничение знаков.