Диапазоны слуха и голоса некоторых видов птиц
В целях создания акустических репеллентов для управления поведением птиц были изучены и сопоставлены голосовые и слуховые диапазоны некоторых опасных для авиации птиц.
В процессе эволюции происходило постоянное приспособление слуха и голоса птиц к жизненным ситуациям. Этот механизм способствовал выживанию птиц как таксономической группы и завоеванию ими новых экологических ниш и территорий. Биоценотическое общение развивалось в результате необходимости слышать и распознавать сигнализацию партнёров по биоценозу.
При создании управляющих акустических стимулов мы опираемся в основном на элементы популяционного общения, обслуживающего ситуации избегания опасности, но используются также и сигналы биоценотического общения. Включение звуков выстрела в состав акустических стимулов моделирует ситуацию общения между хищником и жертвой. Созданные человеком эколого-акустические аналоги опасных ситуаций, опираются на уже имеющиеся у птиц частотные взаимоотношения каналов восприятия и излучения звуков.
При использовании управляющих стимулов происходит одновременно обучение и настройка слуха биоповреждающих видов птиц на управляющие сигналы. Птицы обучаются правильно реагировать на эти стимулы, т.е. покидать охраняемую территорию.
Методика использования акустических средств управления поведением птиц, показала свою эффективность. Этот метод экологичен, доступен, не наносит вреда птицам. Он особенно актуален при защите от птиц аэродромов и авиабаз. В ИПЭЭ РАН совместно с компанией «Два Крыла» разработана биоакустическая установка, которая вошла в состав репеллентного комплекса нового поколения «Универсал-Акустик».
Важно создать универсальную акустическую систему управления поведением разных видов птиц, встречающихся на аэродромах и других защищаемых объектах, учитывая, что птицы, повреждающие технику и другие объекты, относятся к разным таксономическим группам, обладающим соответственно различными способностями восприятия и воспроизведения звука. Нужны такие управляющие сигналы-стимулы, на которые всё сообщество аэродромных птиц будет реагировать бегством. Таким образом, частотные диапазоны слухового восприятия птиц должны соответствовать излучаемым сигналам. Поэтому для создания биоакустических устройств отпугивания птиц необходимо выяснить общие параметры взаимодействия их слуха и голоса, т.е. определить оптимальную чувствительность слуха (ОЧС) и пиковые частотные значения голосовых сигналов, — частоту основного тона — ЧОТ (Основной тон (ОТ) в теории речи это гармонические колебания, производимые голосовыми связками; в нашем случае – колебания, производимые голосовым аппаратом птицы) и частоты локальных максимумов – ЛМ (Ярко выраженные энергетические составляющие, образующиеся в результате резонанса гармоник ОТ, и обычно кратные ему. В сигналах птиц имеется два-три основных ЛМ). При этом необходимо учитывать, что интенсивность воспринимаемого птицей сигнала частотой в 2000 – 3000 Гц должна превышать уровень шума окружающей среды на 25-30 дБ [1].
С помощью программ «Электронное ухо» (Разработана научно-исследовательским центром распознавания образов), «MultiInstrument», «Sound Foundry Sound Forge 6.0» и «Speech Analyzer 3.1» проведён анализ сигналов видов, для которых характерна биоповреждающая деятельность: чирок-трескунок, озёрная, сизая и серебристая чайки, ушастая сова, канюк, обыкновенная пустельга, луговой лунь, чибис, серая ворона, грач, галка, чёрный стриж, певчий и чёрный дрозды, обыкновенный скворец. Программа «Электронное ухо» позволяет анализировать сигнал синхронно с периодом основного тона (ОТ).
В процессе исследования определялись частоты ОТ, т.е. ЧОТ и ЛМ сигнала. Данные по оптимальной частоте слуха (ОЧС) и диапазону слухового восприятия (ДСВ), взяты из литературных источников; пороговая чувствительность слуха определялась с помощью электрофизиологической и условно-рефлекторной методик (цитировано: по [1, 2, 3]).
Относительно дальности распространения сигнала и чувствительности слуха наиболее оптимальными частотными областями сигнала являются ЧОТ и частоты ЛМ, ближайшие к ней. Звуковое давление ЧОТ при её значительной энергоёмкости соизмеримо со звуковым давлением более высоких по частоте ЛМ. Поэтому даже при своей низкой амплитуде ЧОТ является доминантной и наиболее интенсивной пиковой частотой сигнала птицы. Радиус действия биоакустической установки определяется уровнем звукового давления в удалённой точке, создаваемой ею. Так для частот от 1000 до 8000 Гц при нормальном атмосферном давлении и температуре 18 – 20° Цельсия звуковое давление падает примерно на 10-20 дБ через каждые 100 метров. Это давление в соответствие с абсолютной чувствительностью слуха птицы от 0 до 10 дБ должно быть на 10 дБ выше уровня природных и техногенных фоновых шумов на соответствующем объекте [4]. Таким образом, ЧОТ и наиболее значимые ЛМ должны находиться в пределах частотного диапазона сигналов, воспроизводимых биоакустической установкой, т.е. по крайней мере, от 200 до 12000 Гц.
В результате исследования было установлено, что оптимальная частота слуха большинства изученных видов, за исключением сов, находится в пределах 1000-2000 Гц. Это соответствует диапазону излучаемых биоакустической установкой сигналов и даже захватывает верхнюю среднечастотную границу слухового спектра птиц, которая определяется примерно в 12000-13000 Гц.
В работе использованы записи сигналов Б.Н. Вепринцева, И.Д. Никольского, С.К. Рыжова и О.Л. Силаевой.
Литература
1. Dooling R. Avian hearing and avoidance of wind turbines. Mary-land: NREL, 2002. — 84 p.
2. Ильичёв В.Д. Биоакустика птиц. М.: МГУ, 1972. — 286 с.
3. Ильичёв В.Д. Локация птиц. М.: Наука, 1975. — 196 с.
4. Общие авиационные требования к средствам обеспечения вер-толётов на судах и приподнятых над водой платформах (ОАТ ГА-90). М., ГА: 1990. — С. 19.
О.Л. Силаева О.Л., С.С. Золотарёв С.С.,Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН (ИПЭЭ РАН), 2014 г.
Источник
Диапазон звука для птиц
Войти
Если у вас не работает один из способов авторизации, сконвертируйте свой аккаунт по ссылке
Авторизуясь в LiveJournal с помощью стороннего сервиса вы принимаете условия Пользовательского соглашения LiveJournal
Пение птиц и (не) высокие частоты. Что там, на 4000-6000Гц и выше?
Постоянно рассказывают очевидную глупость про птиц и шорох листвы: якобы, именно на частотах около 6000Гц это всё слышно. Почему это не так?
Рассмотрим ситуацию с нескольких сторон. Представим себе птицу, которая поёт, издаёт звуки. Любые звуки. Где эта птица? Ну! На дереве! Расстояние? Нередко метров 20-30 и более. Реже поближе. Следующий вопрос: она же на открытом пространстве, не в помещении? И вновь ответ утвердителен: да!
Следом стоит напомнить, что есть такой закон распространения звуков в пространстве. Принудительно изучается в школьной программе по физике. И гласит он очевидную вещь: чем выше частота — тем хуже она распространяется в пространстве по расстоянию. И потому, реально записать на микрофон птицу, услышать около 6000Гц просто в лесу — нет ни единого шанса. Не могут быть слышны высокие звуки так далеко. В виде проверки можно послушать готовые записи (которые ещё и едва ли напоминают живых птиц в принципе), либо сходить в такой зоопарк, где есть птица внутри помещения (для отражения звуков от стен) и остаться надолго в шоке.
Раз уж мы выяснили, что всё не так радужно. Возникает вопрос: а что, звуки не слышны толком? Далее предлагаю посчитать женский голос. Вот есть почти граница основного тона женского/детского голосов — 400Гц. И вот примем как факт, что именно эта частота и есть в наличии. На самом деле, в речи есть разнообразные звуки, которые добываются губами, зубами, движением языка и прочее, которые гораздо более высокие. Но, мы хотим упростить.
Придётся немного посчитать. Дело в том, что любой реальный звук — это не ровно, как в нашем случае, 400Гц. А набор звуков. И план-минимум — это услышать 15 музыкальных гармоник: таково требование мозга, чтобы звук казался достаточно приятным. Ими по определению обладает любой звук. Проверка проста: записать себя на диктофон — и удивиться, что занят почти весь слышимый диапазон от 20Гц до 20000Гц, хотя, казалось бы.
Итак, первая гармоника — это и есть сама частота. Вторая гармоника — умножить на 2, т.е. 800Гц. Десятая соответственно равна 4000Гц. И, внезапно, пятнадцатая равняется искомым 6000Гц. И вот, просто общаясь с девушкой с тонким голосом — слышно ту самую частоту. Грубо говоря, её слышно, если попросить просто сказать или спеть протяжное «А-а-а-а».
Вернемся к птице и листве. Могут ли птицы давать звуки под 20кГц? Могут! А ещё они иногда подло пролетают мимо головы, чем создают слуховую нагрузку явно около 8-16кГц и выше. На практике, толком любой бытовой звук может давать нагрузку до 10кГц и выше. Даже не надо протирать пыль, можно просто закрыть дверь, надеть кофту, налить кофе — и вот уже есть нагрузка на столь высоких частотах.
С другой стороны, важно знать, что на фортепиано именно основная частота самой высокой ноты — это и вовсе строго до 6000Гц. Да и играют на тех нотах крайне редко. Хотя, как мы выяснили, даже если взять середину фортепиано в виде ноты ля, 440Гц, то окажется, что, сыграв эту ноту, — будет в наличии слуховая нагрузка около 6000Гц, а то и выше.
Самое главное — сделать вывод. На самом деле, весь слышимый слуховой диапазон — это сугубо цельная штука. Из которой нельзя что-то убрать и ничего не потерять. Не бывает в реальной жизни просто звуков на любой частоте. Исключение составляет как раз синусоида, которой не только проверяют слух у врача на аудиометрии, но ещё и используется в виде автомобильных сигналов, звуков домофона, телефонных гудков и подобного. И всего этого, лет 150 назад вообще не существовало. В реальной жизни, человек в более 99% повседневных ситуаций встречается со звуками, которые слышны исключительно «широко»: задействую немалый охват слышимого человеком слухового диапазона.
Источник