ДЕНЬ ОТКРЫТЫХ ДВЕРЕЙ

КАФЕДРА ЗООЛОГИИ ПОЗВОНОЧНЫХ

     Цель и задачи курса:

     Ознакомить студентов с современными представлениями о структуре звука и способах ее анализа, строении и функционировании вокальных аппаратов млекопитающих и птиц, подходах к классификации вокальных репертуаров, коммуникативных аспектах звукового поведения, сходстве и различиях звуков животных и речи человека.

   В рамках курса также проводится занятие по демонстрации возможностей профессиональных программ по анализу звуков.

     Основные темы, рассматриваемые в ходе лекций:

     1. Физика звука, характеристики звуковой волны.

     Звуковая волна как колебательный процесс, временной, частотный и энергетический спектры звука, осциллограмма и спектрограмма звука, измерения длительности, частоты и интенсивности звука.

     2. Вокальная продукция у позвоночных - анатомия и акустика.

     Общая схема строения вокального аппарата у позвоночных, Легкие как генератор воздушного потока. Преобразование энергии воздушного потока в акустическую энергию в голосовом источнике. Общая схема строения ларинкса млекопитающих и сиринкса птиц. Миоэластичная теория колебаний голосовых связок. Основная частота и гармоники звука. Роль вокального тракта в фильтрации сигнала источника. Нос и назализация звука. Форманты - резонанты вокального тракта. Расчет частоты формант через длину вокального тракта. Теория независимости источника и вокального тракта.

     3. Морфологическое разнообразие вокальных аппаратов у высших позвоночных. Влияние различных анатомических структур на характеристики звука.

     Феномен двухголосия у птиц. Гипертрофия вокального источника. Морфология голосовых связок, вокальные мембраны и утолщения на связках. Модификация вокального тракта (развитие трахеальных удлинений, разрастания носовых полостей, опускание ларинкса). Воздушные мешки.

     4. Звуковая сигнализация о размерах тела, анатомические и физиологические ограничения у разных позвоночных.

     Размеры тела и возможность распространения звука во внешнюю среду. Объем легких, источник, длина вокального тракта как вокальные ключи к размерам тела. Монофункциональность сиринкса и мультифункциональность ларинкса.

     5. Способы звукопродукции у млекопитающих и птиц.

     Фонация, вибрация, турбулентность (шум и истинный свист). Возможность совместной работы двух механизмов.

     6. Нелинейные феномены в звуках млекопитающих и птиц.

     Лимитный цикл колебаний голосовых связок. Бифонации, субгармоники и детерминированный хаос. Сайдебанды. Физиологическая основа нелинейных феноменов. Распространенность нелинейных феноменов и их коммуникативное значение.

     7. Подходы к классификации звуков и описанию вокальных репертуаров.

     Структурный и функциональный подход. Классификация с позиции дискретности или континуальности. Дискретность типов звуков на уровне мозгового субстрата и континуальность как результат работы вокального аппарата.

     8. Церебральный контроль вокализаций у млекопитающих и человека. Звуки и эмоции.

     Звуки, не связанные и связанные с эмоциями, первичный и вторичный вокальный субстрат. Переход звуков, связанных с эмоциями, под оперантный контроль. Сходство и различия в церебральном контроле звуков млекопитающих и речи человека.

     9. Эволюция речи. Анатомические и биоакустические подходы к ее изучению.

     Опускание гортани человека и потеря воздушных мешков. Развитие тонкого моторного контроля и вокальной имитации. Ограниченность палеонтологических данных. Сравнительный подход - форманты в коммуникации животных, функции вокальной имитации.

     10. Эволюция взглядов на коммуникацию животных.

     Подходы к изучению коммуникации: этологический, информационный, оценки-управления. Приложение к звуковой коммуникации. Гипотеза сенсорной эксплуатации. Эволюционные ограничения на возможность обмана.

     11. Дальнедистантная коммуникация. Ограничения, накладываемые средой.

     Влияние местообитаний и времени суток. 'Акустические окна'. Влияние влажности, ветра и расчлененности рельефа. Вибрационные звуки. Нора как акустическое устройство.

     12. Дальне-дистантная коммуникация. Гипотеза рейнджинга.

     Деградация звука при прохождении через среду. Эхо, снижение интенсивности, частотно-зависимое затухание. Оценка расстояния до отправителя крика. Развитие различных типов песен певчими воробьиными и возникновение вокальных диалектов.

     13. Ближнедистантная коммуникация. Мотивационно-структурные правила Мортона.

     Гипотеза экспрессивного символизма размера. Связь структуры и функции звуков.

     14. Ближнедистантная коммуникация. Гипотеза аффективного обуславливания.

     Влияние звуков на получателя - прямое воздействие на нервную систему либо обусловленное через связанные со звуками стимулы. Кросс-культурные параллели при дрессировке животных человеком.

     15. Принципиальные отличия звуковой коммуникации у животных и человека

     Аргументы за и против референтности - связи звуков с определенными стимулами. Произвольность структуры звуков по отношению к функции. Межвидовое общение. Внешнее сходство и различия в механизмах формирования звуковой коммуникации животных и речи человека.

     16. Прикладные аспекты биоакустики.

     Возможности акустического подхода: бесконтактность, оперативность, экономичность. В природе: определение видового и полового состава, подманивание (акустические ловушки), учеты численности, долговременный мониторинг отдельных особей и групп. В неволе: определение видов и подвидов, определение пола, контроль физиологического состояния, звуковая стимуляция размножения.

Литература

Основная:

Owings D.H., Morton E.S. Animal vocal communication: a new approach. Cambridge, Cambrige Univ. Press, 1998, 284 pp.

Никольский А.А. Звуковые сигналы млекопитающих в эволюционном процессе. М., Наука, 1978, 199 с.

Ильичев В.Д. (ред.) Биоакустика. М., Высшая школа, 1975, 256 с.

Дополнительная:

Володина Е.В., Володин И.А. Вокальные индикаторы эмоционального состояния у млекопитающих. Успехи современной биологии, 2001, т. 121, N 2, с. 194-203.

Никольский А.А. Экологическая биоакустика млекопитающих. М., изд-во МГУ, 1992, с. 1-120.

Fitch W.T. The evolution of speech: a comparative review. Trends in Cognitive Science, 2000, v. 4, N 7, p. 258-267

Fitch W.T., Hauser M.D. Unpacking 'honesty' vertebrate vocal production and the evolution of acoustic signals. In: Acoustic Communication (Eds. Simmons A.M., Fay R.R., Popper A.N.) Springer, New York, 2002, p. 65-137.

Harrison D.F.N. The anatomy and physiology of the mammalian larynx. Cambridge, Cambridge University Press, 1995, 288 pp.