Как разговаривали динозавры

Как разговаривали динозавры

Мир, ушедший в прошлое десятки миллионов лет назад, оставался для нас безмолвным. И нетрудно осознать из-за чего. Все, что нам досталось от фауны юрского либо мелового периодов, это окаменевшие останки костей, в лучшем случае — полные скелеты.

Мягкие ткани фоссилизации не подвержены, и никто ни при каких обстоятельствах не видел желудка, легких, глаз, кровеносных сосудов, мышц какого-нибудь карнотавра либо цератозавра. Все это в равной степени касается голосовых связок, гортанных мешков и других некостных структур, каковые разрешали древним животным издавать звуки. Но было бы необычным, если бы наука не пробовала отыскать подходы к решению проблемы и все-таки вынудить доисторическое прошлое «заговорить».

Рентгеновское сечение

Как мы знаем, голос — это звуковые колебания, образующиеся при прохождении выдыхаемого воздуха через голосовой аппарат. В зависимости от особенностей резонаторов они покупают особенный тембр. В качестве резонаторов выступают полости, образуемые мягкими тканями и костями.

Дабы постараться представить себе, как имели возможность звучать крики ископаемых животных, нам нужно знать, что являлось источником колебаний и каковы были свойства резонаторов. Совершенно верно так же, в случае если мы желаем смоделировать звук музыкального инструмента, к примеру гитары, нужно будет учесть такие факторы, как материал, толщина и длина струн, размер и форма резонаторного коробки, свойства дерева, из которого изготовлен инструмент, и лака, которым он покрыт.

В случае если сказать о динозаврах, то для палеонтологов, имеющих в распоряжении в лучшем случае окаменевший череп животного, очень многое неизвестен: свойства и наличие голосовых связок, размещение мягких тканей, да и строение самого черепа. Так как окаменелость — это не кость, а кусок породы, в котором отсутствует биологический материал.

Подходы к ответу тайной голоса динозавров наметились приблизительно 20 лет назад, в середине 1990-х. Во-первых, показались первые возможности детального изучения структуры окаменелостей неразрушающим способом — посредством компьютерной рентгеновской томографии. Во-вторых, появилась мысль реконструкции мягких тканей динозавров по аналогии с их ближайшими родственниками — крокодилами — и их яркими потомками — птицами.

Солидный вклад в эти изучения внес, например, врач Ларри Уитмер и возглавляемая им лаборатория в Университете штата Огайо.

Компьютерная томография — это разработка, разрешающая создавать послойную картину внутренней структуры объекта. Способ основан на программной обработке и измерении разности ослабления рентгеновского излучения разными по плотности тканями либо материалами. Ларри Уитмер подвергал сканированию как окаменевшие черепа динозавров, так и головы сейчас существующих птиц и крокодилов.

Во-первых, удалось создать более правильную картину строения черепов динозавров. В этих черепах имели возможность пребывать скрытые полости, каковые в ходе фоссилизации заполнялись, к примеру, песком. Посредством рентгеновской томографии ученые смогли разглядеть очертания этих полостей, выделив их из неспециализированного массива окаменелости. Во-вторых, созданные на базе послойной съемки 3D-модели разрешили более совершенно верно распознать анатомические соответствия в строении голов динозавров, крокодилов и птиц.

И в случае если получалось выяснить, что такая-то структура из мягкой ткани оставляла такой-то след на кости либо соответствовала такому-то строению элемента черепа у современных животных, то установленная сообщение давала возможность, изучая черепа динозавров, «наращивать» на них мягкие ткани.

Примечательно, что в лаборатории Уитмера применяли не только рентгеноскопию в сочетании с компьютерной обработкой, но и в полной мере себе «лоутек-способы. Для выделения чистого скелета птицы либо рептилии (с последующим изучением мест крепления к костям мягких тканей) употреблялись, к примеру, жучки-короеды. Насекомые размером меньше спичечной головки замечательно обгладывали скелет, как следует освобождая его от мельчайшего присутствия «мяса».

Гребень-тромбон

Тем же методом 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 трудящихся в том месте исследователей — атомное оружие и все, что с ним связано.

Но по окончании того, как в 1995 году был отыскан окаменевший и хорошо сохранившийся череп паразауролофа — одного из так называемых утконосых динозавров, — в стенках Sandia стартовал проект по изучению находки. За дело взялись палеонтолог Том Уильямсон и программист Карл Дигерт. Череп имел необычную форму: на затылке помещался долгий трубчатый гребень, с его учетом неспециализированная протяженность окаменелости составляла приблизительно 140 см.

Предполагалось, что гребень не был несложным украшением: появилась догадка, что данный конструктивный элемент черепа являлся резонатором, благодаря которому динозавр имел возможность издавать громкие звуки переменной высоты. Ученые прибегли к компьютерной рентгеновской томографии — это разработка употреблялась в Sandia для проверки структурной целостности оболочек ядерных элементов и боеприпасов конструкции стратегических бомбардировщиков.

Удалось узнать, что в гребне вправду пребывали трубчатые полости сверхсложной формы — они образовывали что-то наподобие кулисы тромбона. Помимо этого, исследователями была выполнена работа по реконструкции недостающих частей черепа, в частности ноздрёй и клюва, и мягких тканей, каковые, конечно, не сохранились.

Итак, ученые заключили , что, закрывая носовые клапаны, паразауролоф перенаправлял выдыхаемый воздушное пространство в трубы на гребне, и раздавался звук. Посредством предоставленного Sandia ПО была предпринята попытка смоделировать звучание этого крика либо зова. Потому, что так и не удалось установить, были ли у паразауролофа голосовые связки, его трубный глас синтезировали в двух вариантах.

Так в первый раз, пускай в каком-то приближении, люди услышали звуки мира динозавров.

Люси сказала «ду-у»

Люси — юный афарский австралопитек женского пола — жила 3 млн лет назад, но то, что от нее осталось к моменту находки в первой половине 70-ых годов XX века, давало палеоантропологам не так уж большое количество информации. Были отысканы пара сотен небольших фрагментов скелета, в частности осколки черепа. О сохранности мягких тканей, само собой разумеется, не было и речи.

Но попытка «услышать» голос старого предка человека все-таки предпринята была. Барт де Бур, сотрудник Свободного университета Брюсселя (Бельгия) решил смоделировать голосовой тракт австралопитека и узнать, как членораздельными могли быть звуки, издаваемые этим существом. Модель складывалась из нескольких пластиковых трубок различного сечения.

Отдельной проблемой стало возможное наличие у австралопитеков горловых (гортанных) мешков. Эти выпячивания слизистой оболочке гортани имеется у большинства животных, а также у человекообразных мартышек. Они играют роль дополнительных резонаторов, каковые понижают тон звука и в один момент делают его громче. Эти органы оказывают помощь общаться посредством примитивных звуковых сигналов на дальних расстояниях, но по всей видимости, мешают членораздельной речи.

По крайней мере, уже у Гейдельбергского человека мешки отсутствуют, а к подъязычной кости, к которой они прикреплялись, сейчас крепятся кое-какие мускулы, в частности мускулы языка.

Опыт, поставленный де Буром, заключался в том, дабы вынудить модели голосового тракта Люси «сказать» гласные «а», «э» и «у» с применением имитаций горловых мешков и без них. Стало известно, что горловые мешки существенно ухудшали восприятие на слух различия между гласными — все они звучали гулко, похоже на «у». Ученый кроме этого высказал предположение, что австралопитеку было легче произносить гласный по окончании согласного звука типа «д», так что, вероятнее, Люси общалась со собственными сородичами посредством слогов типа «ду-у».

Арт-наука

Работы по воссозданию голосов провалившихся сквозь землю с лица Почвы существ нежданно вдохновили молодого французского дизайнера Маргрит Умо, студентку Английского колледжа искусств. Вторым источником ее воодушевления стали труды японского исследователя Хидеюки Савада, создавшего роботизированный аналог голосового аппарата человека.

Маргрит Умо выстроила собственную модель голосового аппарата Люси с компрессором, делающим функции легких, и роботизированным управлением перемещениями гортани, языка, губ и т.?д. После этого экспозицию работ Умо пополнил «другие древние» и говорящий мамонт существа. На базе их голосов художница формирует музыкально-«речевые» композиции.

Кроме этого по теме стоит почитать о двигательном аппарате динозавров либо о применении 3D-моделирования в палеонтологии.

Симфония криков

Обучавшаяся в Лондоне французская художница Маргрит Умо решила выстроить роботизированный аналог речевого аппарата афарского австралопитека Люси. Изучая биомедицинскую сторону вопроса, француженка проконсультировалась с врачом Мартином Берчэллом, одним из немногих врачей в мире, удачно пересадивших гортань. Как поведал врач, пациентка, перенесшая операцию, не заговорила голосом донора, а, что страно, сохранила собственный личный.

Все это означало, что тембр голоса зависит в первую очередь от физических параметров потока воздуха, поступающего из легких, и от полостей, выступающих в качестве резонаторов. Следующим шагом стала модель голосового аппарата мамонта.

Тут задача была пара легче: от мамонтов до нас дошли не только кости, но и мягкие ткани, а помимо этого, для изучения дешёв голосовой аппарат близкородственных мамонтам слонов. «Речевые роботы» Маргрит Умо (на фото) сейчас экспонируются в музеях, к примеру в Музее современного мастерства в Нью-Йорке. На базе голосов доисторического мира художница формирует необычные музыкально-«речевые» композиции.

Такую композицию вы сможете услышать на одной из приведенных в статье сонограмм. Вторая сонограмма говорит голосом паразауролофа, как его (голос) реконструировали эксперты лаборатории Sandia.

Цифровой динозавр

    Рентгеновская томография помогла исследователям из лаборатории Sandia подробно изучить строение внутренних полостей черепа паразауролофа и создать 3D-модель. На базе этих данных ученые «достроили» структуры мягких тканей и вычислили параметры звуков, каковые имело возможность издавать старое животное.

Статья «Голоса тишины» размещена в издании «Популярная механика» (№150, апрель 2015).

Супер динозавры


Темы которые будут Вам интересны:

Читайте также: