Ученые раскрыли, как тюлени слышат одновременно в воздухе и под водой

Скорость звука в воде почти в 4,5 раза выше, чем в воздухе, а плотность — примерно в 800 раз больше. Для наземных млекопитающих, переходящих к водному образу жизни, это серьёзная проблема: привычная передача звуковых колебаний через наружное и среднее ухо становится менее эффективной. Китообразные решили её радикально — почти утратили наружный слуховой проход и воспринимают звук иначе. Ластоногие же пошли другим эволюционным путём.

Эволюционный анализ и компьютерная томография

Международная исследовательская группа под руководством Музея естественной истории в Лондоне и Школы биологических наук Университета Монаша (Австралия) изучила строение среднего уха у 119 современных и ископаемых видов хищных млекопитающих, включая все три семейства ластоногих. С помощью компьютерной томографии и трёхмерной реконструкции костей черепа учёные проследили изменения слухового аппарата от наземных предков до современных морских животных. Результаты опубликованы в журнале Proceedings of the Royal Society B.

Особое внимание уделили барабанной полости среднего уха и окружающим её мягким тканям. Как выяснилось, именно эта область стала ключевой для появления «амфибийного слуха» — способности эффективно слышать как в воздухе, так и под водой.

Кавернозная ткань и конвергентная эволюция

Авторы работы показали, что у предков ластоногих постепенно сформировалась особая кавернозная ткань вокруг элементов среднего уха — густая сеть сосудистых полостей, способная быстро наполняться кровью. При погружении в воду такая ткань компенсирует изменение давления и меняет механические свойства слуховой системы, позволяя значительно эффективнее передавать звуковые колебания в воде.

Эволюция шла поэтапно. Древнейшие родственники ластоногих, вероятно, слышали под водой значительно хуже современных видов. Только после перехода к морскому образу жизни строение среднего уха начало быстро меняться. При этом настоящие тюлени (Phocidae) и ушастые тюлени (Otariidae), включая морских львов и котиков, независимо друг от друга выработали сходные решения. Учёные называют это одним из ярчайших примеров конвергентной эволюции у морских млекопитающих.

Кроме того, исследователи реконструировали слух древних ластоногих. Ранние представители группы, по-видимому, обладали промежуточными характеристиками: уже могли слышать под водой, но сохраняли многие черты наземных хищников. По мере адаптации к морской среде чувствительность подводного слуха усиливалась, хотя животным приходилось искать компромисс между эффективной передачей звука и защитой внутреннего уха от высокого давления и громких подводных шумов.

Результаты исследования помогают объяснить не только происхождение уникального слуха ластоногих, но и общие закономерности эволюции органов чувств. Освоение новой среды не всегда требует полной перестройки организма — иногда достаточно небольших анатомических изменений, позволяющих существующим структурам выполнять сразу несколько функций. Учёные, однако, подчёркивают, что предложенный механизм нуждается в экспериментальной проверке: физиологические измерения помогут подтвердить, как именно кавернозная ткань изменяет передачу звука во время погружения.