Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty

АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ И ХИМИИ

2499-9962

54592

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БИОФИЗИКА

ECOLOGICAL BIOPHYSICS

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БИОФИЗИКА

Frequency-time analysis of underwater sounds of marine mammals. Toothed whales

Частотно-временной анализ подводных звуков морских млекопитающих. Зубатые киты

Лисютин

В А

Lisyutin

V A

vlisiutin@mail.ru

Ластовенко

О Р

Lastovenko

O R

Дегтяр

А Д

Degtyar

A D

Ярошенко

А А

Yaroshenko

A A

Петренко

Н В

Petrenko

N V

Лучин

В Л

Luchin

V L

Рыбакова

К А

Rybakova

K A

Мирошниченко

Е В

Papkov

S O

Севастопольский государственный университет ru Sevastopol State University ru

25 12 2020

5 4 718 724 20 12 2020 20 12 2020

https://rusjbpc.ru/en/nauka/article/54592/view

Изучение подводных звуков, излучаемых зубатыми китами востребовано с точки зрения экологии, подводной навигации, военных применений. Механизмы излучения и приема звуков зубатыми китами представляют собой наиболее сложные проблемы биоакустики. Изучение, анализ и систематизация звуков китообразных может дать возможность идентификации вида и количества особей. С другой стороны, зубатые киты являются излучателями самых высокочастотных звуков со сложными видами модуляции. Если известно расположение источника и приемника, частотно-временной анализ звукового поля может быть использован для инверсии акустических свойств волновода. В работе приводится обзор видов морских млекопитающих - зубатых китов и излучаемых типов высокочастотных звуков. Результаты представляются в виде временных реализаций и спектрограмм. Показывается, что волноводные условия распространения звука вносят специфические дисперсионные искажения. Между излученным и зарегестрированным с помощью гидрофона звуком может быть большая разница. Показывается принципиальная возможность использования высокочастотных звуков млекопитающих для решения задач инверсии акустических свойств волновода.

The study of underwater sounds emitted by toothed whales is in demand from the point of view of ecology, underwater navigation, and military applications. Mechanisms of radiation and reception of sounds by toothed whales are the most complex problems of bioacoustics. The study, analysis, and systematization of cetacean sounds can make it possible to identify the species and number of individuals. On the other hand, toothed whales are emitters of the highest frequency sounds with complex types of modulation. If the location of the source and receiver is known, time-frequency analysis of the sound field can be used to invert the acoustic properties of the waveguide. The paper provides an overview of the species of marine mammals - toothed whales and radiated types of high-frequency sounds. The results are presented in the form of time implementations and spectrograms. It is shown that waveguide conditions of sound propagation introduce specific dispersion distortions. There can be a big difference between the sound emitted and recorded using a hydrophone. The paper shows the principal possibility of using high-frequency mammalian sounds to solve problems of inversion of acoustic properties of a waveguide.

звуки морских млекопитающих частотно-временной анализ многолучевой характер распространения

marine mammal sounds time-frequency analysis multipath propagation

Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ и города Севастополь в рамках научного проекта № 18-42-920001.

Erbe C., Dunlop R., Jenner K.C., Jenner M-N.M., McCauley R.D., et al. Review of Underwater and In-Air Sounds Emitted by Australian and Antarctic Marine Mammals. Acoustic Australia, 2017, vol. 45, pp. 179-241.

Романенко Е.В. Акустика дельфинов и рыб. Акустический журнал, 2019, т. 65, № 1, с. 82-92. @@Romanenko E.V. Acoustics of Dolphins and Fish (Review). Acoustical Physics, 2019, vol. 65, no. 1, pp. 103-112. (In Russ.)

Romanenko E.V. Akustika del'finov i ryb. Akusticheskiy zhurnal, 2019, t. 65, № 1, s. 82-92. @@Romanenko E.V. Acoustics of Dolphins and Fish (Review). Acoustical Physics, 2019, vol. 65, no. 1, pp. 103-112. (In Russ.)

Рутенко А.Н., Вишняков А.А. Временные последовательности гидроакустических сигналов, генерируемые белухой при поиске и лоцировании подводных объектов. Акустический журнал, 2006, т. 52, № 3, с. 375-384. @@Rutenko A.N., Vishnyakov A.A. Time sequences of sonar signals generated by a beluga whale when locating underwater objects. Acoustical Physics, 2006, vol. 52, no. 3, pp. 314-323. (In Russ.)

Rutenko A.N., Vishnyakov A.A. Vremennye posledovatel'nosti gidroakusticheskih signalov, generiruemye beluhoy pri poiske i locirovanii podvodnyh ob'ektov. Akusticheskiy zhurnal, 2006, t. 52, № 3, s. 375-384. @@Rutenko A.N., Vishnyakov A.A. Time sequences of sonar signals generated by a beluga whale when locating underwater objects. Acoustical Physics, 2006, vol. 52, no. 3, pp. 314-323. (In Russ.)

Дубровский Н.А., Урусовский И.А., Гладилин А.В. Модель генерации щелчков дельфина по типу антенны бегущей волны. Акустический журнал, 2009, т. 55, № 3, с. 423-430. @@Dubrovsky N.A., Urusovskii I.A. Gladilin. A.V. A model of acoustic click production in the dolphin by analogy with a traveling-wave antenna. Acoustical Physics, 2009, vol. 55, no. 3, pp. 441-447. (In Russ.)

Dubrovskiy N.A., Urusovskiy I.A., Gladilin A.V. Model' generacii schelchkov del'fina po tipu antenny beguschey volny. Akusticheskiy zhurnal, 2009, t. 55, № 3, s. 423-430. @@Dubrovsky N.A., Urusovskii I.A. Gladilin. A.V. A model of acoustic click production in the dolphin by analogy with a traveling-wave antenna. Acoustical Physics, 2009, vol. 55, no. 3, pp. 441-447. (In Russ.)

Рябов В.А. Некоторые аспекты отражения ЧМ-сигналов (свистов) дельфинов в экспериментальном бассейне. Акустический журнал, 2019, т. 65, № 6, с. 853-860. @@Ryabov V.A. Some Aspects of Reflection of Dolphin FM Signals (Whistles) in an Experimental Tank. Acoustical Physics, 2019, vol. 65, no. 6, pp. 771-777. (In Russ.)

Ryabov V.A. Nekotorye aspekty otrazheniya ChM-signalov (svistov) del'finov v eksperimental'nom basseyne. Akusticheskiy zhurnal, 2019, t. 65, № 6, s. 853-860. @@Ryabov V.A. Some Aspects of Reflection of Dolphin FM Signals (Whistles) in an Experimental Tank. Acoustical Physics, 2019, vol. 65, no. 6, pp. 771-777. (In Russ.)

Сухорученко М.Н. Поведенческие исследования слухового различения дельфином пар импульсов-щелчков с одинаковым межимпульсным интервалом. Акустический журнал, 2008, т. 54, № 6, с. 1003-1008. @@Sukhoruchenko M.N. Behavioral studies of the auditory discrimination of paired pulses with identical pulse spacings by a dolphin. Acoustical Physics, 2008, vol. 54, no. 6, pp. 874-879. (In Russ.)

Suhoruchenko M.N. Povedencheskie issledovaniya sluhovogo razlicheniya del'finom par impul'sov-schelchkov s odinakovym mezhimpul'snym intervalom. Akusticheskiy zhurnal, 2008, t. 54, № 6, s. 1003-1008. @@Sukhoruchenko M.N. Behavioral studies of the auditory discrimination of paired pulses with identical pulse spacings by a dolphin. Acoustical Physics, 2008, vol. 54, no. 6, pp. 874-879. (In Russ.)

Иванов М.П. Эхолокационные сигналы дельфина при обнаружении объектов в сложных акустических условиях. Акустический журнал, 2004, т. 50, № 4, с. 550-561. @@Ivanov M.P. Dolphin’s echolocation signals in a complicated acoustic environment. Acoustical Physics, 2004, vol. 50, no. 4, pp. 469-479. (In Russ.)

Ivanov M.P. Eholokacionnye signaly del'fina pri obnaruzhenii ob'ektov v slozhnyh akusticheskih usloviyah. Akusticheskiy zhurnal, 2004, t. 50, № 4, s. 550-561. @@Ivanov M.P. Dolphin’s echolocation signals in a complicated acoustic environment. Acoustical Physics, 2004, vol. 50, no. 4, pp. 469-479. (In Russ.)

https://cmst.curtin.edu.au/research/marine-mammal-bioacoustics (date of assess 28.07.2020)

Лисютин В.А., Ластовенко О.Р., Ярошенко А.А. Сравнительная оценка вклада лучевых и волновых компонент при распространении импульсных сигналов в подводном звуковом канале Черного моря. Экологический вестник научных центров Черноморского экономического сотрудничества, 2018, т. 15, № 2, с. 74-85. @@Lisiutin V.A., Lastovenko O.R., Yaroshenko A.A. The Comparative Evaluation of the Ray and Wave Components Contribution to the Impulse Signals Propagation of the Black Sea Underwater Sound Channel. Ecological Bulletin of Research Centers of the Black Sea Economic Cooperation, 2018, vol. 15, no. 2, pp. 74-85. DOI: 10.31429/vestnik-15-2-74-85 (In Russ.)

Lisyutin V.A., Lastovenko O.R., Yaroshenko A.A. Sravnitel'naya ocenka vklada luchevyh i volnovyh komponent pri rasprostranenii impul'snyh signalov v podvodnom zvukovom kanale Chernogo morya. Ekologicheskiy vestnik nauchnyh centrov Chernomorskogo ekonomicheskogo sotrudnichestva, 2018, t. 15, № 2, s. 74-85. @@Lisiutin V.A., Lastovenko O.R., Yaroshenko A.A. The Comparative Evaluation of the Ray and Wave Components Contribution to the Impulse Signals Propagation of the Black Sea Underwater Sound Channel. Ecological Bulletin of Research Centers of the Black Sea Economic Cooperation, 2018, vol. 15, no. 2, pp. 74-85. DOI: 10.31429/vestnik-15-2-74-85 (In Russ.)

10.

Лисютин В.А. Простая акустическая модель неконсолидированных морских осадков с внутренним и вязким трением. Экологический вестник научных центров ЧЭС, 2018, т. 15, № 3, с. 39-51. DOI: 10.31429/vestnik-15-3-39-51. @@Lisyutin V.A. A Simple Acoustic Model of Unconsolidated Marine Sediments with Internal Friction and Viscous Dissipation. Ecological Bulletin of Research Centers of the Black Sea Economic Cooperation, [e-journal] 2018, vol. 15, no. 3, pp. 39-51. DOI: 10.31429/vestnik-15-3-39-51. (In Russ.)

Lisyutin V.A. Prostaya akusticheskaya model' nekonsolidirovannyh morskih osadkov s vnutrennim i vyazkim treniem. Ekologicheskiy vestnik nauchnyh centrov ChES, 2018, t. 15, № 3, s. 39-51. DOI: 10.31429/vestnik-15-3-39-51. @@Lisyutin V.A. A Simple Acoustic Model of Unconsolidated Marine Sediments with Internal Friction and Viscous Dissipation. Ecological Bulletin of Research Centers of the Black Sea Economic Cooperation, [e-journal] 2018, vol. 15, no. 3, pp. 39-51. DOI: 10.31429/vestnik-15-3-39-51. (In Russ.)

11.

Лисютин В.А. Обобщенная реологическая модель неконсолидированных морских осадков с внутренним трением и эффективной сжимаемостью. Морской гидрофизический журнал, 2019, т. 35, № 1, с. 85-100. DOI: 10.22449/0233-7584-2019-1-85-100. @@Lisyutin V.A. Generalized Rheological Model of the Unconsolidated Marine Sediments with Internal Friction and Effective Compressibility. Physical Oceanography [e-journal], 2019, vol. 26, no. 1, pp. 77-91. DOI: 10.22449/1573-160X-2019-1-77-91. (In Russ.)

Lisyutin V.A. Obobschennaya reologicheskaya model' nekonsolidirovannyh morskih osadkov s vnutrennim treniem i effektivnoy szhimaemost'yu. Morskoy gidrofizicheskiy zhurnal, 2019, t. 35, № 1, s. 85-100. DOI: 10.22449/0233-7584-2019-1-85-100. @@Lisyutin V.A. Generalized Rheological Model of the Unconsolidated Marine Sediments with Internal Friction and Effective Compressibility. Physical Oceanography [e-journal], 2019, vol. 26, no. 1, pp. 77-91. DOI: 10.22449/1573-160X-2019-1-77-91. (In Russ.)

12.

Лисютин В.А., Ластовенко О.Р. Оценка влияния внутреннего и вязкого трения на дисперсию и затухание звука в неконсолидированных морских осадках. Акустический журнал, 2020, т. 66, № 4, с. 420-436. DOI: 10.31857/S0320791920040061. @@Lisyutin V.A., Lastovenko O.R. Assessing The Influence of Internal and Viscous Friction on Dispersion and Sound Attenuation in Unconsolidated Marine Sediments. Acoustical Physics, 2020, vol. 66, no. 4, pp. 401-415. DOI: 10.1134/S1063771020040065. (In Russ.)

Lisyutin V.A., Lastovenko O.R. Ocenka vliyaniya vnutrennego i vyazkogo treniya na dispersiyu i zatuhanie zvuka v nekonsolidirovannyh morskih osadkah. Akusticheskiy zhurnal, 2020, t. 66, № 4, s. 420-436. DOI: 10.31857/S0320791920040061. @@Lisyutin V.A., Lastovenko O.R. Assessing The Influence of Internal and Viscous Friction on Dispersion and Sound Attenuation in Unconsolidated Marine Sediments. Acoustical Physics, 2020, vol. 66, no. 4, pp. 401-415. DOI: 10.1134/S1063771020040065. (In Russ.)