В прошлые века, пытаясь отличить пение различных видов птиц, эксперты полагались в основном на собственные уши. В наши дни для них не менее важно иметь орлиное зрение.
При изучении пения птиц современные орнитологи используют своё зрение не реже, чем слух, выбирая уникальные особенности звуков из разноцветных пятен, которые они наблюдают на мониторе компьютера. Этот подход основан на применении спектрографов, которые впервые появились в 1940-х годах для идентификации военных кораблей противника. В настоящее время они используются для изучения гораздо меньших объектов.
Задолго до появления этого изобретения, любители птиц пытались описать словами то, как они слышат щебетание птиц. То есть, все те кто хотели описать пение определённой птицы, пытались передать птичьи голоса с помощью слов, которые мы используем для описания человеческого голоса, надеясь, что читатели смогут уловить их мелодичные звуки.
Афанасий Кирхер, всесторонне развитый учёный XVII века, был первым, кто попытался описать птичьи голоса музыкальными звуками. Кирхер хотел большего, чем просто словесное описание, потому что он во всём пытался найти доказать существования «космической гармонии». В 1650 году в своей аранжировке «Musurgia universalis» он передал куриный клёкот как стаккато, голос кукушки как даунбит, а крик попугая простым немузыкальным «χαίρε» - греческим словом, означающим «привет».
Фердинанд С. Мэтьюз ( Ferdinand Schuyler Mathews), американский натуралист, в своём опусе 1904 года «Книга о диких птицах и их голосах» записал песни более ста диких птиц. Мэтьюз тоже видел в своих стараниях нечто большее, чем науку. В предисловии он написал: «Я считаю, что птицы и их пение являются откровением великого мира». Но его главная цель заключалась в том, чтобы сохранить песни «в виде научных записей», и он нашёл, что наилучшим способом для этого будут музыкальные ноты.
Дальше - больше, его коллеги эксперты сочли, что и этого будет недостаточно. «Их в принципе невозможно описать исключительно количественно-числовым способом» - говорит Расс Шариф, биолог-акустик Корнельской лаборатории орнитологии – «А когда люди попытались это сделать, они столкнулись с ограниченностью собственных слуховых возможностей».
Когда специалисты по изучению пения птиц делали описания, оказалось, что их языка для этого не достаточно. Западная система записи нот ориентирована на определённые аспекты звука, но упускает некоторые важные вещи, она не описывает переходы между нотами и интервалы между ними, звуковой тембр; а реальные звуки не имеют ничего общего с тем, что получается при попытке сыграть их по записанным нотам. Это также как, скажем, одна и та же нота отличается при воспроизведении её на гитаре, пианино или банджо. Проще говоря, нотные обозначения были предназначены для записи отдельных видов человеческой музыки, и, как написал в 1915 году в своей статье, опубликованной в британском журнале о птицах «The Auk», учитель биологии А. А. Сондерс, «птицы не поют в соответствии с принятыми человеком стандартами».
Чтобы избавиться от этих недостатков, орнитологи начали изобретать свои собственные обозначения. Методика Сондерса, в соответствии с которой звуки для описания криков, щебетаний и трелей наносились на сетку 12х10, вынуждала его всегда и везде носить в своих карманах камертон, секундомер и миллиметровку. В 1924 году пара полевых биологов, чтобы сравнить и сопоставить почти 200 воробьиных песен, воспользовались точками и тире, как в азбуке Морзе. Вскоре после этого натуралист Люси Коффин предложила воспользоваться символами китайских или григорианских мер для обозначения «отдельных инструментов ... [в том числе] банджо, цитры, флейт и фаготов». Но, тем не менее, и она впала в отчаяние: «Мы стандартизировали нашу систему цветов в орнитологии, мы назвали каждую часть анатомии птицы, но мы не разработали ни одного символа, способного донести до наших партнеров адекватное описание птичьего пения».
Затем началась Вторая мировая война. Именно в это время Соединённые Штаты озаботились сверхподробным анализ звуков, это стало вопросом национальной безопасности. Начиная с 1940-х годов учёные Лаборатории Белла в Нью-Джерси активизировали работы над созданием звукового спектрографа, машины, которая могла обрабатывать данные о звуковых сигналах и выдавать их в виде изображений. Главная задача спектрографа заключалась в идентификации подводных лодок, кораблей и вообще всего. После войны, когда технология была рассекречена, компания под названием «Kay Elemetrics» начала производство своих собственных аппаратов, которые назвала «сонографами». Ими заинтересовались любители птиц, которые увидели в этих аппаратах решение своих проблем.
Когда орнитологи подвергли машинной обработке свои любимые мелодии, они обнаружили все мелкие детали, которые, независимо от того, слышны они или нет, ускользали при использовании предыдущих обозначений. На оси «У» стали видны все перепады частот, прозрачные метки под названием «овертон» над линией главной мелодии показывали тембр. Впервые виртуозность птичьего голоса была выявлена со всеми возможными подробностями.
Учёные смогли отслеживать такие тонкие детали пения, которые было немыслимо обнаружить ранее. Появление звуковой спектроскопии стало настоящей революцией, качественным скачком после медленного продвижения. Это открывало целый мир новых возможностей. Сравнивание и сопоставление сонограмм позволило узнать не только то, как птицы поют, но и как они обучаются своим песням, что они значат, и как различаются местные диалекты птиц. Сегодня орнитологи Корнельской лаборатории используют их для учёта песен ночных птиц и наблюдения за тем, как птицы обмениваются информацией с помощью конкретных сигналов тревоги.
Действительно, сегодня сонографы стали настолько важными приборами в исследованиях орнитологов, что спрашивать их об использовании сонографов уже не принято. Сонографы значительно изменились с момента своего появления в 1950-х годах, расширилась область их применения, они стали быстрее, проще и дешевле, они могут записывать больше звуков или работать в стерео режиме, но никакое новое изобретение так и не смогло их заменить.
Но есть одна малая вещь, которую сонографы не научились делать до сих пор - они не могут помочь орнитологам в идентификации птиц. По картинкам спектрограмы, невозможно узнать знакомые трели. Один независимый исследователь в 1970-х годах пытался печатать небольшие сонограммы рядом с соответствующими видами птиц, но его постигла неудача. Сонограммы пения птиц слишком сложны для человека.
И что получается? Птицы могут сымитировать человеческую речь, а мы не можем повторить их "простое" щебетание.
