Vokalizace velryb -Whale vocalization
Velryby používají různé zvuky pro komunikaci a pocity. Mechanismy používané k produkci zvuku se u jednotlivých čeledí kytovců liší . Mořští savci , včetně velryb, delfínů a sviňuch , jsou mnohem více závislí na zvuku než suchozemští savci kvůli omezené účinnosti jiných smyslů ve vodě. Zrak je pro mořské savce méně účinný kvůli částicovému způsobu, jakým oceán rozptyluje světlo . Čich je také omezený, protože molekuly difundují pomaleji ve vodě než ve vzduchu, takže čich je méně účinný. Nicméně rychlost zvukuje zhruba čtyřikrát větší ve vodě než v atmosféře na hladině moře . Vzhledem k tomu, že mořští savci jsou při komunikaci a krmení tak závislí na sluchu, ekologové a cetologové se obávají, že jsou poškozováni zvýšeným okolním hlukem ve světových oceánech způsobeným loděmi , sonarem a mořskými seismickými průzkumy.
Slovo „ píseň “ se používá k popisu vzoru pravidelných a předvídatelných zvuků, které vydávají některé druhy velryb, zejména keporkak . Toto je zahrnuto s hudbou nebo ve srovnání s hudbou a samci keporkaků byli popsáni jako „odvážní skladatelé “ písní, které jsou „nápadně podobné“ lidským hudebním tradicím. Bylo navrženo, že písně keporkaků sdělují samčí kondici samicím velryb. Zvuky kliknutí vydávané vorvaněmi a delfíny nejsou striktně písněmi, ale cvakací sekvence byly navrženy jako individualizované rytmické sekvence, které sdělují identitu jedné velryby ostatním velrybám v její skupině. Tyto klikací sekvence údajně umožňují skupinám koordinovat činnosti při hledání potravy.
Produkce zvuku
Lidé produkují znělé zvuky průchodem vzduchu hrtanem . Když se v hrtanu přiblíží hlasivky k sobě, procházející vzduch je přinutí se střídavě zavírat a otevírat, čímž se kontinuální proud vzduchu rozdělí na diskrétní pulsy vzduchu, které jsou slyšet jako vibrace. Tato vibrace je dále upravována řečovými orgány v dutině ústní a nosní a vytváří zvuky, které se používají v lidské řeči .
Produkce zvuku kytovců se od tohoto mechanismu výrazně liší. Přesný mechanismus se liší ve dvou hlavních podřádech kytovců: Odontoceti ( ozubené velryby , včetně delfínů) a Mysticeti ( velryby baleen , včetně největších velryb, jako je modrá velryba ).
Velryby Odontocete
Odontocetes produkují rychlé výbuchy vysokofrekvenčních kliknutí, o kterých se předpokládá, že jsou primárně pro echolokaci . Specializované orgány v odontocétě produkují soubory cvakání a bzučení o frekvencích od 0,2 do 150 kHz, aby získaly zvukové informace o svém prostředí. Pro echolokaci vzdálenosti se používají nižší frekvence, protože kratší vlnové délky se pod vodou nedostanou tak daleko jako delší vlnové délky. Vyšší frekvence jsou účinnější na kratší vzdálenosti a mohou odhalit podrobnější informace o cíli. Ozvěny kliknutí předávají nejen vzdálenost k cíli, ale také velikost, tvar, rychlost a vektor jeho pohybu. Echolokace navíc umožňuje odontocétě snadno rozeznat rozdíl mezi předměty, které se liší materiálovým složením, i když jsou vizuálně identické, podle jejich různé hustoty. Zdá se také, že jedinci jsou schopni izolovat své vlastní ozvěny během krmení lusku bez interference s echolokacemi ostatních členů lusku.
Píšťalky se používají ke komunikaci a čtyř- až šestiměsíčním telatům se vyvinou jedinečné zvuky, které po celý život používají nejčastěji. Takové "podpisové píšťalky" jsou pro jednotlivce charakteristické a mohou sloužit jako forma identifikace mezi ostatními odontocety. Ačkoli velký lusk delfínů bude produkovat širokou škálu různých zvuků, o významu zvuku je známo jen velmi málo. Frankel cituje jednoho výzkumníka, který říká, že poslouchat školu odontocetů je jako poslouchat skupinu dětí na školním hřišti.
Mnohonásobné zvuky, které odontocetes vydávají, jsou produkovány průchodem vzduchu strukturou v hlavě nazývanou fonické rty . Struktura je analogická lidské nosní dutině, ale fonické rty působí podobně jako lidské hlasivky , které se u lidí nacházejí v hrtanu . Když vzduch prochází tímto úzkým průchodem, jsou membrány fonických rtů nasávány k sobě, což způsobuje vibraci okolní tkáně. Tyto vibrace lze, stejně jako vibrace v lidském hrtanu, vědomě ovládat s velkou citlivostí. Vibrace procházejí tkání hlavy k melounu , který tvaruje a směruje zvuk do paprsku zvuku užitečného při echolokaci. Každá ozubená velryba kromě vorvaně má dvě sady fonických rtů a je tak schopna vydávat dva zvuky nezávisle. Jakmile vzduch projde fonickými rty, dostane se do vestibulárního vaku . Odtud může být vzduch recyklován zpět do spodní části nosního komplexu, připraven k opětovnému použití pro tvorbu zvuku, nebo může být vyveden ven dmychadlem.
Francouzský název pro fonické rty, museau de singe , se doslovně překládá jako „opičí tlama“, které se má podobat fonická struktura rtu. Nová kraniální analýza využívající počítačovou axiální a jednofotonovou emisní počítačovou tomografii v roce 2004 ukázala, alespoň v případě delfínů skákavých , že vzduch může být do nosního komplexu přiváděn z plic palatofaryngeálním svěračem, což umožňuje pokračování procesu tvorby zvuku tak dlouho, dokud je delfín schopen zadržet dech.
Mysticite velryby
Baleen velryby (formálně nazývané mysticetes) nemají fonickou strukturu rtů. Místo toho mají hrtan, který, jak se zdá, hraje roli při produkci zvuku, ale postrádá hlasivky a vědci si nejsou jisti přesným mechanismem. Tento proces však nemůže být zcela analogický s lidmi, protože velryby nemusí vydechovat, aby vydaly zvuk. Je pravděpodobné, že za tímto účelem recyklují vzduch kolem těla. K vytvoření zvuků mohou být také použity lebeční dutiny, ale opět si vědci v současné době nejsou jisti jak.
Vokální plasticita a akustické chování
Na celém světě existuje nejméně devět samostatných akustických populací modré velryby. Za posledních 50 let změnily modré velryby způsob, jakým zpívají. Frekvence hovorů se postupně snižuje. Například australské trpasličí modré velryby snižují svou průměrnou frekvenci volání na přibližně 0,35 Hz/rok.
Migrační vzorce modrých velryb zůstávají nejasné. Zdá se, že některé populace pobývají v některých letech na stanovištích s celoročně vysokou produktivitou, zatímco jiné podstupují dlouhé migrace do potravních oblastí ve vysokých zeměpisných šířkách, ale rozsah migrací a složky populací, které je podnikají, jsou málo známé.
Hladiny zvuku
Frekvence zvuků plejtváků se pohybuje od 10 Hz do 31 kHz. Seznam typických úrovní je uveden v tabulce níže.
| Zdroj | Úroveň širokopásmového zdroje (dB re 1 Pa na 1 m) |
|---|---|
| Plejtvák sténá | 155–186 |
| Modrá velryba sténá | 155–188 |
| Šedá velryba sténá | 142–185 |
| Bowhead velryba tóny, sténání a píseň | 128–189 |
Účel zvuků vytvořených velrybou
Zatímco se předpokládá, že komplexní zvuky keporkaků (a některých modrých velryb) se primárně používají při sexuálním výběru , existují jednodušší zvuky, které vytvářejí jiné druhy velryb, které mají alternativní použití a používají se po celý rok. Pozorovatelé velryb sledovali, jak velryby zvedají svá mláďata k hladině hravým pohybem a přitom vydávají zvuk, který připomíná vrkání u lidí. Tento zvuk podobný vrkání, který vydávají velryby, se zdá být navržen tak, aby uvolnil jejich mláďata, a je jedním z několika zřetelných každodenních zvuků, které velryby vydávají. Na rozdíl od některých ryb, jako jsou žraloci a delfíni, zubatá velryba nemá čich, což způsobuje, že se silně spoléhá na echolokaci, a to jak při lovu kořisti, tak při plavbě oceánem ve tmě. To vyžaduje, aby velryby produkovaly hluk po celý rok, aby bylo zajištěno, že budou schopny se pohybovat kolem jakýchkoli překážek, kterým mohou čelit, jako jsou potopené lodě nebo jiná zvířata.
Bylo také prokázáno, že velryby jsou extrémně sociální tvorové. Zvuky, které se vydávají po celý rok (hlavní zvuky jsou pískání, cvakání a pulzní volání), se používají ke komunikaci s ostatními členy jejich modulu. Každý zvuk, který velryba vydá, může znamenat něco jiného. Cvakání, které velryby vydávají, se používají k navigaci.
Otázku, zda velryby někdy zpívají čistě pro estetický požitek, osobní uspokojení nebo ‚pro umění‘, někteří považují za „netestovatelnou otázku“.
Píseň keporkaků
Dvě skupiny velryb, keporkak a poddruh modré velryby nalezené v Indickém oceánu , jsou známé tím, že produkují řadu opakujících se zvuků na různých frekvencích známých jako velrybí píseň. Mořský biolog Philip Clapham popisuje píseň jako „pravděpodobně nejsložitější v živočišné říši“.
Samci keporkaků provádějí tyto vokalizace často během období páření, a tak se věří, že účelem písní je pomoci při výběru partnera.
Zájem o velrybí píseň vzbudili výzkumníci Roger Payne a Scott McVay poté, co je na písně upozornil Bermuďan jménem Frank Watlington, který pracoval pro americkou vládu na stanici SOFAR a poslouchal ruské ponorky s podvodními hydrofony u pobřeží ostrov. Payne vydal nejprodávanější Songs of the Humpback Whale v roce 1970 a velrybí písně rychle začlenila do lidské hudby mimo jiné zpěvačka Judy Collinsová .
Písně mají výraznou hierarchickou strukturu. Základní jednotky písně (někdy volně nazývané „ noty “) jsou jednotlivé nepřerušované emise zvuku, které trvají až několik sekund. Tyto zvuky se liší frekvencí od 20 Hz do 24 kHz (typický rozsah lidského sluchu je 20 Hz až 20 kHz). Jednotky mohou být frekvenčně modulované (tj. výška zvuku může během tónu stoupat, klesat nebo zůstat stejná) nebo amplitudově modulovat (zvýšit nebo ztišit). Úprava šířky pásma na spektrogramové reprezentaci skladby však odhaluje v podstatě pulzní povahu zvuků FM.
Soubor čtyř nebo šesti jednotek je známý jako dílčí fráze , trvající možná deset sekund (viz také fráze (hudba) ). Soubor dvou dílčích frází je fráze. Velryba obvykle opakuje stejnou frázi znovu a znovu po dobu dvou až čtyř minut. Toto je známé jako téma. Sbírka témat je známá jako píseň. Velrybí píseň bude trvat až 30 minut a bude se opakovat znovu a znovu v průběhu hodin nebo dokonce dnů. Tato " ruská panenka " hierarchie zvuků naznačuje syntaktickou strukturu, která je ve své složitosti více podobná lidské než jiné formy zvířecí komunikace, jako jsou ptačí zpěvy, které mají pouze lineární strukturu.
Všechny velryby v oblasti zpívají prakticky stejnou píseň v jakémkoli okamžiku a píseň se neustále a pomalu vyvíjí v průběhu času. Například v průběhu měsíce se určitá jednotka, která začala jako vzestupný pohyb (se zvyšující se frekvencí), mohla pomalu zploštit, aby se stala konstantní notou. Další jednotka může být stále hlasitější. Tempo evoluce velrybího zpěvu se také mění – v některých letech se může píseň měnit poměrně rychle, zatímco v jiných letech lze zaznamenat jen malé odchylky.
Velryby obývající stejné zeměpisné oblasti (které mohou být velké jako celé oceánské pánve) mají tendenci zpívat podobné písně, jen s nepatrnými odchylkami. Velryby z nepřekrývajících se oblastí zpívají úplně jiné písně.
Jak se píseň vyvíjí, zdá se, že staré vzory nejsou znovu navštěvovány. Analýza 19 let velrybích písní zjistila, že i když bylo možné zaznamenat obecné vzorce v písni, stejná kombinace se nikdy neopakovala.
Keporkaci mohou také vydávat samostatné zvuky, které netvoří součást písně, zejména během námluv. A konečně, keporkaci vydávají třetí třídu zvuků zvanou krmení. Jedná se o dlouhý zvuk (trvání 5 až 10 s) téměř konstantní frekvence. Keporkaci se obecně krmí kooperativně tak, že se shromažďují ve skupinách, plavou pod hejny ryb a všichni se společně vrhají svisle nahoru přes ryby a ven z vody. Před těmito výpady velryby volají potravu. Přesný účel hovoru není znám.
Někteří vědci navrhli, že písně keporkaků mohou sloužit echolokačním účelům, ale toto bylo předmětem nesouhlasu.
Jiné zvuky velryb
Zjistilo se také, že keporkaci vydávají řadu dalších společenských zvuků pro komunikaci, jako je „bručení“, „sténání“, „mrskání“, „frkání“ a „štěkání“.
V roce 2009 vědci zjistili, že zpěv modré velryby se od 60. let prohlubuje ve své tónové frekvenci. Zatímco hlukové znečištění od poloviny 20. století zvýšilo okolní hluk oceánů o více než 12 decibelů, výzkumník Mark McDonald naznačil, že vyšší tóny by se daly očekávat, kdyby se velryby snažily slyšet.
Bylo pozorováno, že kosatky produkují hovory na dlouhé vzdálenosti, které jsou stereotypní, a vysokofrekvenční přenosy na vzdálenosti 10–16 km (6,2–9,9 mil), stejně jako hovory na krátké vzdálenosti, které mohou cestovat na vzdálenosti 5–9 km (3,1–5,6 mil). . Hlášení krátkého dosahu jsou hlášena během společenských a odpočinkových období, zatímco hovory na dlouhé vzdálenosti jsou častěji hlášeny během shánění potravy a krmení.
Většina ostatních velryb a delfínů produkuje zvuky různého stupně složitosti. Obzvláště zajímavá je Beluga ("mořský kanárek"), která produkuje nesmírné množství pískání, cvakání a pulzů.
Výzkum vokalizace velryb
Dříve se předpokládalo, že většina velryb vydává zvuky o frekvenci 15–20 hertzů . Nicméně tým mořských biologů , vedený Mary Ann Daher z Woods Hole Oceanographic Institution , v New Scientist v prosinci 2004 uvedl, že sledovali velrybu v severním Pacifiku po dobu 12 let, která „zpívala“ na 52 Hz . Vědci nebyli schopni tento jev vysvětlit. 52 Hz je velmi tichý zvuk, je slyšitelný lidským uchem jako tiché sténání. Neočekávalo se, že by tato velryba byla novým druhem, spíše tato velryba naznačovala, že v současnosti známý druh má potenciálně mnohem širší hlasový rozsah, než se dříve předpokládalo. Ve vědecké komunitě panuje neshoda ohledně jedinečnosti vokalizace velryby a toho, zda je členem hybridní velryby, jako jsou dobře zdokumentovaní hybridi modré a ploutvové.
Lidská interakce
Výzkumníci používají hydrofony (často přizpůsobené jejich původnímu vojenskému použití při sledování ponorek), aby zjistili přesné místo původu velrybích zvuků. Jejich metody jim také umožňují zjistit, jak daleko se zvuk šíří oceánem. Výzkum Dr. Christophera Clarka z Cornell University provedený s využitím vojenských dat ukázal, že velrybí zvuky se šíří tisíce kilometrů. Kromě poskytování informací o produkci písní umožňují data výzkumníkům sledovat migrační cestu velryb po celou dobu „zpěvu“ (páření). Důležitým zjištěním je, že velryby v procesu zvaném Lombardův efekt upravují svou píseň tak, aby kompenzovala znečištění pozadím . Kromě toho existují důkazy, že modré velryby přestanou produkovat potravní volání D, jakmile je aktivován sonar se střední frekvencí, i když frekvenční rozsah sonaru (1–8 kHz) daleko přesahuje jejich rozsah produkce zvuku (25–100 Hz).
Před zavedením produkce lidského hluku Clark říká, že zvuky se mohly šířit přímo z jedné strany oceánu na druhou, což souhlasí s třicet let starým konceptem obviňujícím rozsáhlou lodní dopravu. Jeho výzkum ukazuje, že okolní hluk z lodí se každou dekádou zdvojnásobuje. To má za následek snížení rozsahu, ve kterém lze slyšet zvuky velryb. Ekologové se obávají, že taková aktivita na lodi zvířata nepřiměřeně stresuje a ztěžuje hledání partnera.
V posledním desetiletí bylo vyvinuto mnoho účinných automatizovaných metod, jako je zpracování signálů, dolování dat a techniky strojového učení, aby bylo možné detekovat a klasifikovat vokalizace velryb.
Média
Vybraná diskografie
- Songs of the Humpback Whale (SWR 118) byl původně vydán v roce 1970 u CRM Records z nahrávek Rogera Payna , Franka Watlingtona a dalších. LP bylo později znovu vydáno Capitol Records , publikované ve flexibilním formátu v časopise National Geographic Society, Volume 155, Number 1, v lednu 1979, znovu vydáno Living Music/Windham Hill/BMG Records na CD v roce 1992, a remasterované na CD BGO-Beat Goes On v roce 2001.
- Deep Voices: The Second Whale Record (Capitol/EMI Records 0777 7 11598 1 0) byl vydán na LP v roce 1977 z dodatečných nahrávek Rogera Payna a znovu vydán na CD v roce 1995 u Living Music/Windham Hill/BMG Records. Zahrnuje nahrávky humpoláků, blues a práv.
- Northern Whales (MGE 19) vydala Music Gallery Editions z nahrávek vytvořených Pierrem Ouelletem, Johnem Fordem a dalšími přidruženými k Interspecies Music and Communication Research . Zahrnuje nahrávky bělug, narvalů, kosatek a tuleňů vousatých.
- Sounds of the Earth: Humpback Whales (Oreade Music) vyšlo na CD v roce 1999.
- Rapture of the Deep: Humpback Whale Singing (Compass Recordings) vyšlo na CD v roce 2001.
- Songlines: Songs of the East Australian Keporkaků. vyšlo v roce 2009.
Dějiny
Velrybářský kapitán Wm. H. Kelly byl první osobou, o které bylo známo, že rozpoznal velrybí zpěv, když byl v roce 1881 na brigádě Eliza v Japonském moři .
Viz také
Reference
Obecné odkazy
- Píseň osamělé velryby zůstává záhadou , New Scientist , číslo vydání 2477, 11. prosince 2004
- Frazer, LN & Mercado. E. III. (2000). „Model sonaru pro píseň keporkaků“ . IEEE Journal of Oceanic Engineering . 25 (1): 160–182. Bibcode : 2000IJOE...25..160F . doi : 10.1109/48.820748 . S2CID 44297027 .
- Helweg, DA, Frankel, AS, Mobley Jr, JR a Herman, LM , „Humpback whale song: our current chápání“ v Marine Mammal Sensory Systems , JA Thomas, RA Kastelein a AY Supin, Eds. New York: Plénum, 1992, s. 459–483.
- Při hledání zdrojů impulsního zvuku v odontocétech od Teda Cranforda ve Sluchu velryb a delfínů (W. Lu, A. Popper a R. Fays eds.). Springer-Verlag (2000).
- Progresivní změny ve zpěvu keporkaků ( Megaptera novaeangliae ): podrobná analýza dvou ročních období na Havaji od KBPayna, P. Tyacka a RS Payna v Komunikaci a chování velryb . Westview Press (1983)
- „Rozplétání písně velryb“ . Zprávy BBC . 28. února 2005.
externí odkazy
- Voices in the Sea obsahuje zvuky velryb a delfínů a interpretační videa
- Program výzkumu bioakustiky Cornell University
- Right Whale Listening Network , projekt výše uvedeného programu bioakustiky v Cornell
- Whale Songs at the Avant Garde Project obsahuje soubory FLAC vytvořené z vysoce kvalitních přepisů LP.
- Perspectives in Ocean Science Listening to Whales, John Hildebrand, Scripps Institution of Oceanography
- British Library Sound Archive obsahuje více než 150 000 nahrávek zvuků zvířat a přírodních atmosfér z celého světa.
- Songlines: Songs of the East Australian Keporkaků.
- Záznam „spirálovitého trylku“ tuleňe vousatého, jedné z nejfenomenálních vokalizací podvodního království
- Databáze zvuků mořských savců Watkins, oceánografický institut Woods Hole a New Bedford Whaling Museum