von Lin Edwards , Phys.org
(PhysOrg.com) — Lange Zeit wurde angenommen, dass Delfine Töne mit Hilfe von „Pfeifen“ erzeugen, aber eine neue Analyse von Daten, die in den späten 1970er Jahren gesammelt wurden, hat ergeben, dass Delfine stattdessen Töne mit Hilfe von Gewebeschwingungen erzeugen, ähnlich wie Menschen und andere Säugetiere Stimmbänder (auch bekannt als Stimmlippen) und Vögel die Syrinx verwenden.
Wissenschaftler der Universität Aarhus in Dänemark analysierten unter der Leitung von Peter Madsen Daten, die 1977 von Wissenschaftlern des US Navy Marine Mammal Program gesammelt worden waren. Die Forscher, Sam Ridgeway und Don Carder, untersuchten einen trainierten Großen Tümmler (Tursiops truncatus). Sie zeichneten die Laute des Delfins auf, die sie als Pfiffe interpretierten, während das Tier Luft atmete und während es Heliox atmete, eine Mischung aus Helium (80 %) und Sauerstoff (20 %). Das Heliox wurde dem Delfin über eine Maske über dem Blasloch des Tieres zugeführt. Ziel der Verwendung von Heliox war es, herauszufinden, ob die Delphinlaute in Gegenwart von Heliox in der Tonhöhe ansteigen würden, so wie es bei der menschlichen Stimme der Fall ist (da die Schallgeschwindigkeit in Heliox 1,74-mal schneller ist als in Luft).
Die Wissenschaftler gingen damals davon aus, dass die Delphinlaute durch die Resonanz der Luft in ihren Nasenhöhlen erzeugt werden. Wenn dies zuträfe, würde sich die Tonhöhe der Geräusche ändern, wenn sich der Delfin tiefer bewegt, da der erhöhte Druck in den Nasenhöhlen auch die Tonhöhe der Geräusche erhöhen würde.
Die vom Navy-Team gesammelten Daten konnten nicht vollständig analysiert werden, da die Analyse eines einzelnen Pfeifens damals mehrere Stunden gedauert hätte. Dank digitaler Technologien konnte Madsens Team die alten Aufnahmen digitalisieren und mit Hilfe fortschrittlicher Computer- und Visualisierungsskripte auf die Obertöne und Frequenzen der einzelnen Pfeiftöne hin analysieren. Sie fanden heraus, dass sich die Tonhöhe nicht änderte, wenn der Delfin Heliox atmete.
Dr. Madsen sagte, die Ergebnisse der Analyse legen nahe, dass die Töne gar nicht als Pfeifen erzeugt wurden (die durch schnelles Ausstoßen von Luft entstehen würden), sondern das Ergebnis von pneumatisch induzierten Gewebeschwingungen waren, was erklären würde, warum sich die Töne in Gegenwart von Heliox nicht änderten. Dies ergebe Sinn, weil die Delfine durch die Gewebeschwingungen in der Tiefe besser kommunizieren könnten. Madsen und sein Team vermuten, dass die wahrscheinlichsten Gewebe für die Erzeugung der Töne die Lippen in den Nasenlöchern sind. Sie glauben auch, dass Zahnwale auf die gleiche Weise kommunizieren könnten.
Die Arbeit wurde in der Zeitschrift Biology Letters der Royal Society veröffentlicht.
Weitere Informationen: Dolphin whistles: a functional misnomer revealed by heliox breathing, Biology Letters, Published online before print September 7, 2011, doi:10.1098/rsbl.2011.0701
Abstract
Delphiniden produzieren tonale Pfiffe, die durch vokales Lernen zur akustischen Kommunikation geformt werden. Im Gegensatz zu terrestrischen Säugetieren wird die Tonerzeugung bei Delphiniden durch Druckluft in einem komplexen Nasensystem angetrieben. Es ist unklar, wie die grundlegenden Pfeifkonturen über einen großen Bereich hydrostatischer Drücke und Luftsackvolumina hinweg beibehalten werden können. Zwei gegensätzliche Hypothesen besagen, dass tonale Klänge entweder durch Gewebeschwingungen oder durch die eigentliche Pfeifenproduktion aus Wirbeln entstehen, die durch resonierende Nasenluftvolumen stabilisiert werden. Hier verwenden wir einen trainierten Großen Tümmler, der in Luft und in Heliox pfeift, um diese Hypothesen zu testen. Die Grundfrequenzkonturen stereotyper Pfiffe wurden durch die höhere Schallgeschwindigkeit in Heliox nicht beeinflusst. Der Begriff „Pfeifen“ ist daher eine funktionelle Fehlbezeichnung, da Delphine nicht pfeifen, sondern die Grundfrequenzkontur ihrer tonalen Rufe durch pneumatisch induzierte Gewebeschwingungen bilden, die der Funktionsweise der Stimmlippen bei Landsäugetieren und der Syrinx bei Vögeln entsprechen. Diese Form der Tonerzeugung durch nasale Gewebeschwingungen hat sich bei Delphiniden wahrscheinlich entwickelt, um eine Impedanzanpassung an das Wasser zu ermöglichen und die Konturen der Tonsignatur bei Änderungen des hydrostatischen Drucks, der Luftdichte und des relativen nasalen Luftvolumens während des Tauchens beizubehalten.