door Lin Edwards , Phys.org
(PhysOrg.com) — Lange tijd is gedacht dat dolfijnen geluiden voortbrengen door middel van “fluitjes”, maar uit een nieuwe analyse van gegevens die eind jaren zeventig zijn verzameld, is gebleken dat dolfijnen in plaats daarvan geluiden voortbrengen door middel van weefseltrillingen, op een vergelijkbare manier als waarop mensen en andere zoogdieren stembanden (ook wel vocale plooien genoemd) gebruiken en vogels de syrinx gebruiken.
Wetenschappers van de Universiteit van Aarhus in Denemarken, onder leiding van Peter Madsen, analyseerden gegevens die in 1977 waren verzameld door wetenschappers die werkten met het US Navy Marine Mammal Program. De onderzoekers, Sam Ridgeway en Don Carder, bestudeerden een getrainde tuimelaardolfijn (Tursiops truncatus). Zij registreerden de geluiden van de dolfijn, die zij interpreteerden als fluitjes, terwijl het dier lucht ademde en terwijl het Heliox ademde, wat een mengsel is van helium (80%) en zuurstof (20%). De Heliox werd aan de dolfijn toegediend via een masker over het blaasgat van het dier. Het doel van het gebruik van Heliox was uit te vinden of de geluiden van de dolfijn in de aanwezigheid van helium in toonhoogte zouden toenemen, zoals de menselijke stem dat doet (aangezien de geluidssnelheid in heliox 1,74 keer sneller is dan in lucht).
De wetenschappers in die tijd dachten dat de dolfijngeluiden werden gemaakt door resonantie van lucht in hun neusholten. Als dat waar was, zou de toonhoogte van de geluiden veranderen als de dolfijn zich dieper bewoog, omdat de verhoogde druk in de neusholten ook de toonhoogte van hun geluiden zou verhogen.
De door het marineteam verzamelde gegevens konden niet volledig worden geanalyseerd, omdat in die tijd een analyse van een enkel fluitje enkele uren zou hebben gekost. Nu, met het voordeel van digitale technologieën, was Madsens team in staat de oude opnamen te digitaliseren en geavanceerde computer- en visualisatiescripts te gebruiken om ze te analyseren op de harmonischen en frequenties van elk opgenomen fluitsignaal. Zij ontdekten dat de geluiden niet van toonhoogte veranderden wanneer de dolfijn Heliox ademde.
Dr. Madsen zei dat de resultaten van de analyse suggereren dat de geluiden helemaal niet als fluitjes werden gemaakt (die zouden worden gemaakt door snel lucht uit te stoten) maar het resultaat waren van pneumatisch geïnduceerde weefseltrillingen, en dit zou verklaren waarom de geluiden niet veranderden in de aanwezigheid van Heliox. Hij zei dat dit logisch is omdat het gebruik van weefseltrillingen de dolfijnen in staat zou stellen effectiever op diepte te communiceren. Madsen en het team suggereren dat de meest waarschijnlijke weefsels voor het produceren van de geluiden de fonische lippen in de neusluchtholten zijn. Zij denken ook dat tandwalvissen op dezelfde manier zouden kunnen communiceren.
Het artikel is gepubliceerd in de Royal Society’s Biology Letters.
Meer informatie: 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
Delphinids produceren tonale fluittonen gevormd door vocaal leren voor akoestische communicatie. In tegenstelling tot terrestrische zoogdieren, wordt de geluidsproductie bij dolfijnachtigen aangedreven door luchtdruk in een complex nasaal systeem. Het is onduidelijk hoe fundamentele fluitcontouren kunnen worden gehandhaafd over een groot bereik van hydrostatische drukken en luchtzakvolumes. Twee tegengestelde hypotheses stellen dat tonale klanken ofwel voortkomen uit weefseltrillingen of door eigenlijke fluittoonproductie van wervelingen die gestabiliseerd worden door resonerende nasale luchtvolumes. Hier gebruiken we een getrainde tuimelaardolfijn die in lucht en in heliox fluit om deze hypotheses te testen. De fundamentele frequentie contouren van stereotype fluittonen werden niet beïnvloed door de hogere geluidssnelheid in heliox. Daarom is de term fluit een functionele verkeerde benaming, aangezien dolfijnen eigenlijk niet fluiten, maar de fundamentele frequentiecontour van hun tonale roepen vormen door pneumatisch geïnduceerde weefseltrillingen analoog aan de werking van de vocale plooien bij landzoogdieren en de syrinx bij vogels. Deze vorm van tonale geluidsproductie door nasale weefseltrillingen is waarschijnlijk geëvolueerd bij dolfijnen om impedantie-aanpassing aan het water mogelijk te maken, en om tonale signatuurcontouren te handhaven bij veranderingen in hydrostatische druk, luchtdichtheid en relatieve nasale luchtvolumes tijdens het duiken.