av Lin Edwards , Phys.org
(PhysOrg.com) — Man har länge trott att delfiner producerar ljud med hjälp av ”visselpipor”, men en ny analys av en data som samlades in i slutet av 1970-talet har avslöjat att delfiner i stället producerar ljud med hjälp av vävnadsvibrationer, på ett liknande sätt som människor och andra däggdjur använder sig av stämbanden (även kallade stämband) och fåglar använder sig av syrinx.
Forskare vid Århus universitet i Danmark, under ledning av Peter Madsen, analyserade data som samlades in 1977 av forskare som arbetade med US Navy Marine Mammal Program. Forskarna, Sam Ridgeway och Don Carder, studerade en tränad flasknosdelfin (Tursiops truncatus). De spelade in delfinens ljud, som de tolkade som visselpipor, när djuret andades luft och när det andades Heliox, som är en blandning av helium (80 %) och syre (20 %). Heliox tillfördes delfinen via en mask över djurets blåshål. Syftet med att använda Heliox var att ta reda på om delfinernas ljud skulle stiga i tonhöjd i närvaro av helium, vilket den mänskliga rösten gör (eftersom ljudets hastighet i heliox är 1,74 gånger snabbare än i luft).
Vetenskapsmännen på den tiden trodde att delfinernas ljud uppstod genom resonans av luft i deras näshålor. Om det var sant skulle tonhöjden på ljuden förändras när delfinen rörde sig djupare, eftersom det ökade trycket i näsans lufthålor också skulle höja tonhöjden på deras ljud.
Den data som samlades in av flottans team kunde inte analyseras fullt ut eftersom en analys av en enda visselpipa på den tiden skulle ha tagit flera timmar. Nu, med hjälp av digital teknik, kunde Madsens team digitalisera de gamla inspelningarna och använda avancerade dator- och visualiseringsskript för att analysera dem med avseende på övertoner och frekvenser för varje inspelad visselpipa. De fann att ljuden inte ändrade tonhöjd när delfinen andades Heliox.
Dr Madsen sade att resultaten av analysen tyder på att ljuden inte alls gjordes som visselpipor (vilket skulle göras genom att snabbt utstöta luft) utan var resultatet av pneumatiskt inducerade vävnadsvibrationer, och detta skulle förklara varför ljuden inte ändrades i närvaro av Heliox. Han sade att detta är logiskt eftersom användningen av vävnadsvibrationer skulle göra det möjligt för delfinerna att kommunicera mer effektivt på djupet. Madsen och teamet föreslår att de mest sannolika vävnaderna för att producera ljuden är de foniska läpparna i näsans lufthålor. De tror också att tandvalar skulle kunna kommunicera på samma sätt.
Artikeln publiceras i Royal Society’s Biology Letters.
Mer information: Biology Letters, Published online before print September 7, 2011, doi:10.1098/rsbl.2011.0701
Abstract
Delphinids produce tonal whistles shaped by vocal learning for acoustic communication. Till skillnad från landlevande däggdjur drivs delfinidernas ljudproduktion av tryckluft i ett komplext nasalt system. Det är oklart hur grundläggande visselkonturer kan upprätthållas över ett stort intervall av hydrostatiska tryck och luftsäcksvolymer. Två motsatta hypoteser föreslår att tonala ljud uppstår antingen från vävnadsvibrationer eller genom faktisk visselpipsproduktion från virvlar som stabiliseras av resonerande nasala luftvolymer. Här använder vi en tränad flasknosdelfin som visslar i luft och i heliox för att testa dessa hypoteser. Grundfrekvenskonturerna för stereotypa visslingar påverkades inte av den högre ljudhastigheten i heliox. Därför är termen visselpipa en funktionell felbeteckning eftersom delfiner i själva verket inte visslar, utan bildar den grundläggande frekvenskonturen för sina tonala rop genom pneumatiskt inducerade vävnadsvibrationer i likhet med hur stämbanden fungerar hos landlevande däggdjur och syrinx hos fåglar. Denna form av tonala ljudproduktion genom nasala vävnadsvibrationer har troligen utvecklats hos delfinider för att möjliggöra impedansanpassning till vattnet och för att bibehålla tonala signaturkonturer genom förändringar i hydrostatiska tryck, lufttäthet och relativa nasala luftvolymer under dykning.