Velryby hrbaté jsou známé svými písněmi
Velrybí píseň je zvuk vydávaný velrybami ke komunikaci. Slovo „píseň“ se používá zejména k popisu vzorce pravidelných a předvídatelných zvuků vydávaných některými druhy velryb (zejména keporkakem) způsobem, který připomíná lidský zpěv.
Mechanismy používané k vytváření zvuku se u jednotlivých čeledí kytovců liší. Mořští savci, jako jsou velryby, delfíni a sviňuchy, jsou při komunikaci a vnímání mnohem více závislí na zvuku než suchozemští savci (vyjma člověka), protože jiné smysly mají ve vodě omezenou účinnost. Zrak je u mořských savců omezený kvůli způsobu, jakým voda absorbuje světlo. Omezený je také pach, protože molekuly se ve vodě šíří pomaleji než vzduch, což způsobuje, že pach je méně účinný. Kromě toho je rychlost zvuku ve vodě zhruba čtyřikrát vyšší než v atmosféře na úrovni moře. Protože mořští savci jsou při komunikaci a krmení tak závislí na sluchu, ekologové a cetologové se obávají, že jim škodí zvýšený okolní hluk ve světových oceánech způsobený loděmi a mořskými seizmickými průzkumy.
Lidé vydávají zvuk tím, že vydechují vzduch hrtanem. Hlasivky v hrtanu se podle potřeby otevírají a zavírají, aby se proud vzduchu oddělil do oddělených vzduchových kapes. Tyto kapsy jsou tvarovány hrdlem, jazykem a rty do požadovaného zvuku.
Výrazně se od tohoto mechanismu liší tvorba zvuku kytovců. Přesný mechanismus se liší ve dvou hlavních podřádech kytovců: Odontoceti (zubaté velryby – včetně delfínů) a Mysticeti (plejtvákovci – včetně největších velryb, jako je Modrá velryba).
Produkce zvuku zubaté velryby
Idealizovaná hlava delfína znázorňující oblasti zapojené do zvukové produkce. Tento snímek byl překreslen z Cranford (2000).
Zubaté velryby nevydávají dlouhé, nízkofrekvenční zvuky známé jako velrybí píseň. Místo toho vydávají rychlé výbuchy vysokofrekvenčního cvakání a pískání. Jednotlivé cvakání se obvykle používá pro echolokaci, zatímco sbírky cvakání a píšťal se používají pro komunikaci. I když velká hejna delfínů vytvoří opravdovou kakofonii různých zvuků, o významu zvuku se ví jen velmi málo. Frankell cituje jednoho výzkumníka, který charakterizuje naslouchání takové škole jako naslouchání skupině dětí na hřišti.
Samotné mnohočetné zvuky vznikají tak, že vzduch prochází strukturou v hlavě, která se podobá lidskému nosnímu průchodu zvanému fonické rty. Jak vzduch prochází tímto úzkým průchodem, membrány fonických rtů jsou nasávány k sobě, což způsobuje vibrace okolní tkáně. Tyto vibrace mohou být, stejně jako vibrace v lidském hrtanu, vědomě řízeny s velkou citlivostí. Vibrace procházejí tkání hlavy k melounu, který formuje a směruje zvuk do paprsku zvuku pro echolokaci. Každá zubatá velryba kromě vorvaně má dva páry fonických rtů a je tak schopna vydávat dva zvuky nezávisle. Jakmile vzduch prochází fonickými rty, vstupuje do vestibulárního vaku. Odtud může být vzduch recyklován zpět do spodní části nosního komplexu, připraven k opětovnému použití pro tvorbu zvuku, nebo procházet ven dýchacím otvorem.
Francouzský název pro fonetické rty – museau de singe – se překládá na „opičí rty“, kterým se má podobat struktura fonických rtů. Nová analýza lebky pomocí počítačové tomografie axiální a jednofotonové emise v roce 2004 ukázala, že přinejmenším v případě delfínů skákavých může být do nosního komplexu přiváděn vzduch z plic palatopharyngeálním svěračem, což umožňuje proces tvorby zvuku pokračovat tak dlouho, dokud je delfín schopen zadržet dech .
Baleen velrybí zvuk produkce
Plejtváci bělohlaví nemají strukturu zvukových rtů. Místo toho mají hrtan, který zřejmě hraje roli při produkci zvuku, ale chybí mu hlasivky a vědci si stále nejsou jisti přesným mechanismem. Tento proces však nemůže být zcela analogický s člověkem, protože velryby nemusí vydechovat, aby vydávaly zvuk. Je pravděpodobné, že za tímto účelem recyklují vzduch kolem těla. K vytváření zvuků mohou být použity i lebeční dutiny, ale opět není v současné době jasné jak.
Účel zvuků vytvořených velrybami
Zatímco složité a strašidelné zvuky velryby hrbaté (a některých modrých velryb) jsou považovány za primárně používané v pohlavním výběru (viz oddíl níže), jednodušší zvuky jiných velryb mají celoroční využití. Zatímco zubatí delfíni (včetně Orca) jsou schopni využít echolokace (v podstatě vyzařování ultrazvukových paprsků zvukových vln) k velmi přesnému zjištění velikosti a povahy objektů, plejtváci tuto schopnost nemají. Dále, na rozdíl od některých ryb, jako jsou žraloci, není čich velryb příliš vyvinutý. Vzhledem ke špatné viditelnosti vodních prostředí a skutečnosti, že zvuk se ve vodě tak dobře šíří, hrají při navigaci takových velryb roli zvuky slyšitelné člověkem. Například hloubka vody nebo existence velké překážky před nimi mohou být detekovány hlasitými zvuky vydávanými plejtváky.
Píseň velryby hrbaté
Spektrogram písně Humpback Whale,— Přehrát audio (formát OGG, 57 kB)
Dvě skupiny velryb, velryba hrbatá a poddruh velryby modré nalezený
v Indickém oceánu, jsou známé tím, že vydávají opakující se zvuky v různých frekvencích známé jako velrybí píseň. Mořský biolog Philip Clapham popisuje píseň jako „pravděpodobně nejsložitější [písně] v živočišné říši“.
Samci velryb hrbatých provádějí tyto vokalizace pouze v období páření, a tak se předpokládá, že účelem písní je podpora pohlavního výběru. Zda jsou písně soutěžním chováním mezi samci, kteří hledají stejného partnera, prostředkem k vymezení teritoria nebo „flirtujícím“ chováním od samce k samici, není známo a předmětem probíhajícího výzkumu. Samci byli pozorováni, jak zpívají, zatímco současně působí jako „doprovodná“ velryba v bezprostřední blízkosti samice. Zpěv byl také zaznamenán v soutěžních skupinách velryb, které se skládají z jedné samice a více samců.
Zájem o velrybí píseň vzbudili výzkumníci Roger Payne a Scott McVay, kteří písně analyzovali v roce 1971. Písně sledují odlišnou hierarchickou strukturu. Základními jednotkami písně (někdy volně nazývanými „noty“) jsou jednotlivé nepřerušované emise zvuku, které trvají až několik sekund. Tyto zvuky se liší frekvencí od 20 Hz do 10 kHz (typický rozsah lidského sluchu je 20 Hz až 20 kHz). Jednotky mohou být frekvenčně modulované (tj. výška zvuku může během noty stoupat, klesat nebo zůstat stejná) nebo amplitudově modulované (být hlasitější nebo tišší). Úprava šířky pásma na spektrogramové reprezentaci písně však odhaluje v podstatě pulzující povahu zvuků FM.
Sbírka čtyř nebo šesti jednotek je známá jako dílčí fráze, která trvá možná deset sekund (viz také fráze (hudba)). Sbírka dvou dílčích frází je fráze. Velryba obvykle opakuje stejnou frázi znovu a znovu po dobu dvou až čtyř minut. To je známé jako téma. Sbírka témat je známá jako píseň. Velryba opakuje stejnou píseň, která trvá asi 30 minut, znovu a znovu v průběhu hodin nebo dokonce dnů. Tato hierarchie zvuků „ruské panenky“ zaujala představivost vědců.
Všechny velryby v oblasti zpívají prakticky stejnou píseň v jakémkoli okamžiku a píseň se v průběhu času neustále a pomalu vyvíjí. Například v průběhu měsíce se určitá jednotka, která začala jako „upsweep“ (zvyšující se frekvence), může pomalu zploštit, aby se stala konstantním tónem. Jiná jednotka může být stále hlasitější. Tempo vývoje velrybí písně se také mění – některé roky se může píseň měnit poměrně rychle, zatímco v jiných letech může být zaznamenána jen malá odchylka.
Idealizované schéma písně velryby hrbaté.Redrawn from Payne, et al. (1983)
Velryby obývající stejné zeměpisné oblasti (které mohou být velké jako celé oceánské pánve) mají tendenci zpívat podobné písně, jen s malými odchylkami. Velryby z nepřekrývajících se oblastí zpívají zcela jiné písně.
Jak se píseň vyvíjí, zdá se, že staré vzorce se neopakují. Analýza 19 let velrybích písní zjistila, že i když obecné vzorce v písni lze zpozorovat, stejné kombinace se nikdy neopakují.
Velryby hrbaté mohou také vydávat samostatné zvuky, které netvoří součást písně, zejména během namlouvacích rituálů. A konečně, velryby hrbaté vydávají třetí třídu zvuku zvanou krmení. Jedná se o dlouhý zvuk (5 až 10 s trvání) s téměř konstantní frekvencí. Velryby hrbaté se obvykle živí kooperativně tím, že se shromažďují ve skupinách, plavou pod hejny ryb a všichni se společně vrhají vzhůru vertikálně přes ryby a ven z vody. Před těmito výpady velryby vydávají své krmení. Přesný účel volání není znám, ale výzkumy naznačují, že ryby vědí, co znamená. Když jim byl zvuk přehrán, skupina sleďů reagovala na zvuk tím, že se vzdálila od volání, i když žádná velryba nebyla přítomna.
Někteří vědci navrhli, že keporkak velrybí píseň může sloužit echolokační účel, ale byl předmětem neshody.
Většina plejtváků vydává zvuky o frekvenci 15-20 hertzů. Nicméně mořští biologové z Oceánografického institutu Woods Hole v prosinci 2004 v časopise New Scientist uvedli, že v severním Pacifiku sledovali 12 let velrybu, která „zpívala“ o frekvenci 52 Hz. Vědci v současné době nejsou schopni vysvětlit tento dramatický rozdíl od normy, nicméně jsou si jisti, že velryba je plejtvák a je krajně nepravděpodobné, že by se jednalo o nový druh, což naznačuje, že v současné době známé druhy mohou mít širší hlasový rozsah, než se dříve myslelo.
Většina ostatních velryb a delfínů vydává zvuky různého stupně složitosti. Zvláště zajímavá je Beluga („mořský kanár“), která produkuje nesmírnou škálu píšťalek, cvakání a pulsů.
Voyager Golden Records přenesl velrybí písně do vesmíru s dalšími zvuky reprezentujícími planetu Zemi.
I když někteří pozorovatelé naznačují, že na zpěvy velryb bylo kladeno nepatřičné okouzlení jen proto, že zvířata jsou pod mořem, většina vědců zabývajících se mořskými savci se domnívá, že zvuk hraje obzvláště důležitou roli ve vývoji a blahu kytovců. Lze namítnout, že ti, kdo jsou proti lovu velryb, toto chování antropomorfizovali ve snaze podpořit své argumenty. Naopak národy podporující lov velryb jsou zřejmě nakloněny bagatelizovat význam zvuků, když například poznamenávají, že se málo přihlíží k „bůůůůůůůůůůůůůůůůůůůůůůůůůůůůůůůůůůůůůůůůůůůůůůůůůůůůůůůůůůůůůůůůůůůůůůůůůůůůůůůůůůůůůůůůůůůů dobytka.
Výzkumníci používají hydrofony (často upravené z jejich původního vojenského použití při sledování ponorek), aby zjistili přesnou polohu původu velrybích zvuků. Jejich metody jim také umožňují zjistit, jak daleko oceánem zvuk putuje. Výzkum doktora Christophera Clarka z Cornellovy univerzity provedený za použití vojenských dat za třicet let ukázal, že velrybí zvuky putují až do vzdálenosti 3000 km. Kromě toho, že poskytují informace o produkci písní, umožňují tato data výzkumníkům sledovat migrační dráhu velryb po celé období „zpěvu“ (páření).
Před zavedením produkce lidského hluku Clark tvrdí, že zvuky mohly putovat přímo z jedné strany oceánu na druhou. Jeho výzkum ukazuje, že okolní hluk z lodí se každých deset let zdvojnásobuje. To má za následek snížení rozsahu velrybích zvuků na polovinu. Ti, kteří věří, že velrybí písně jsou významné pro trvalý blahobyt velrybích populací, jsou tímto zvýšením okolního hluku obzvláště znepokojeni. Jiné výzkumy ukázaly, že zvýšený provoz lodí například ve vodách u Vancouveru způsobil, že některé druhy Orca změnily frekvenci a zvýšily amplitudu jejich zvuků, ve zjevné snaze, aby byly slyšet. Ekologové se obávají, že taková činnost lodí způsobuje zvířatům přílišný stres a také ztěžuje hledání partnera.