الحيتان تفعل بالصدى – كيف يعمل تحديد الموقع بالصدى للحيتان?

تنتقل الموجات الصوتية عبر الماء تقريبًا 1.5 كم / ثانية (0.9 ميل / ثانية), الذي 4.5 مرات أسرع من انتقال الصوت عبر الهواء.

تعتمد الحيتان على الأصوات في الماء للتواصل, التنقل والبحث تحت الماء, لذلك هذا هو تحديد الموقع بالصدى.

تحديد الموقع بالصدى في الحيتان يتم بشكل أساسي من أجل التواصل والتنقل, هاتان الوظيفتان تمكنهما من البحث عن الفريسة.

الصوت والاتصال في الماء – الحيتان

صدى الحوت

الحيتان إصدار أصوات صفير, نقرات تحديد الموقع بالصدى, أصوات النبض, أصوات الملوثات العضوية الثابتة ذات التردد المنخفض والتصفيق بفكيهم.

تصدر الحيتان هذه الأصوات عن طريق تحريك الهواء بين الأكياس الأنفية في منطقة الاستنشاق(منطقة النفخ).

مجموعة من الأنسجة في منطقة أنف الحوت المسنن, تسمى الجراب الظهري, هو موقع إنتاج الصوت.

يشمل هذا المجمع “شفاه صوتية” , إنها هياكل تبرز في الممر الأنفي.

تُصدر الحيتان بعض الأصوات على الأقل عن طريق إطلاق الهواء عبر الممر الأنفي وتجاوز الشفاه: تهتز الأنسجة المحيطة لإنتاج الصوت.

إن ترك الهواء خارجًا ليس ضروريًا لإنتاج الصوت.

تسمح الحيتان القاتلة للهواء بالخروج من فتحة الأنف أثناء بعض النطق, لكن هذه الممرات وغيوم الفقاعات ربما تكون عرضًا مرئيًا.

تستخدم الحيتان القاتلة الصفير للتواصل من مسافة قريبة, أو سرا, وتنسيق التفاعلات السلوكية بين الحيوانات.

الصافرة لها تردد عالٍ, درجة عالية من الاتجاهية وتعديل قوي, لذلك لا ينتقل بعيدًا تحت الماء.

تردد صافرات دلافين أوكرا يتراوح من 0.5 إلى 40 كيلو هرتز, مع ذروة الطاقة عند 6-12 كيلو هرتز.

تستخدم الحيتان القاتلة الصفير للتواصل من مسافة قريبة, أو سرا, وتنسيق التفاعلات السلوكية بين الحيوانات.

الصافرة لها تردد عالٍ, درجة عالية من الاتجاهية وتعديل قوي, لذلك لا ينتقل بعيدًا تحت الماء.

تردد صافرات دلافين أوكرا يتراوح من 0.5 إلى 40 كيلو هرتز, مع ذروة الطاقة عند 6-12 كيلو هرتز.

النداءات النبضية هي أكثر الأصوات شيوعًا للحيتان القاتلة.

تقوم الحيتان القاتلة بإجراء هذه المكالمات بترددات تبلغ حوالي 0.5 إلى 25 كيلو هرتز, مع ذروة الطاقة عند 1 إلى 6 كيلو هرتز.

المكالمات التي تبدو متشابهة مرارًا وتكرارًا تسمى نمطية. تشكل جميع الأصوات النمطية لأركا ذخيرتها.

الأفراد من أي حزمة معينة لديهم نفس ذخيرة الأصوات, نظام نطق يسمى باللهجة.

على الرغم من أن العلماء لاحظوا أن هناك بعض البنية لهذه الأصوات, اللهجة ليست هي نفس اللغة.

أظهر تحليل أنماط استدعاء orca اختلافات كبيرة بين لهجات القطعان المختلفة.
قد تشترك Orcas المقترنة ببعضها البعض في أنماط الاتصال. تسمى Orcas التي تشترك في إشارات النداء عشيرة.

قد تشترك الحيتانيات في مستوى معين من ذخيرتها مع الحيتانيات الأخرى, بينما الأجزاء الأخرى من ذخيرتهم فريدة. كلما كانوا متشابهين, وكلما زادت درجة القرابة بينهم وبين الأفراد.

لا يوجد فردان لديهما ذخيرة مشتركة. وهكذا, كل مجموعة لها لهجتها الفريدة. في الواقع, تختلف الذخيرة الصوتية لكل مجموعة إلى حد كبير بحيث يمكن للعلماء التعرف على المجموعات من خلال الأصوات التي تصدرها.

الحيتان القاتلة, مفصولة بمسافات جغرافية كبيرة, لهجات مختلفة تماما.

أظهر تحليل الحيتان القاتلة الآيسلندية والنرويجية أن السكان الأيسلنديين يصنعون 24 أصوات مختلفة, والحيتان النرويجية 23 أصوات مختلفة, لكن لا يوجد قاسم مشترك بين المجموعتين صوت واحد.

الحوت وتحديد الموقع بالصدى

يتردد صدى الحوت عن طريق النقرات ثم تلقي وتفسير الصدى الناتج.

يستخدم الحوت المتذبذب شفتيه لإصدار نقرات عريضة النطاق في تسلسل سريع يسمى a “قطار.

كل نقرة تدوم أقل من مللي ثانية. قامت إحدى الدراسات التي أجريت على الحيتان المقيمة بقياس النطاق العريض, نقرات تحديد الموقع بالصدى ثنائية النسق التي تظهر عادةً قمم منخفضة التردد تتراوح من 20 إلى 30 كيلوهرتز وذروات عالية التردد تتراوح من 40 إلى 60 كيلو هرتز.

تمر قطارات النقر عبر البطيخ (منطقة مستديرة من جبين الحوت), الذي يتكون من الدهون (الدهون). يعمل البطيخ كعدسة صوتية, تركز هذه الموجات الصوتية في شعاع يتجه للأمام في الماء أمام الحوت.

تنعكس الموجات الصوتية التي ينتجها الحوت من الأجسام الموجودة في الماء, وأصداءها تعود إلى الحوت.

الأماكن الرئيسية التي يتم تلقي الصوت فيها هي التجاويف المليئة بالدهون في عظام الفك السفلي. يتم استقبال الأصوات ونقلها عبر الفك السفلي إلى الأذن الوسطى, الأذن الداخلية, ثم إلى المراكز السمعية في الدماغ عبر العصب السمعي.

غالبًا ما تضطر الحيتان القاتلة إلى التنقل في غياب الضوء أو الرؤية الجيدة.

وبالتالي, السمع مهم للغاية بالنسبة لهم. الحيتان القاتلة’ النظام الحسي الأساسي هو النظام السمعي.

إنه نظام متطور للغاية يتضمن القدرة البيولوجية على السونار أو تحديد الموقع بالصدى. يساعد تحديد الموقع بالصدى الحيتان القاتلة على تحديد الحجم, شكل, بناء, تكوين, سرعة واتجاه الجسم.

الحيتان والخفافيش

أنظمة تحديد الموقع بالصدى هي أحد تخصصات الطبيعة الناجحة للغاية.

حول 80 تستخدم أنواع الحيتان المسننة هذه التقنية. لكن لماذا تطور الحيوانات مثل الحيتان وحتى الخفافيش نفس التقنية? لا يمكن العثور على السبب في القرابة, نظرًا لأن الخفافيش والحيتان ليست أقرب إلى بعضها البعض من جميع الثدييات الأخرى التي تطورت من نفس الفقاريات الأرضية 200 منذ مليون سنة.

الجواب يكمن في التطور المتقارب — عندما تحدث سمات أو تطورات متطابقة تقريبًا في أنواع مختلفة. من خلال التطور ، طورت كل من الخفافيش والحيتان المسننة نفس الخصائص الوظيفية.

أظهر بحثنا أن أصوات الخفافيش والحيتان ذات الأسنان متشابهة بشكل ملحوظ.

هناك سببان لهذا: أولا, تم تطوير آذان جميع الثدييات بشكل مشابه تمامًا, وثانيًا والأكثر إثارة للدهشة, تعوض الظروف الفيزيائية المتضاربة في الهواء والماء إلى جانب الاختلافات في حجم الحيوان الاختلافات التي تتوقعها في تردد الصوت,” تقول الأستاذة Annemarie Surlykke من جامعة جنوب الدنمارك.

بما أن الخفافيش أصغر بكثير من الحوت وفريستها أصغر في المقابل, يحتاج إلى إصدار أصوات عالية التردد لتحقيق نفس القدرة على اكتشاف اتجاه فريسته وحجمها.

ومع ذلك, سيتم تعويض تأثير التردد الأعلى جزئيًا من خلال حقيقة أن الصوت ينتشر أبطأ بخمس مرات, وبالتالي فإن الموجات الصوتية في الهواء أقصر بخمس مرات منها في الماء.

وخلص الباحثون إلى أن الخفافيش والحيتان ذات الأسنان تنتج إشارات تحديد الموقع بالصدى في نفس نطاق التردد, من عند 10 إلى 200 كيلو هرتز.

ميزة العمل في الماء بدلاً من الهواء هي أن “مجال الرؤية الصوتية” الحوت أكبر بست مرات من الخفافيش.

ال “مجال الرؤية الصوتية” هي المنطقة التي يستطيع فيها الحيوان “نرى” محيطها من خلال تحديد الموقع بالصدى. يمكن لحوت العنبر تحديد موقع فريسته حتى يصل إلى 500 على بعد أمتار, بينما مسافة تحديد الموقع بالصدى للخفاش هي فقط 2-10 متر.

تطير الخفافيش بسرعة وتقطع مسافة واحدة لتحديد الموقع بالصدى في الثانية. وبالتالي, غالبًا ما يقضون أقل من ثانية في اكتشاف فرائسهم والقبض عليها.

تتحرك الحيتان بشكل أبطأ ولديها مسافة أطول لتحديد الموقع بالصدى. وهكذا, لديهم المزيد من الوقت لتلقي معلومات من الصدى, ولديهم الوقت لاختيار فرائسهم بعناية أكبر.

قد يفسر هذا سبب عدم انتقاء الخفافيش بشكل خاص فيما يتعلق بفرائسها, في حين أن حيتان البالين أكثر انتقائية في اختياراتهم الغذائية. ببساطة ليس لدى الخفافيش الوقت للاختيار – يفضلون الوجبات السريعة!

في الجزء الأخير من مرحلة الصيد, عندما يقتربون من فرائسهم, تصدر كل من الحيتان والخفافيش ذات الأسنان سلسلة من الأصوات الطنانة: أصوات طنين ضعيفة وقصيرة على فترات قصيرة جدًا – على غرار ضوء ستروب.

إنها آلية معقدة للغاية لم يفهمها العلماء تمامًا بعد. تتحكم الحيوانات بحذر شديد عند إصدار الأصوات وعندما تستمع إلى أصداء - وتعديلها بدقة مع سرعتها وسرعة فريستها.

إذا قاموا بإصدار أصوات طنين بسرعة كبيرة, ليس لديهم الوقت للاستماع إلى صدى الصوت. إذا فعلوا ذلك ببطء شديد, إنهم يخاطرون بضرب عقبات أثناء الطيران.