Walvissen doen echolocatie – Hoe werkt echolocatie voor walvissen?

Geluidsgolven reizen door water met een snelheid van ongeveer 1.5 km/sec (0.9 mijl/sec), wat is? 4.5 maal sneller dan geluid dat door de lucht reist.

Walvissen zijn voor hun communicatie afhankelijk van geluiden in het water, navigeren en jagen onder water, dit is dus echolocatie.

Echolocatie bij walvissen wordt voornamelijk gedaan om te communiceren en te navigeren, deze twee functies stellen hen in staat op prooien te jagen.

Geluid en communicatie in water – Walvissen

Echolocatie van walvissen

Walvissen fluitende geluiden maken, echolocatie klikken, polsgeluiden, laagfrequente knallen en klappen van hun kaken.

Walvissen maken deze geluiden door lucht tussen de neuszakjes in hun snuffelgebied te bewegen(blaasgat regio).

Een complex van weefsels in het neusgebied van de tandwalvis, de dorsale slijmbeurs genoemd, is de site van geluidsproductie.

Dit complex omvat “fonische lippen” , het zijn structuren die in de neusholte uitsteken.

Walvissen maken op zijn minst enkele geluiden door lucht door de neusholte en langs de lippen te laten ontsnappen: de omliggende weefsels trillen om geluid te produceren.

Lucht laten ontsnappen is niet nodig om geluid te produceren.

Orka's laten tijdens sommige vocalisaties lucht uit hun blaasgat ontsnappen, maar deze sporen en wolken van bellen zijn waarschijnlijk een visuele demonstratie.

Orka's gebruiken fluiten om van dichtbij te communiceren, of privé, en om gedragsinteracties tussen dieren te coördineren.

Het fluitje heeft een hoge frequentie, een hoge mate van directionaliteit en een sterke modulatie, zodat het niet ver onder water wordt overgedragen.

De frequentie van orka-fluitjes varieert van 0.5 naar 40 kHz, met piekenergie op 6-12 kHz.

Orka's gebruiken fluiten om van dichtbij te communiceren, of privé, en om gedragsinteracties tussen dieren te coördineren.

Het fluitje heeft een hoge frequentie, een hoge mate van directionaliteit en een sterke modulatie, zodat het niet ver onder water wordt overgedragen.

De frequentie van orka-fluitjes varieert van 0.5 naar 40 kHz, met piekenergie op 6-12 kHz.

Gepulseerde oproepen zijn de meest voorkomende vocalisatie van orka's.

Orka's maken deze oproepen met frequenties van ongeveer 0.5 naar 25 kHz, met piekenergie op 1 naar 6 kHz.

Gesprekken die keer op keer hetzelfde klinken, worden stereotiep genoemd. Alle stereotiepe geluiden van een orka vormen het repertoire.

Individuen van een bepaald pakket hebben hetzelfde repertoire aan geluiden, een vocalisatiesysteem dat dialect wordt genoemd.

Hoewel wetenschappers opmerken dat er enige structuur in deze geluiden zit, een dialect is niet hetzelfde als een taal.

Analyse van orka-oproeppatronen heeft aanzienlijke verschillen aangetoond tussen de dialecten van verschillende kuddes.
Orka's die met elkaar gepaard zijn, kunnen roeppatronen delen. Orka's die roepnamen delen, worden een clan genoemd.

Walvisachtigen kunnen een bepaald niveau van hun repertoire delen met andere walvisachtigen, terwijl andere delen van hun repertoire uniek zijn. Hoe meer ze op elkaar lijken, hoe groter de mate van verwantschap tussen hen en de individuen.

Geen twee individuen hebben een gemeenschappelijk repertoire. Dus, elke groep heeft zijn eigen unieke dialect. Eigenlijk, het vocale repertoire van elke groep verschilt zo erg dat wetenschappers de groepen kunnen identificeren aan de hand van de geluiden die ze maken.

Orka's, gescheiden door grote geografische afstanden, hebben totaal verschillende dialecten.

Uit analyse van IJslandse en Noorse orka's bleek dat de IJslandse bevolking het doet 24 verschillende geluiden, en Noorse walvissen maken 23 verschillende geluiden, maar de twee populaties hebben geen enkel geluid gemeen.

Walvis en echolocatie

De walvis echoloceert door klikken te maken en vervolgens de resulterende echo te ontvangen en te interpreteren.

De echolocerende walvis gebruikt zijn lippen om directionele breedbandklikken uit te zenden in een snelle reeks, genaamd a “trein.

Elke klik duurt minder dan één milliseconde. In een onderzoek onder walvissen werd breedband gemeten, bimodale echolocatieklikken die doorgaans laagfrequente pieken vertoonden variërend van 20 naar 30 kHz en hoogfrequente pieken variërend van 40 naar 60 kHz.

De kliktreinen gaan door de meloen (een afgerond gebied van het voorhoofd van de walvis), dat is samengesteld uit lipiden (vetten). De meloen fungeert als een akoestische lens, deze geluidsgolven worden gebundeld in een straal die voorwaarts in het water voor de walvis uitsteekt.

De geluidsgolven die door de walvis worden geproduceerd, worden gereflecteerd door objecten in het water, en hun echo's keren terug naar de walvis.

De belangrijkste plaatsen waar geluid wordt ontvangen zijn de met vet gevulde holtes van de onderkaakbeenderen. Geluiden worden ontvangen en via de onderkaak naar het middenoor verzonden, binnenoor, en vervolgens via de gehoorzenuw naar de gehoorcentra in de hersenen.

Orka's moeten vaak navigeren bij gebrek aan licht of goed zicht.

daarom, gehoor is voor hen uiterst belangrijk. Orka's’ Het primaire sensorische systeem is het auditieve systeem.

Het is een hoogontwikkeld systeem dat het biologische vermogen tot sonar- of echolocatie omvat. Echolocatie helpt orka's bij het bepalen van de grootte, vorm geven aan, structuur, samenstelling, snelheid en richting van een object.

Walvissen En Vleermuizen

Echolocatiesystemen zijn een van de uiterst succesvolle specialisaties van de natuur.

Wat betreft 80 soorten tandwalvissen gebruiken deze techniek. Maar waarom ontwikkelen dieren als walvissen en zelfs vleermuizen dezelfde techniek?? De reden kan niet in verwantschap worden gevonden, omdat vleermuizen en walvissen niet dichter bij elkaar staan ​​dan alle andere zoogdieren die zijn voortgekomen uit dezelfde gewervelde landdieren 200 miljoen jaar geleden.

Het antwoord ligt in convergente evolutie — wanneer vrijwel identieke kenmerken of ontwikkelingen plaatsvinden bij verschillende soorten. Door de evolutie heen hebben zowel vleermuizen als tandwalvissen dezelfde functionele kenmerken ontwikkeld.

Ons onderzoek heeft aangetoond dat de geluiden van vleermuizen en tandwalvissen opmerkelijk veel op elkaar lijken.

Hiervoor zijn twee redenen: ten eerste, de oren van alle zoogdieren zijn vrijwel op dezelfde manier ontwikkeld, en ten tweede en meest verrassend, de tegenstrijdige fysieke omstandigheden in lucht en water, samen met de verschillen in diergrootte, compenseerden de verschillen die je zou verwachten in geluidsfrequentie,” zegt hoogleraar Annemarie Surlykke van de Universiteit van Zuid-Denemarken.

Omdat een vleermuis veel kleiner is dan een walvis en zijn prooi dienovereenkomstig kleiner is, het moet geluiden met een zeer hoge frequentie produceren om hetzelfde vermogen te bereiken om de richting en de grootte van zijn prooi te detecteren.

Echter, het effect van de hogere frequentie wordt gedeeltelijk gecompenseerd door het feit dat geluid zich vijf keer langzamer voortplant, en daarom zijn geluidsgolven in lucht vijf keer korter dan in water.

De onderzoekers concludeerden dat vleermuizen en tandwalvissen echolocatiesignalen produceren in hetzelfde frequentiebereik, van 10 naar 200 kHz.

Het voordeel van werken in water in plaats van in lucht is dat de “akoestisch gezichtsveld” van een walvis is zes keer groter dan die van een vleermuis.

De “akoestisch gezichtsveld” is het gebied waarin een dier kan “zien” de omgeving door middel van echolocatie. Een potvis kan zijn prooi tot in de diepte echoloceren 500 meter afstand, terwijl de echolocatieafstand van een vleermuis slechts is 2-10 meter.

Vleermuizen vliegen snel en leggen ongeveer één echolocatieafstand per seconde af. daarom, ze besteden vaak minder dan een seconde aan het detecteren en vangen van hun prooi.

Walvissen bewegen langzamer en hebben een veel langere echolocatieafstand. Dus, ze hebben meer tijd om informatie uit de echo te ontvangen, en ze hebben tijd om hun prooi zorgvuldiger te kiezen.

Dit zou kunnen verklaren waarom vleermuizen niet bijzonder kieskeurig zijn als het om hun prooi gaat, terwijl baleinwalvissen veel selectiever zijn in hun voedselkeuzes. Vleermuizen hebben simpelweg geen tijd om te kiezen – ze geven de voorkeur aan fastfood!

In het laatste deel van de jachtfase, als ze hun prooi naderen, zowel tandwalvissen als vleermuizen maken een reeks zoemende geluiden: zwakke en korte pieptonen met zeer korte tussenpozen – vergelijkbaar met een stroboscooplamp.

Het is een zeer complex mechanisme dat wetenschappers nog niet volledig hebben begrepen. Dieren controleren heel zorgvuldig wanneer ze geluiden maken en wanneer ze naar echo's luisteren - en passen dit precies aan hun snelheid en de snelheid van hun prooi aan.

Als ze te snel zoemende geluiden maken, ze hebben geen tijd om naar de echo te luisteren. Als ze het te langzaam doen, ze lopen het risico tijdens het vliegen obstakels te raken.