Walvokalisation -Whale vocalization
Wale verwenden eine Vielzahl von Geräuschen zur Kommunikation und Wahrnehmung. Die zur Erzeugung von Geräuschen verwendeten Mechanismen variieren von Walfamilie zu Walfamilie. Meeressäugetiere , einschließlich Wale, Delfine und Schweinswale , sind aufgrund der begrenzten Wirksamkeit anderer Sinne im Wasser viel stärker auf Geräusche angewiesen als Landsäugetiere. Das Sehen ist für Meeressäuger weniger effektiv, da der Ozean das Licht in Partikelform streut . Auch der Geruch ist eingeschränkt, da Moleküle im Wasser langsamer diffundieren als in der Luft, was das Riechen weniger effektiv macht. Allerdings die Schallgeschwindigkeitist im Wasser etwa viermal größer als in der Atmosphäre auf Meereshöhe . Da Meeressäuger zur Kommunikation und Nahrungsaufnahme so auf das Gehör angewiesen sind, befürchten Umweltschützer und Cetologen , dass sie durch den zunehmenden Umgebungslärm in den Weltmeeren, der durch Schiffe , Sonar und seismische Meeresuntersuchungen verursacht wird, geschädigt werden.
Das Wort " Lied " wird verwendet, um das Muster regelmäßiger und vorhersehbarer Geräusche zu beschreiben, die von einigen Walarten, insbesondere dem Buckelwal, gemacht werden . Dies ist in oder im Vergleich mit Musik enthalten , und männliche Buckelwale wurden als „eingefleischte Komponisten “ von Liedern beschrieben, die den menschlichen Musiktraditionen „auffallend ähnlich“ sind. Es wurde vermutet, dass Buckelwalgesänge weiblichen Walen männliche Fitness vermitteln. Die von Pottwalen und Delfinen erzeugten Klickgeräusche sind nicht unbedingt Lieder, aber es wurde vermutet, dass die Klicksequenzen individualisierte rhythmische Sequenzen sind, die anderen Walen in seiner Gruppe die Identität eines einzelnen Wals mitteilen. Diese Klicksequenzen ermöglichen es den Gruppen Berichten zufolge, die Nahrungssuche zu koordinieren.
Tonproduktion
Menschen erzeugen stimmhafte Laute, indem sie Luft durch den Kehlkopf leiten . Wenn die Stimmbänder im Kehlkopf nahe zusammengebracht werden, zwingt die vorbeiströmende Luft sie, sich abwechselnd zu schließen und zu öffnen, wodurch der kontinuierliche Luftstrom in diskrete Luftimpulse getrennt wird, die als Vibration zu hören sind. Diese Schwingung wird durch Sprachorgane in der Mund- und Nasenhöhle weiter modifiziert , wodurch Klänge erzeugt werden, die in der menschlichen Sprache verwendet werden .
Die Tonproduktion von Walen unterscheidet sich deutlich von diesem Mechanismus. Der genaue Mechanismus unterscheidet sich in den beiden großen Unterordnungen der Wale: den Odontoceti ( Zahnwale , einschließlich Delfine) und den Mysticeti ( Bartenwale , einschließlich der größten Wale wie dem Blauwal ).
Odontocete-Wale
Odontocetes erzeugen schnelle Ausbrüche hochfrequenter Klickgeräusche, von denen angenommen wird, dass sie hauptsächlich zur Echoortung dienen . Spezialisierte Organe in einem Odontoceten erzeugen Sammlungen von Klicks und Summen bei Frequenzen von 0,2 bis 150 kHz, um akustische Informationen über seine Umgebung zu erhalten. Niedrigere Frequenzen werden für die Distanzechoortung verwendet, da kürzere Wellenlängen unter Wasser nicht so weit reisen wie längere Wellenlängen. Höhere Frequenzen sind bei kürzeren Entfernungen effektiver und können detailliertere Informationen über ein Ziel enthüllen. Echos von Klicks vermitteln nicht nur die Entfernung zum Ziel, sondern auch die Größe, Form, Geschwindigkeit und den Vektor seiner Bewegung. Darüber hinaus ermöglicht die Echoortung dem Odontoceten, den Unterschied zwischen Objekten mit unterschiedlicher Materialzusammensetzung aufgrund ihrer unterschiedlichen Dichte leicht zu erkennen, selbst wenn sie optisch identisch sind. Einzelpersonen scheinen auch in der Lage zu sein, ihre eigenen Echos während der Fütterungsaktivität der Kapsel zu isolieren, ohne von den Echoortungen anderer Gruppenmitglieder gestört zu werden.
Pfeifen werden zur Kommunikation verwendet, und vier bis sechs Monate alte Kälber entwickeln einzigartige Geräusche, die sie ihr ganzes Leben lang am häufigsten verwenden. Solche "Signaturpfeifen" sind für das Individuum charakteristisch und können als Form der Identifizierung unter anderen Odontocetes dienen. Obwohl eine große Gruppe Delfine ein breites Spektrum unterschiedlicher Geräusche erzeugt, ist nur sehr wenig über die Bedeutung des Geräusches bekannt. Frankel zitiert einen Forscher, der sagt, das Hören einer Odontocetes-Schule sei wie das Hören einer Gruppe von Kindern auf einem Schulhof.
Die vielen Laute, die Odontoceten von sich geben, werden erzeugt, indem Luft durch eine Struktur im Kopf geleitet wird, die als phonische Lippen bezeichnet wird . Die Struktur ist analog zur menschlichen Nasenhöhle, aber die Stimmlippen wirken ähnlich wie die menschlichen Stimmbänder , die sich beim Menschen im Kehlkopf befinden . Wenn die Luft durch diesen schmalen Durchgang strömt, werden die Schalllippenmembranen zusammengesaugt, wodurch das umgebende Gewebe in Schwingung versetzt wird. Diese Schwingungen können, wie auch die Schwingungen im menschlichen Kehlkopf, mit großer Sensibilität bewusst gesteuert werden. Die Vibrationen gelangen durch das Gewebe des Kopfes zur Melone , die den Schall formt und in einen Schallstrahl lenkt, der für die Echoortung nützlich ist. Jeder Zahnwal mit Ausnahme des Pottwals hat zwei Sätze phonischer Lippen und ist daher in der Lage, unabhängig voneinander zwei Laute zu erzeugen. Sobald die Luft die phonischen Lippen passiert hat, tritt sie in den Vestibularsack ein . Von dort kann die Luft wieder in den unteren Teil des Nasenkomplexes zurückgeführt werden, um erneut für die Klangerzeugung verwendet zu werden, oder durch das Blasloch geleitet werden.
Der französische Name für phonische Lippen, museau de singe , bedeutet wörtlich übersetzt „Affenschnauze“, der die phonische Lippenstruktur ähneln soll. Eine neue Schädelanalyse unter Verwendung von Computertomographie-Scans mit axialer und Einzelphotonenemission im Jahr 2004 zeigte zumindest im Fall von Großen Tümmlern , dass dem Nasenkomplex möglicherweise Luft aus der Lunge durch den palatopharyngealen Schließmuskel zugeführt wird, wodurch der Klangerzeugungsprozess fortgesetzt werden kann solange der Delphin die Luft anhalten kann.
Mysticete-Wale
Bartenwale (früher Mysticetes genannt) haben keine phonische Lippenstruktur. Stattdessen haben sie einen Kehlkopf, der bei der Tonerzeugung eine Rolle zu spielen scheint, aber ihm fehlen Stimmbänder, und die Wissenschaftler sind sich über den genauen Mechanismus nicht sicher. Ganz analog zum Menschen kann der Vorgang allerdings nicht sein, denn Wale müssen nicht ausatmen, um Geräusche zu erzeugen. Es ist wahrscheinlich, dass sie zu diesem Zweck die Luft um den Körper herum recyceln. Schädelhöhlen können auch verwendet werden, um die Geräusche zu erzeugen, aber auch hier sind sich die Forscher derzeit nicht sicher, wie.
Stimmliche Plastizität und akustisches Verhalten
Weltweit gibt es mindestens neun separate Blauwal-Akustikpopulationen. In den letzten 50 Jahren haben Blauwale ihre Art zu singen verändert. Anrufe werden immer seltener. Zum Beispiel verringern die australischen Zwergblauwale ihre mittlere Ruffrequenz um etwa 0,35 Hz/Jahr.
Die Migrationsmuster von Blauwalen bleiben unklar. Einige Populationen scheinen in einigen Jahren in Lebensräumen mit ganzjähriger hoher Produktivität zu leben, während andere lange Wanderungen zu Nahrungsgründen in höheren Breiten unternehmen, aber das Ausmaß der Wanderungen und die Komponenten der Populationen, die sie unternehmen, sind kaum bekannt.
Schallpegel
Die Frequenz der Bartenwalgeräusche reicht von 10 Hz bis 31 kHz. Eine Liste typischer Niveaus ist in der folgenden Tabelle aufgeführt.
| Quelle | Breitbandquellpegel (dB re 1 Pa bei 1m) |
|---|---|
| Finnwal stöhnt | 155–186 |
| Blauwal stöhnt | 155–188 |
| Grauwal stöhnt | 142–185 |
| Grönlandwal- Töne, Stöhnen und Gesang | 128–189 |
Zweck der von Walen erzeugten Geräusche
Während man annimmt, dass die komplexen Geräusche des Buckelwals (und einiger Blauwale) hauptsächlich bei der sexuellen Selektion verwendet werden, gibt es einfachere Geräusche, die von anderen Walarten erzeugt werden, die eine alternative Verwendung haben und das ganze Jahr über verwendet werden. Walbeobachter haben beobachtet, wie Mutterwale ihre Jungen in einer spielerischen Bewegung an die Oberfläche heben und dabei ein Geräusch machen, das dem Gurren bei Menschen ähnelt. Dieses gurrende Geräusch von Walen scheint dazu bestimmt zu sein, ihre Jungen zu entspannen, und ist eines von mehreren deutlichen Alltagsgeräuschen, für die Wale bekannt sind. Im Gegensatz zu einigen Fischen wie Haien und Delfinen fehlt der Geruchssinn eines Zahnwals, was dazu führt, dass er sich stark auf die Echoortung verlässt, sowohl für die Jagd auf Beute als auch für die Navigation im Ozean bei Dunkelheit. Dies erfordert, dass die Wale das ganze Jahr über Lärm erzeugen, um sicherzustellen, dass sie in der Lage sind, Hindernisse zu umgehen, denen sie möglicherweise begegnen, wie etwa gesunkene Schiffe oder andere Tiere.
Es ist auch erwiesen, dass Wale äußerst soziale Wesen sind. Die Geräusche, die das ganze Jahr über gemacht werden (die Hauptgeräusche sind Pfeifen, Klicken und gepulste Rufe), werden verwendet, um mit anderen Mitgliedern ihrer Gruppe zu kommunizieren. Jedes Geräusch, das ein Wal macht, könnte etwas anderes bedeuten. Die Klickgeräusche der Wale dienen der Navigation.
Die Frage, ob Wale manchmal nur aus ästhetischem Genuss, persönlicher Befriedigung oder „um der Kunst willen“ singen, wird von manchen als „eine nicht überprüfbare Frage“ angesehen.
Gesang des Buckelwals
Zwei Gruppen von Walen, der Buckelwal und die im Indischen Ozean vorkommende Unterart des Blauwals , sind dafür bekannt, eine Reihe sich wiederholender Geräusche mit unterschiedlichen Frequenzen zu erzeugen, die als Walgesang bekannt sind. Der Meeresbiologe Philip Clapham beschreibt das Lied als „wahrscheinlich das komplexeste im Tierreich“.
Männliche Buckelwale führen diese Laute oft während der Paarungszeit aus, und daher wird angenommen, dass der Zweck von Liedern darin besteht, die Partnerauswahl zu unterstützen.
Das Interesse am Walgesang wurde von den Forschern Roger Payne und Scott McVay geweckt, nachdem sie von einem Bermudianer namens Frank Watlington auf die Lieder aufmerksam gemacht wurden, der für die US-Regierung an der SOFAR-Station arbeitete und russische U-Boote mit Unterwasser- Hydrophonen vor der Küste abhörte Insel. Payne veröffentlichte 1970 den Bestseller Songs of the Buckelwal , und die Walgesänge wurden schnell in die menschliche Musik aufgenommen, unter anderem von der Sängerin Judy Collins .
Die Songs folgen einer klaren hierarchischen Struktur. Die Grundeinheiten des Liedes (manchmal locker „ Noten “ genannt) sind einzelne ununterbrochene Schallemissionen, die bis zu ein paar Sekunden andauern. Diese Geräusche variieren in der Frequenz von 20 Hz bis über 24 kHz (der typische menschliche Hörbereich beträgt 20 Hz bis 20 kHz). Die Einheiten können frequenzmoduliert (dh die Tonhöhe kann während der Note ansteigen, abfallen oder gleich bleiben) oder amplitudenmoduliert (lauter oder leiser werden) sein. Die Anpassung der Bandbreite an einer Spektrogramm-Darstellung des Songs offenbart jedoch die im Wesentlichen pulsierende Natur der FM-Klänge.
Eine Sammlung von vier oder sechs Einheiten wird als Subphrase bezeichnet und dauert vielleicht zehn Sekunden (siehe auch Phrase (Musik) ). Eine Sammlung von zwei Unterphrasen ist eine Phrase. Ein Wal wiederholt normalerweise denselben Satz zwei bis vier Minuten lang immer und immer wieder. Dies wird als Thema bezeichnet. Eine Sammlung von Themen wird als Lied bezeichnet. Der Walgesang dauert etwa 30 Minuten und wird im Laufe von Stunden oder sogar Tagen immer wieder wiederholt. Diese Lauthierarchie der " russischen Puppe " suggeriert eine syntaktische Struktur, die in ihrer Komplexität menschlicher ist als andere Formen der Tierkommunikation wie Vogelgesänge, die nur eine lineare Struktur haben.
Alle Wale in einem Gebiet singen zu jedem Zeitpunkt praktisch dasselbe Lied, und das Lied entwickelt sich im Laufe der Zeit ständig und langsam weiter. Beispielsweise kann im Laufe eines Monats eine bestimmte Einheit, die als Aufwärtsbewegung (Anstieg der Frequenz) begann, langsam abflachen und zu einer konstanten Note werden. Ein anderes Gerät kann stetig lauter werden. Das Entwicklungstempo des Gesangs eines Wals ändert sich ebenfalls – in manchen Jahren kann sich der Gesang ziemlich schnell ändern, während in anderen Jahren nur geringe Variationen aufgezeichnet werden können.
Wale, die dieselben geografischen Gebiete bewohnen (die so groß wie ganze Ozeanbecken sein können), neigen dazu, ähnliche Lieder zu singen, mit nur geringfügigen Abweichungen. Wale aus nicht überlappenden Regionen singen völlig unterschiedliche Lieder.
Während sich der Song entwickelt, scheint es, dass alte Muster nicht wieder aufgegriffen werden. Eine Analyse von 19 Jahren Walgesang ergab, dass zwar allgemeine Muster im Gesang erkannt werden konnten, die gleiche Kombination jedoch nie wiederkehrte.
Buckelwale können auch eigenständige Geräusche machen, die nicht Teil eines Gesangs sind, insbesondere während Balzritualen. Schließlich machen Buckelwale eine dritte Klasse von Geräuschen, die als Fütterungsruf bezeichnet werden. Dies ist ein langer Ton (5 bis 10 s Dauer) mit nahezu konstanter Frequenz. Buckelwale ernähren sich im Allgemeinen kooperativ, indem sie sich in Gruppen versammeln, unter Fischschwärmen schwimmen und alle gemeinsam vertikal durch die Fische und aus dem Wasser springen. Vor diesen Ausfallschritten machen die Wale ihren Fressruf. Der genaue Zweck des Anrufs ist nicht bekannt.
Einige Wissenschaftler haben vorgeschlagen, dass Buckelwalgesänge einem echolokalisierenden Zweck dienen könnten, aber dies war Gegenstand von Meinungsverschiedenheiten.
Andere Walgeräusche
Es wurde auch festgestellt, dass Buckelwale eine Reihe anderer sozialer Geräusche zur Kommunikation machen, wie z.
Im Jahr 2009 fanden Forscher heraus, dass der Gesang des Blauwals seit den 1960er Jahren in seiner Tonfrequenz vertieft wurde. Während die Lärmbelästigung den Meereslärm seit Mitte des 20. Jahrhunderts um über 12 Dezibel erhöht hat, deutete der Forscher Mark McDonald an, dass höhere Tonhöhen zu erwarten wären, wenn die Wale sich anstrengen würden, um gehört zu werden.
Es wurde beobachtet, dass Killerwale stereotype Langstreckenrufe und Hochfrequenzrufe von 10–16 km (6,2–9,9 mi) sowie Kurzstreckenrufe von 5–9 km (3,1–5,6 mi) zurücklegen. . Kurzstreckenrufe werden während sozialer und Ruhezeiten gemeldet, während Fernrufe häufiger während der Nahrungssuche und Fütterung gemeldet werden.
Die meisten anderen Wale und Delfine erzeugen Geräusche unterschiedlicher Komplexität. Von besonderem Interesse ist der Beluga (der „Kanarienvogel“), der eine immense Vielfalt an Pfeifen, Klicks und Impulsen erzeugt.
Forschung zur Wal-Vokalisierung
Früher wurde angenommen, dass die meisten Bartenwale Geräusche bei etwa 15–20 Hertz machen . Ein Team von Meeresbiologen unter der Leitung von Mary Ann Daher von der Woods Hole Oceanographic Institution berichtete im Dezember 2004 in New Scientist , dass sie 12 Jahre lang einen Wal im Nordpazifik verfolgt hätten, der mit 52 Hz „gesungen“ habe . Wissenschaftler konnten dieses Phänomen nicht erklären. 52 Hz ist ein sehr tiefer Ton, er ist durch menschliche Ohren als leises Stöhnen hörbar. Es wurde nicht erwartet, dass dieser Wal eine neue Art ist, mehr noch deutet dieser Wal darauf hin, dass eine derzeit bekannte Art möglicherweise einen viel größeren Stimmumfang hat als bisher angenommen. In der wissenschaftlichen Gemeinschaft gibt es Meinungsverschiedenheiten über die Einzigartigkeit der Lautäußerung des Wals und darüber, ob es sich um ein Mitglied eines Hybridwals wie den gut dokumentierten Blau- und Finnwal-Hybriden handelt.
Menschliche Interaktion
Forscher verwenden Hydrophone (oft angepasst an ihre ursprüngliche militärische Verwendung bei der Verfolgung von U-Booten), um den genauen Ort des Ursprungs von Walgeräuschen zu ermitteln. Mit ihren Methoden können sie auch feststellen, wie weit sich ein Schall durch einen Ozean bewegt. Untersuchungen von Dr. Christopher Clark von der Cornell University , die unter Verwendung von Militärdaten durchgeführt wurden, zeigten, dass Walgeräusche Tausende von Kilometern zurücklegen. Die Daten liefern nicht nur Informationen über die Gesangsproduktion, sondern ermöglichen es den Forschern auch, den Migrationspfad der Wale während der "singenden" (Paarungs-)Saison zu verfolgen. Eine wichtige Erkenntnis ist, dass Wale in einem als Lombard-Effekt bezeichneten Prozess ihren Gesang anpassen, um die Hintergrundgeräusche zu kompensieren . Darüber hinaus gibt es Hinweise darauf, dass Blauwale aufhören, nach Futter suchende D-Rufe zu produzieren, sobald ein Sonar mit mittlerer Frequenz aktiviert wird, obwohl der Sonarfrequenzbereich (1–8 kHz) ihren Schallerzeugungsbereich (25–100 Hz) bei weitem überschreitet.
Vor der Einführung der menschlichen Lärmerzeugung, sagt Clark, könnten die Geräusche direkt von einer Seite eines Ozeans zur anderen gewandert sein, was einem 30 Jahre alten Konzept zustimmt, das der großen Schifffahrt die Schuld gibt. Seine Forschung zeigt, dass sich die Umgebungsgeräusche von Booten mit jedem Jahrzehnt verdoppeln. Dies hat den Effekt, dass die Reichweite verringert wird, in der Walgeräusche zu hören sind. Umweltschützer befürchten, dass solche Bootsaktivitäten die Tiere übermäßig belasten und es schwierig machen, einen Partner zu finden.
In den letzten zehn Jahren wurden viele effektive automatisierte Methoden wie Signalverarbeitung, Data Mining und maschinelle Lerntechniken entwickelt, um Walvokalisationen zu erkennen und zu klassifizieren.
Medien
Ausgewählte Diskographie
- Songs of the Buckelwal (SWR 118) wurde ursprünglich 1970 von CRM Records nach Aufnahmen von Roger Payne , Frank Watlington und anderen veröffentlicht. Die LP wurde später von Capitol Records erneut veröffentlicht, im Januar 1979 in einem flexiblen Format im Magazin der National Geographic Society, Band 155, Nummer 1, veröffentlicht und 1992 von Living Music/Windham Hill/BMG Records auf CD erneut veröffentlicht. und 2001 von BGO-Beat Goes On auf CD remastered.
- Deep Voices: The Second Whale Record (Capitol/EMI Records 0777 7 11598 1 0) wurde 1977 nach zusätzlichen Aufnahmen von Roger Payne auf LP veröffentlicht und 1995 von Living Music/Windham Hill/BMG Records erneut auf CD veröffentlicht. Es enthält Aufnahmen von Buckelwalen, Blues und Rechten.
- Northern Whales (MGE 19) wurde von Music Gallery Editions nach Aufnahmen von Pierre Ouellet, John Ford und anderen, die mit Interspecies Music and Communication Research verbunden sind, veröffentlicht . Es enthält Aufnahmen von Belugas, Narwalen, Schwertwalen und Bartrobben.
- Sounds of the Earth: Buckelwale (Oreade Music) wurde 1999 auf CD veröffentlicht.
- Rapture of the Deep: Humpback Whale Singing (Compass Recordings) wurde 2001 auf CD veröffentlicht.
- Songlines: Lieder der ostaustralischen Buckelwale. wurde 2009 veröffentlicht.
Geschichte
Walfangkapitän Wm. H. Kelly war der erste bekannte Mensch, der den Walgesang als das erkannte, was er war, als er 1881 auf der Brigg Eliza im Japanischen Meer war.
Siehe auch
Verweise
Allgemeine Referenzen
- Das Lied des einsamen Wals bleibt ein Rätsel , New Scientist , Ausgabenummer 2477, 11. Dezember 2004
- Frazer, LN & Mercado. E. III. (2000). "Ein Sonarmodell für Buckelwallied". IEEE Journal of Oceanic Engineering . 25 (1): 160–182. Bibcode : 2000IJOE...25..160F . doi : 10.1109/48.820748 . S2CID 44297027 .
- Helweg, DA, Frankel, AS, Mobley Jr., JR und Herman, LM , „Humpback Whale Song: Our Current Understanding“, in Marine Mammal Sensory Systems , JA Thomas, RA Kastelein und AY Supin, Hrsg. New York: Plenum, 1992, S. 459–483.
- Auf der Suche nach Impulsschallquellen in Odontocetes von Ted Cranford in Hearing by wales and Dolphins (Hrsg. von W. Lu, A. Popper und R. Fays). Springer-Verlag (2000).
- Fortschreitende Veränderungen in den Liedern von Buckelwalen ( Megaptera novaeangliae ): eine detaillierte Analyse von zwei Jahreszeiten in Hawaii von KBPayne, P. Tyack und RS Payne in Kommunikation und Verhalten von Walen . Westview-Presse (1983)
- "Das Lied der Wale entweben" . BBC-Nachrichten . 28. Februar 2005.
Externe Links
- Voices in the Sea bietet Wal- und Delfingeräusche und erklärende Videos
- Bioakustik-Forschungsprogramm der Cornell University
- Right Whale Listening Network , ein Projekt des oben genannten Bioakustikprogramms in Cornell
- Whale Songs at the Avant Garde Project enthält FLAC-Dateien, die aus hochwertigen LP-Transkriptionen erstellt wurden.
- Perspektiven in der Meereswissenschaft Walen zuhören, John Hildebrand, Scripps Institution of Oceanography
- Das British Library Sound Archive enthält über 150.000 Aufnahmen von Tiergeräuschen und natürlichen Atmosphären aus der ganzen Welt.
- Songlines: Lieder der ostaustralischen Buckelwale.
- Aufnahme des „spiralenden Trillers“ der Bartrobbe, einer der phänomenalsten Lautäußerungen des Unterwasserreiches
- Watkins Marine Mammal Sound Database, Woods Hole Oceanographic Institution und New Bedford Whaling Museum