Zpracování informací

Výše uvedená aktivita navazuje na níže uvedený obsah.

Výše uvedená aktivita dalšího zkoumání navazuje na níže uvedený obsah a rozšiřuje znalosti z výše uvedené aktivity.

Zpracování informací

Schopnost organismu vnímat prostředí a reagovat na něj zvyšuje jeho šanci na přežití a rozmnožování. Živočichové mají vnější a vnitřní smyslové receptory, které detekují různé druhy informací, a používají vnitřní mechanismy pro jejich zpracování a ukládání (obr. 1). Každý smyslový receptor reaguje na různé vstupy, například elektromagnetické, mechanické nebo chemické. Některé smyslové receptory reagují přenosem impulsů, které se šíří po nervových buňkách. U složitých organismů většina takových vstupů putuje do mozku, který je rozdělen do několika odlišných oblastí a okruhů, které plní určité role. Mezi některé funkce patří například zrakové a sluchové vnímání, interpretace informací, řízení motorických pohybů a rozhodování. Kromě toho některé mozkové okruhy dávají vzniknout emocím a ukládají vzpomínky. Různé organismy vykazují řadu smyslových funkcí, které se liší svou složitostí. Například mořští savci mohou zpracovávat zvuky jinak než mořští bezobratlí, například mořský ježek. Kytovci, skupina mořských savců, do které patří velryby plejtvákovité i zubaté, používají zvuky jako prostředek komunikace (obr. 2).

Studium podmořských zvuků

Vědci začali vyvíjet technologii pro poslech zvuků pod vodou ve 20. letech 20. století (obr. 3). Tato zařízení, nazývaná hydrofony, jsou dodnes hlavními přístroji používanými k poslechu a záznamu podvodních zvuků (obr. 4).

Počítačové programy byly vyvinuty tak, aby pomohly dekonstruovat složité vokalizace vydávané mořskými savci. Bioakustické softwarové programy například vytvářejí spektrogramy, které výzkumníkům umožňují vizualizovat složení a vzorce zpěvu jednotlivých samců keporkaků (obr. 5). Výzkumníci zaznamenávají zpěv jedince a sledují ho po mnoho let, aby lépe porozuměli příčinám jeho vokalizace.

Další zdroje

• Podrobnější informace o vývoji studia zvuku najdete na historické časové ose NOAA.
• Další informace o výzkumu podmořského zvuku naleznete v tomto článku z The New York Times: Could Listening to the Deep Sea Help Save It?

Komunikace mořských savců

Nejúčinnějším komunikačním prostředkem ve vodě je zvuk. Zvuk se šíří na velké vzdálenosti a ve vodě se může pohybovat 4,5krát rychleji než ve vzduchu. Mnoho mořských savců je přizpůsobeno k vydávání a přijímání zvuků pod vodou. Zvuky vznikají při šíření tlakových vln vzduchem nebo vodou. U lidí vzniká zvuk při vypuzení vzduchu z plic a jeho pohybu hrtanem. Hlasivky v hrtanu spolu s hrdlem, jazykem, rty a zuby mění zvuk na různé vokalizace (obr. 6). Mechanismus tvorby zvuku u kytovců je složitý a stále se studuje.

Na rozdíl od lidí a jiných mořských savců nepotřebují kytovci k produkci zvuku vydechovat vzduch. Odontocety, velryby ozubené, používají echolokaci, při níž generují cvakání, pískání a impulzy v nosním systému. Mysticety, velryby velrybí, vydávají velmi nízkofrekvenční zvuky podobné sténání, úderům, sténání a pulzům. Kytovci nemají vnější strukturu ucha pro příjem zvuků a žádný otvor do zvukovodu. Vědci mají důkazy o tom, že zvukové vibrace procházejí kůží a poté jsou soustředěny přes kosti a tuky v lebce do vnitřního ucha (obr. 7).

Echolokace delfínů

Echolokaci neboli biologický sonar používají savci, jako jsou netopýři a ozubené velryby, ke zpracování informací o svém okolí. Při echolokaci zvíře vysílá sérii kliknutí nebo písknutí, přijímá zpětné ozvěny, které se odrazily od objektu, a poté tyto ozvěny zpracovává (obr. 8). Zpracovaný zpětný signál poskytuje informace o vzdálenosti, tvaru a dalších charakteristikách objektu. Vědci si to představují jako vytvoření obrazu, který zvířeti umožňuje „vidět“ dál, než jsou schopny jeho oči. Například delfíni spoléhají na echolokaci při hledání kořisti, vzájemné identifikaci a komunikaci. Vědci zjistili, že každý delfín má své vlastní charakteristické pískání, které je pro něj jedinečné.

Člověk také používá echolokaci. Rybáři používají k vyhledávání ryb elektronická echolokační zařízení – často se těmto zařízením říká hledače ryb! Vědci používají zařízení, která vydávají zvuk odrážející se od dna oceánu, aby získali informace o struktuře oceánského dna – tato metoda se nazývá sonar a studium oceánského dna se nazývá batymetrie. Někteří nevidomí jedinci se naučili používat echolokaci k vnímání detailů prostředí, a to jak pasivně, tak aktivně pomocí klikání. Ačkoli vidící lidé používají k orientaci ve svém okolí zrak, studie ukázaly, že se mohou naučit používat echolokaci také pomocí tréninku.

Další zdroje:

• Pro užitečnou video animaci použití sonaru se podívejte na tento zdroj NOAA:
• Pro příběh slepého muže, který používá echolokaci k navigaci, se podívejte na tento krátký příběh od CNN.

Zpěv velryb hrbatých

Velryby hrbaté jsou známé svým složitým zpěvem (obr. 9). Zpívají pouze samci a zpěv je nejčastěji slyšet v období páření, ale zpěv lze slyšet i v místech rozmnožování a v místech krmení. Zpěvák je obvykle sám v poloze hlavou dolů a ocasem vzhůru. Pokud zpěvák následuje pár krávy a mláděte, nazývá se doprovod. Pokud se ke zpěvu připojí další velryba, říká se jí spojovatel. Keporkaci nemají hlasivky. Zvuky vydávají tak, že tlačí vzduch trubicemi a komorami ve svém dýchacím systému. Výzkumníci velryb studují vzory na spektrogramech, aby se dozvěděli, proč velryby zpívají a jak reagují na ostatní velryby ve svém okolí. Existují hypotézy, proč velryby zpívají, ale absolutní důvod vědci neznají. Předpokládá se, že samci zpěvem sdělují ostatním samcům svou polohu, lákají samice, navigují se, hledají potravu a komunikují mezi sebou.

Znečištění hlukem

Vědci také studují zpěv velryb, aby zjistili, jak může znečištění hlukem způsobené lidmi ovlivnit chování velryb. Naše znalosti biologie mořských savců se stále rozšiřují, i když o sluchových schopnostech kytovců toho víme velmi málo. Současný výzkum v rámci Programu výzkumu mořských savců na Havajském institutu mořské biologie se snaží charakterizovat frekvenční rozsahy sluchu těchto živočichů, aby bylo možné lépe pochopit, jak na ně může působit antropogenní znečištění pod vodou. Lodní motory, vojenské sonary a výbuchy používané ropnými a stavebními společnostmi způsobují pod vodou hlasité zvuky, které mohou způsobit změny v chování velryb (obr. 10). Fyzické účinky intenzivního hlukového znečištění mohou zahrnovat krvácení do mozku, plic, vnitřního ucha a očí, což způsobuje vážné poruchy akustické komunikace a dalších základních projevů chování.

Níže je uveden seznam zdrojů antropogenního podmořského hlukového znečištění, o nichž se předpokládá, že jsou škodlivé pro mořské savce a způsobují některé nebo všechna dříve popsaná fyzická poškození.

Typy zvukového znečištění	Popis
Nízkofrekvenční aktivní sonar (LFAS)	Tento typ sonaru s vysokou intenzitou byl navržen armádou ke sledování a odhalování ponorek a dalších tajných strojů, které operují pod vodou. Intenzita tohoto sonaru se pohybuje v rozmezí 180-240 decibelů. Ve vzduchu to odpovídá vzdálenosti 7 metrů od rakety při startu. Velké procento mrtvol mořských savců, které se sbírají na plážích, vykazuje známky poškození sluchu, což svědčí o tom, že mnoho savců, kteří uvíznou na mělčině, tak může činit v reakci na poškození sluchu. K mnoha zaznamenaným hromadným uvíznutím došlo během námořních zkoušek LFAS.
Vzduchová děla	Používají se k podmořskému průzkumu a monitorování ropných zásob i ke geofyzikálnímu výzkumu a často pracují po dlouhou dobu a vydávají časté výbuchy. Spermové a modré velryby, které se nacházely až 370 km (230 mil) od leteckého děla, údajně v reakci na hluk přestaly hlasitě mluvit až na 36 hodin. V těsné blízkosti těchto strojů byla rovněž zdokumentována uvíznutí na šňůrách.
Lodní doprava	Nákladní lodě vydávají ze svých lodních šroubů stálé nízkofrekvenční zvuky, které spadají do stejného frekvenčního pásma, které mnohé velryby používají ke komunikaci na velké vzdálenosti. Účinky hluku lodní dopravy je obtížné kvantifikovat, protože lodní plavidla se ve světových oceánech vyskytují velmi často. Někteří vědci se však obávají, že rušení způsobené hlukem z lodní dopravy by mohlo mít rozsáhlé účinky na úrovni populace, pokud jde o schopnost jedinců komunikovat mezi sebou na velké vzdálenosti.

.