Informationsbehandling

Overstående aktivitet bygger på nedenstående indhold.

Overstående aktivitet til yderligere undersøgelse bygger på nedenstående indhold og udbygger viden fra ovenstående aktivitet.

Informationsbehandling

En organismes evne til at fornemme og reagere på omgivelserne øger dens chance for at overleve og reproducere sig selv. Dyr har eksterne og interne sensoriske receptorer, der registrerer forskellige former for information, og de bruger interne mekanismer til at behandle og lagre den (fig. 1). Hver sensorisk receptor reagerer på forskellige input, f.eks. elektromagnetiske, mekaniske eller kemiske input. Nogle sensoriske receptorer reagerer ved at sende impulser, der bevæger sig langs nerveceller. I komplekse organismer sendes de fleste af disse input til hjernen, som er opdelt i flere forskellige regioner og kredsløb, der har bestemte funktioner. Nogle funktioner omfatter f.eks. visuel og auditiv perception, fortolkning af information, styring af motoriske bevægelser og beslutningstagning. Desuden giver nogle af hjernens kredsløb anledning til følelser og lagring af erindringer. Forskellige organismer udviser en række sensoriske funktioner, der varierer i kompleksitet. F.eks. kan havpattedyr behandle lyde anderledes end et hvirvelløst havdyr, f.eks. et søpindsvin. Hvaler, en gruppe havpattedyr, der omfatter både barde- og tandhvaler, bruger lyde som et kommunikationsmiddel (fig. 2).

Undersøgelse af undervandslyde

Forskere begyndte at udvikle teknologi til at lytte til lyd under vandet i 1920’erne (fig. 3). Disse apparater, kaldet hydrofoner, er stadig de vigtigste instrumenter, der bruges til at lytte til og optage undervandslyde i dag (Fig. 4).

Der er blevet udviklet computerprogrammer, der kan hjælpe med at dekonstruere de komplekse vokaliseringer, som havpattedyr laver. For eksempel skaber bioakustiske softwareprogrammer spektrogrammer, der gør det muligt for forskere at visualisere sammensætningen og mønstrene i de enkelte pukkelhuners sang (fig. 5). Forskere optager et individs sang og holder øje med det pågældende individ i mange år for bedre at forstå årsagerne bag vokaliseringerne.

Tidligere ressourcer

• For flere detaljer om udviklingen i studiet af lyd kan du se NOAAs historiske tidslinje.
• For yderligere oplysninger om forskning i undervandslyde kan du læse denne artikel fra New York Times: Kan lytning til dybhavet være med til at redde det?

Kommunikation med havpattedyr

Det mest effektive middel til kommunikation i vand er lyd. Lyd bevæger sig over lange afstande og kan bevæge sig 4,5 gange hurtigere i vand end i luft. Mange havpattedyr har tilpasninger til at producere og modtage lyde under vandet. Lyd opstår, når trykbølger bevæger sig gennem luft eller vand. Hos mennesker opstår lyden, når luften udstødes fra lungerne og bevæger sig gennem strubehovedet. Stemmebåndene i strubehovedet ændrer sammen med struben, tungen, læberne og tænderne lyden til forskellige vokaliseringer (fig. 6). Mekanismen for lydproduktion hos hvaler er kompleks og er stadig under udforskning.

I modsætning til mennesker og andre havpattedyr behøver hvaler ikke at udånde luft for at producere lyd. Odontoceterne, tandhvalerne, anvender ekkolokalisering og frembringer klik, fløjter og pulser i næseapparatet. Mysticetes, bardehvalerne, frembringer meget lavfrekvente lyde, der ligner støn, dønninger, støn og pulser. Hvaler har ikke en ydre ørekonstruktion til at modtage lyde og har ingen åbning til øregangen. Forskere har beviser for, at lydvibrationer passerer gennem huden og derefter fokuseres gennem knoglerne og fedtet i kraniet til det indre øre (fig. 7).

Dolfiners ekkolokalisering

Ekolokalisering, eller biologisk sonar, bruges af pattedyr, som flagermus og tandhvaler, til at behandle oplysninger om deres omgivelser. For at ekkolokalisere udsender dyret en række klik eller fløjter, modtager tilbagevendende ekkoer, der er prellet af på objektet, og behandler derefter disse ekkoer (fig. 8). Det behandlede retursignal giver oplysninger om afstanden, formen og andre egenskaber ved objektet. Forskerne opfatter det som et billede, der gør det muligt for dyret at “se” længere, end dets øjne er i stand til. En delfin er f.eks. afhængig af ekkolokalisering for at finde bytte, identificere hinanden og kommunikere. Forskere har opdaget, at hver delfin har sin egen signaturfløjte, som er unik for dem.

Mennesker bruger også ekkolokalisering. Fiskere bruger elektroniske ekkolokationsapparater til at lokalisere fisk – ofte kaldes disse apparater for fish finders! Forskere bruger apparater, der producerer lyd, som preller af på havets bund for at modtage oplysninger om havbundens struktur — denne metode kaldes sonar, og undersøgelsen af havbunden kaldes bathymetri. Nogle blinde personer har lært at bruge ekkolokalisering til at opfatte detaljer i omgivelserne både passivt og aktivt ved hjælp af kliklyde. Selv om seende mennesker bruger deres syn til at navigere i deres omgivelser, har undersøgelser vist, at de også kan lære at bruge ekkolokalisering med træning.

Overfladelige ressourcer:

• For en nyttig videoanimation om brugen af sonar kan du se denne NOAA-ressource: Hvad er sonar?
• For historien om en blind mand, der bruger ekkolokalisering til at navigere, kan du se denne korte historie fra CNN.

Bulehvalers sang

Bulehvaler er berømte for deres komplekse sang (fig. 9). Det er kun hannerne, der synger, og sangen høres oftest i parringstiden, men sang kan også høres på ynglepladser og på fødesteder. Sangerinden er som regel alene i en position med hovedet nedad og halen opad. Hvis sangeren følger et par med ko og kalv, kaldes han en eskorte. Når en anden hval slutter sig til sangen, kaldes han en medsanger. Pukkelhvaler har ikke stemmebånd. De producerer lyde ved at presse luft gennem rør og kamre i deres åndedrætssystem. Hvalforskere studerer mønstre på spektrogrammer for at lære mere om, hvorfor hvaler synger, og hvordan de reagerer på andre hvaler omkring dem. Der findes hypoteser om, hvorfor hvaler synger, men forskerne kender ikke den absolutte årsag. Man mener, at hannerne synger som en måde at kommunikere deres placering til andre hanner, tiltrække hunner, navigere, finde føde og kommunikere med hinanden.

Støjforurening

Forskere studerer også hvalsang for at lære, hvordan støjforurening forårsaget af mennesker kan påvirke hvalernes adfærd. Vores viden om havpattedyrs biologi er stadig voksende, selv om man kun ved meget lidt om hvalers høreevner. Den aktuelle forskning i Marine Mammal Research Program ved Hawai’i Institute of Marine Biology forsøger at karakterisere disse dyrs hørefrekvensområder for bedre at forstå, hvordan menneskeskabt støjforurening under vandet kan påvirke dem. Skibsmotorer, militær sonar og eksplosioner, der anvendes af olie- og byggefirmaer, forårsager høje lyde under vandet, som kan medføre ændringer i hvalernes adfærd (fig. 10). De fysiske virkninger af intens støjforurening kan omfatte blødninger i hjernen, lungerne, det indre øre og øjnene, der forårsager alvorlige forringelser i den akustiske kommunikation og andre vigtige adfærdsmønstre.

Nedenfor er der en liste over kilder til antropogen undervandsstøjforurening, som menes at være skadelige for havpattedyr, der forårsager nogen eller alle de fysiske skader, der tidligere er beskrevet.

Typer af lydforurening	Beskrivelse
Low Frequency Active Sonar (LFAS)	Denne type sonar med høj intensitet blev udviklet af militæret til at spore og opdage ubåde og andre hemmelige maskiner, der opererer under vandet. Intensiteten af denne sonar ligger i intervallet 180-240 decibel. Dette svarer i luften til at være 7 meter (20 fod) fra en raket ved start. En stor procentdel af de havpattedyrskadavere, der indsamles fra strandinger, viser tegn på høreskader, hvilket tyder på, at mange pattedyr, der strander, måske gør det som reaktion på en høreskade. Mange registrerede massestrandinger har fundet sted under flådens afprøvning af LFAS.
Luftkanoner	Anvendes til undervandsudforskning og overvågning af oliereserver samt til geofysisk forskning og opererer ofte i lange perioder med hyppige udladninger. Pattedyr og blåhvaler, der befandt sig så langt væk som 370 km fra luftkanonen, holdt angiveligt op med at give lyd fra sig i op til 36 timer som reaktion på støjen. Der er også blevet dokumenteret strandinger i umiddelbar nærhed af disse maskiner.
Skibsfart	Fragtskibe producerer konstant lavfrekvente lyde fra deres propeller, der falder inden for det samme frekvensområde, som mange hvaler bruger til at kommunikere over lange afstande. Virkningerne af skibsstøj er svære at kvantificere, fordi skibsfartøjer er meget hyppige i verdenshavene. Nogle forskere er dog bekymrede for, at forstyrrelser fra skibsstøj kan have virkninger på populationsniveau i stor skala i individernes evne til at kommunikere med hinanden over store afstande.