Információfeldolgozás

A fenti tevékenység az alábbi tartalomra épül.

A fenti további vizsgálati tevékenység az alábbi tartalomra épül, és a fenti tevékenységből származó ismereteket bővíti.

Információfeldolgozás

A szervezet azon képessége, hogy érzékeli a környezetét és reagál rá, növeli a túlélési és szaporodási esélyeit. Az állatok külső és belső érzékszervi receptorokkal rendelkeznek, amelyek különböző típusú információkat érzékelnek, és belső mechanizmusokat használnak az információk feldolgozására és tárolására (1. ábra). Az egyes érzékszervi receptorok különböző bemeneti jelekre reagálnak, például elektromágneses, mechanikai vagy kémiai jelekre. Egyes érzékszervi receptorok impulzusok továbbításával reagálnak, amelyek az idegsejtek mentén haladnak. Az összetett szervezetekben a legtöbb ilyen bemenet az agyba jut, amely több különböző régióra és áramkörre oszlik, amelyek meghatározott feladatokat látnak el. Néhány funkció például a vizuális és auditív érzékelés, az információk értelmezése, a motoros mozgások irányítása és a döntéshozatal. Ezenkívül az agy egyes áramkörei érzelmeket keltenek és emlékeket tárolnak. A különböző organizmusok különböző összetettségű érzékszervi funkciókat mutatnak. Például a tengeri emlősök másképp dolgozzák fel a hangokat, mint a tengeri gerinctelenek, például a tengeri sünök. A cetfélék, a tengeri emlősök egy csoportja, amelybe a bálnák és a fogas bálnák is tartoznak, a hangokat kommunikációs eszközként használják (2. ábra).

A víz alatti hangok tanulmányozása

A tudósok az 1920-as években kezdtek el olyan technológiát fejleszteni, amellyel a víz alatti hangokat hallgathatják (3. ábra). Ezek a hidrofonoknak nevezett eszközök ma is a víz alatti hangok meghallgatására és rögzítésére használt fő műszerek (4. ábra).

A tengeri emlősök bonyolult hangadásának dekonstruálására számítógépes programokat fejlesztettek ki. A bioakusztikai szoftverprogramok például olyan spektrogramokat készítenek, amelyek lehetővé teszik a kutatók számára, hogy szemléltessék az egyes hím púposhímek énekének összetételét és mintázatát (5. ábra). A kutatók rögzítik egy-egy egyed énekét, és több éven keresztül nyomon követik az adott egyedet, hogy jobban megértsék a hangok mögött meghúzódó okokat.

Kiegészítő források

• A hangok tanulmányozásának fejlődéséről részletesebben a NOAA Történelmi idővonalán olvashat.
• A víz alatti hangok kutatásával kapcsolatos további információkért tekintse meg a The New York Times cikkét: Segíthet a mélytenger megmentésében a mélytenger hallgatása?

A tengeri emlősök kommunikációja

A vízben a leghatékonyabb kommunikációs eszköz a hang. A hang nagy távolságokat tesz meg, és a vízben 4,5-szer gyorsabban mozog, mint a levegőben. Számos tengeri emlős alkalmazkodott a víz alatti hangok előállításához és vételéhez. A hangok akkor keletkeznek, amikor nyomáshullámok terjednek a levegőben vagy a vízben. Az embereknél a hang akkor keletkezik, amikor a levegő kilökődik a tüdőből, és a gégén keresztül áramlik. A gégében lévő hangszalagok, valamint a torok, a nyelv, az ajkak és a fogak a hangot különböző hangzásokká alakítják (6. ábra). A cetfélék hangképzési mechanizmusa összetett, és még mindig tanulmányozás alatt áll.

Az emberrel és más tengeri emlősökkel ellentétben a cetféléknek nem kell levegőt kilélegezniük ahhoz, hogy hangot adjanak ki. Az odontoceták, a fogas bálnák echolokációt használnak, az orrrendszerben kattogásokat, sípokat és impulzusokat generálva. A bálnák (Mysticetes) nagyon alacsony frekvenciájú, nyögésekhez, puffanásokhoz, nyögésekhez és impulzusokhoz hasonló hangokat adnak ki. A cetféléknek nincs külső fülszerkezetük a hangok befogadására, és nincs fülkürtnyílásuk. A tudósoknak bizonyítékuk van arra, hogy a hangrezgések áthaladnak a bőrön, majd a koponyában lévő csontokon és zsírokon keresztül a belső fülbe fókuszálódnak (7. ábra).

Delfinek echolokációja

Az echolokációt, vagyis a biológiai szonárt az emlősök, például a denevérek és a fogas bálnák használják a környezetükről szóló információk feldolgozására. Az echolokációhoz az állat kattintások vagy füttyök sorozatát küldi ki, fogadja a tárgyról visszaverődő visszhangokat, majd ezeket a visszhangokat feldolgozza (8. ábra). A feldolgozott visszatérő jel információt ad a tárgy távolságáról, alakjáról és egyéb jellemzőiről. A tudósok úgy gondolnak erre, mint egy kép létrehozására, amely lehetővé teszi az állat számára, hogy messzebbre “lásson”, mint amire a szeme képes. A delfinek például az echolokációra támaszkodnak a zsákmány megtalálása, egymás azonosítása és a kommunikáció során. A tudósok felfedezték, hogy minden delfin saját, csak rájuk jellemző füttyszóval rendelkezik.

Az emberek is használnak echolokációt. A halászok elektronikus echolokációs készülékeket használnak a halak felkutatására – ezeket a készülékeket gyakran halkeresőnek nevezik! A tudósok az óceánfenékről visszaverődő hangot kibocsátó eszközöket használnak, hogy információt kapjanak az óceánfenék szerkezetéről — ezt a módszert szonárnak, az óceánfenék tanulmányozását pedig bathymetriának nevezik. Néhány vak egyed megtanult echolokációval érzékelni a környezet részleteit, akár passzívan, akár aktívan, kattintással. Bár a látó emberek a látásukat használják a környezetükben való tájékozódásra, tanulmányok kimutatták, hogy gyakorlással ők is megtanulhatják az echolokáció használatát.

Kiegészítő források:

• A szonár használatáról szóló hasznos videoanimációért nézze meg ezt a NOAA forrást: What is Sonar?
• Az echolokációt navigációra használó vak ember történetéhez nézze meg ezt a rövid történetet a CNN-től.

Púpos bálnák éneke

A púpos bálnák összetett énekükről híresek (9. ábra). Csak a hímek énekelnek, és az éneklés leggyakrabban a párzási időszakban hallható, de az éneklés a szaporodó- és táplálkozóhelyeken is hallható. Az énekes általában egyedül, fejjel lefelé, farokkal felfelé állva énekel. Ha az énekes egy tehén- és borjúpárt követ, akkor kísérőnek nevezik. Ha egy másik bálna is csatlakozik az énekhez, akkor csatlakozónak nevezik. A púpos bálnáknak nincsenek hangszálaik. A hangokat úgy adják ki, hogy a levegőt a légzőrendszerükben lévő csöveken és kamrákon keresztül nyomják. A bálnakutatók a spektrogramok mintáit tanulmányozzák, hogy megtudják, miért énekelnek a bálnák, és hogyan reagálnak a körülöttük lévő többi bálnára. Vannak hipotézisek arra vonatkozóan, hogy miért énekelnek a bálnák, de a kutatók nem ismerik az abszolút okot. Úgy gondolják, hogy a hímek énekükkel közlik helyzetüket más hímekkel, vonzzák a nőstényeket, navigálnak, táplálékot találnak, és kommunikálnak egymással.

Zajszennyezés

A tudósok azért is tanulmányozzák a bálnák énekét, hogy megtudják, hogyan befolyásolhatja az emberek által okozott zajszennyezés a bálnák viselkedését. A tengeri emlősök biológiájával kapcsolatos ismereteink még mindig bővülnek, bár a cetfélék hallási képességeiről még nagyon keveset tudunk. A Hawaii Tengerbiológiai Intézet Tengeri Emlős Kutatási Programjának jelenlegi kutatásai során megpróbálják jellemezni ezen állatok hallási frekvenciatartományát, hogy jobban megértsük, milyen hatással lehet rájuk az antropogén víz alatti zajszennyezés. A hajómotorok, a katonai hanglokátorok, valamint az olaj- és építőipari vállalatok által használt robbanások olyan hangos zajokat okoznak a víz alatt, amelyek változásokat okozhatnak a bálnák viselkedésében (10. ábra). Az intenzív zajszennyezés fizikai hatásai közé tartozhat az agy, a tüdő, a belső fül és a szem bevérzése, ami az akusztikus kommunikáció és más alapvető viselkedésformák súlyos károsodását okozza.

Az alábbiakban felsoroljuk az antropogén víz alatti zajszennyezés azon forrásait, amelyekről feltételezhető, hogy károsak a tengeri emlősökre, és a korábban leírt fizikai károk bármelyikét vagy mindegyikét okozzák.

A zajszennyezés típusai	leírás
Alacsony frekvenciájú aktív szonár (LFAS)	A nagy intenzitású szonár ezen típusát a hadsereg a tengeralattjárók és más, víz alatt működő titkos gépek követésére és felderítésére tervezte. Ennek a szonárnak az intenzitása a 180-240 decibeles tartományban van. Ez a levegőben olyan hangerőnek felel meg, mintha 7 méterre (20 láb) lennénk egy rakétától felszálláskor. A partra vetődött tengeri emlősökből begyűjtött tetemek nagy százaléka halláskárosodásra utaló jeleket mutat, ami arra utal, hogy a partra vetődő emlősök nagy része a halláskárosodásra reagálva teszi ezt. Számos feljegyzett tömeges strandolás történt az LFAS haditengerészeti tesztelése során.
Légágyúk	A víz alatti olajkészletek feltárására és megfigyelésére, valamint geofizikai kutatásra használják, és gyakran hosszú ideig működnek, gyakori robbanásokat produkálva. A légágyútól akár 370 kilométerre (230 mérföldre) lévő gömböcök és kék bálnák a jelentések szerint a zajra reagálva akár 36 órára is abbahagyták az éneklést. Strandolásokat is dokumentáltak e gépek közvetlen közelében.
Hajózás	A teherhajók állandó alacsony frekvenciájú zajokat bocsátanak ki a hajócsavarjaikból, amelyek ugyanabba a frekvenciatartományba esnek, amelyet sok bálna használ nagy távolságok közötti kommunikációra. A hajózási zaj hatásait nehéz számszerűsíteni, mivel a hajózási hajók nagyon gyakoriak a világ óceánjain. Egyes tudósok azonban aggódnak amiatt, hogy a hajózási zaj okozta interferenciának nagymértékű populációs szintű hatása lehet az egyedek azon képességére, hogy nagy távolságokon keresztül kommunikáljanak egymással.