Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK!
Wetenschappers ontdekken dat dolfijnen en andere tandwalvissen nasale structuren bezitten die geluiden in drie vocale registers produceren.
Tandwalvissen, waaronder dolfijnen, orka’s en potvissen, zijn waarschijnlijk de slimste dieren van de zee. Dankzij hun relatief grote brein zijn ze in staat tot sociale interacties en samenwerkingen. Ook kunnen ze via echolocatie tot op 2000 meter diepte in de volle duisternis hun prooi vinden. Hoe doen ze dat? Ze blijken hun stembanden, die fonische lippen worden genoemd, in hun neus te hebben. Zo publiceerde een Deens onderzoeksteam in Science.
Lees ook:
- Deze dolfijnen zijn in dienst bij het Amerikaanse leger
- Dolfijnen bezoeken ‘medicinale koraalwasstraat’
- Dolfijn van Cuvier houdt recordtijd adem in
Vocale registers
De menselijke stembanden zitten – net als de meest zoogdieren – in het strottenhoofd. Door het openen en sluiten kunnen we er ons stemgeluid mee maken. Die stemgeluiden vallen in een van de drie vocale registers. De falsetto-stem is voor hoge tonen; de borststem voor normaal praten; en de vocal fry of krakende stem voor de laagste tonen. Bekende gebruikers van dat laatste register zijn bijvoorbeeld Kim Kardashian, Katy Perry en Scarlett Johansson.
Bij dieren waren tot nu toe alleen de vocale registers bepaald van koeien en kraaien. Beide soorten bezitten er net als de mens drie. Hoe zit dat met tandwalvissen? Zij staan erom bekend hun stem veel te gebruiken, bijvoorbeeld voor het communiceren en het lokaliseren van voedsel. Die geluiden ontstaan in de neus, maar de manier waarop en welke vocale register erbij betrokken zijn, was nog een mysterie hoe.
Fonische lippen
De onderzoekers, onder leiding van Coen Elemans van de University of Southern Denmark, gingen een project van 10 jaar aan om dit uit te vogelen. Ze bestudeerden zowel wilde als getrainde tandwalvissen. In dat laatste geval ging het om spitssnuitdolfijnen van het Dolfinarium in Harderwijk. Naast geluidopnames filmden de onderzoekers ook binnenin de neus met een hogesnelheidscamera. Datzelfde werd gedaan in het lab bij overleden bruinvissen.
Binnenin de neus trof het team speciale stembanden aan: fonische lippen. Ergens in de evolutie van de tandwalvissen moeten deze vanuit het strottenhoofd zijn verhuisd naar de neus. Dat had volgens de onderzoekers heel wat voordelen, vooral voor echolocatie.
200 decibel
Tijdens echolocatie drukt de tandwalvis met kracht lucht door de neus en langs de fonisch lippen, die daardoor gaan trillen. De versnelling die daarbij ontstaat, leidt tot geluidsgolven die via de kop het water ingaan en tegen een prooi aan botsen. De weerkaatste geluidsgolven worden vervolgens opgepikt en vertellen het dier waar het voedsel te vinden is.
Dat de fonische lippen zich in de neus bevinden in plaats van het strottenhoofd heeft volgens Elemans en collega’s veel voordelen. Zo is het hiermee mogelijk een veel hogere druk te geven, zonder dat de longen kapotgaan. De tandwalvissen kunnen zo het volume tot wel 200 decibel opvoeren (geluiden van 120 decibel kunnen het menselijke gehoor al beschadigen). Ook kunnen ze de geluidsgolven beter richten. En ten slotte is het met een geluidsproductiesysteem in de neus mogelijk om echolocatie te gebruiken tijdens het vangen en eten van prooien. Een echte multitasker dus!
Krakende stem
En hoe zit het dan met die vocale registers? Alle drie de registers die bij de mens voorkomen, bezit de tandwalvis volgens het onderzoek ook. Maar vooral het gebruik van vocal fry viel op. Bij mensen wekt zo’n krakende lage stem nogal eens irritatie op bij de luisteraar, maar bij tandwalvissen is het register erg nuttig bij echolocatie. In de duistere diepte van de zee is er weinig lucht. Bij vocal fry openen en sluiten de stembanden razendsnel (zo’n 700 maal per seconde). Daardoor gebruikt het maar weinig lucht. De keuze van het dier voor dit register was dus snel gemaakt.
Naast echolocatie gebruiken tandwalvissen hun stem ook voor sociale communicatie. Bij orka’s en grienden kunnen ‘liederen’ zelfs worden geleerd en doorgegeven, zoals menselijke dialecten. Elemans en zijn team lieten zien dat ze hierbij de borst- en falsetto-stem gebruiken. En dat doen ze dicht bij het oppervlakte, waar meer lucht is en de fonische lippen langer open kunnen blijven.
De kracht en tekortkomingen
“Het feit dat tandwalvissen hele harde geluiden produceren met echolocatie terwijl hun longen tijdens het duiken ingeklapt zijn en ze dus niet veel lucht kunnen gebruiken, is altijd een raadsel geweest”, zegt walvisdeskundige Annebelle Kok van de Rijksuniversiteit Groningen. “Nu weten we eindelijk hoe ze dat doen.”
“Het begrijpen van het mechanisme hierachter ligt aan de basis van onderzoek naar het jaaggedrag van tandwalvissen”, vervolgt ze. “Nu kunnen we deze kennis gebruiken om erachter te komen waar de kracht en tekortkomingen liggen van de jachttechniek. Dat kan ons dan weer helpen begrijpen op welk punt van de jacht deze dieren kwetsbaar zijn voor verstoring door menselijke activiteiten.”
Bronnen: Science, University of Southern Denmark via EurekAlert!, AAAS via EurekAlert!