Wieloryby są znane ze swojego złożonego zachowania społecznego i reprodukcyjnego. Nieodłączną jego częścią jest charakterystyczny, podwodny śpiew. Naukowcy od dawna wiedzieli, że w toku ewolucji wieloryby podzieliły się na te, które wykorzystują do śpiewu nosowy narząd głosowy i te wykorzystujące krtań, ale dokładny mechanizm przepływu powietrza i wydawania dźwięku w wodzie nie został poznany.

Publikacje sprzed lat sześćdziesiątych XX wieku opisują anatomię wielorybów na podstawie okazów pozyskanych po tym, jak zwierzęta utknęły na plaży lub zbadanych w komercyjnych stacjach wielorybniczych. Badania te obejmowały przedstawienia krtani wieloryba, ale nie powiązały jej z wytwarzaniem dźwięku ani nie zidentyfikowały jej wewnętrznych struktur jako strun głosowych.

W najnowszej publikacji „Nature” zespół duńskich naukowców opisał badanie krtani trzech wyrzuconych na brzeg morza fiszbinowców – płetwala czerniakowego, płetwala karłowatego i humbaka. Badaczom udało się dowieść, że struktura w kształcie litery „U” w krtani wieloryba jest odpowiednikiem sparowanych fałdów głosowych ssaków lądowych. W przeciwieństwie do typowych fałdów głosowych u innych ssaków, fałd „U” wielorybów jest obrócony o 90 stopni, tak aby leżał równolegle do tchawicy, a szczelina pomiędzy „ramionami” fałdu prowadzi do worka powietrznego krtani.

Chociaż między krtaniami wielorybów a krtaniami ssaków lądowych występują pewne podobieństwa, trudno jest zidentyfikować źródło śpiewu wielorybów i mechanizmy wykorzystywane przez wieloryby do wydawania dźwięków. Ze względu na duże rozmiary fiszbinowców nie można badać anatomii i funkcji ich struktur głosowych w niewoli ani badać przy użyciu nowoczesnych metod wizualizacji, takich jak endoskopia, czy technik obrazowania (w tym tomografii komputerowej czy rezonansu magnetycznego).

„Małe wieloryby, takie jak delfiny, które można łatwiej badać w niewoli, są kiepskimi modelami, ponieważ wokalizują z inną częstotliwością niż duże wieloryby fiszbinowe i używają struktur nosowych zamiast fałd. Dlatego założenia dotyczące wokalizacji wielorybów fiszbinowych opierają się zwykle na analizach porównawczych anatomii” – napisała Joy Reidenberg, autorka artykułu w „News & Views” towarzyszącego publikacji w „Nature”.

Naukowcy wykorzystali techniki skanowania i modelowania, aby zrekonstruować sposób, w jaki może zachodzić wokalizacja. We wszystkich trzech przypadkach opisywanych wielorybów stwierdzono, że dźwięk jest wytwarzany w wyniku drgań aerodynamicznych określonych struktur głosowych w krtani fiszbinowej, których nie obserwuje się u zębowców. Te wyspecjalizowane konstrukcje umożliwiają wytwarzanie dźwięku i przepływ powietrza, jednocześnie zapobiegając wdychaniu wody.

Naukowcy ustalili też, że pojedynczy wieloryb może wydawać co najmniej dwa różne dźwięki jednocześnie. Generowanie dźwięku poprzez wibracje fałdów tłuszczowych może odbywać się po obu stronach krtani, ponieważ fałd w kształcie litery U ma dwa ramiona. Joy Reidenberg zauważa, że głównym ograniczeniem pracy duńskich naukowców jest fakt, że mogli przetestować jedynie izolowane krtanie wyjęte z ciał wielorybów, które następnie sztucznie zawieszono w powietrzu. Dlatego naturalna ścieżka wytwarzania dźwięku pod wodą przez wibrującą krtań wieloryba pozostaje nieznana. Nie wiadomo też, w jaki sposób dźwięk przedostaje się do wody.

„Obraz ewolucji nie będzie pełny, dopóki nie zrozumiemy, w jaki sposób system napędzany powietrzem, który generuje dźwięk w powietrzu i przekazuje go do pyska ssaków lądowych, został przystosowany do pracy pod wodą dla wielorybów. To z kolei może pomóc nam rozszyfrować, w jaki sposób wieloryby fiszbinowe wydają niezwykłe dźwięki” – napisała Reidenberg.

Więcej informacji w artykule źródłowym. (PAP)

Urszula Kaczorowska

uka/ bar/