Ein scherzender Delphin kann wie ein Haufen Affen klingen, die auf einem Gummifloß springen - Triller, Quietschen, Pfeifen und Klicken.
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Diese Kreaturen haben diese Kakophonie über Millionen von Jahren geschliffen, um in ihrer wässrigen Welt zu überleben. Sowohl Delfine als auch Zahnwale können das zurückkehrende Staccato aus ihren Klicks mit höchster Frequenz zum Echo verwenden, um Größe, Form, Richtung und sogar Geschwindigkeit der flüchtenden Beute zu bestimmen.
Wie genau sie diese hochfrequenten Geräusche erzeugen, ist nach jahrzehntelanger Forschung unbekannt. Und eine Gruppe von Wissenschaftlern spricht von Rotz als der Zutat, die den Walen den zusätzlichen Schwung verleiht, der für den Ultraschall benötigt wird.
Delfine machen Geräusche mit unterschiedlicher Frequenz, je nach Verwendungszweck des Tieres. Das menschliche Gehör erreicht eine maximale Frequenz von etwa 20 kHz, sodass wir normalerweise die Klicks und Triller eines Delfins hören können, die für die Kommunikation verwendet werden sollen. Aber beim Echolokalisieren erhöhen Delfine die Frequenz in den Ultraschallbereich. Das Staccato eines Delfins kann mit rund 100 kHz schneller als eine Hundepfeife sein.
Trotzdem „kann man einen Hund nicht einfach durch Pfeifen zum Pfeifen bringen“, sagt Aaron Thode, Forscher an der Scripps Institution of Oceanography. Aber ein bisschen Rotz hineinmischen und die Situation könnte sich komplett ändern.
Delfine machen ihre Geräusche mit einem Satz fettgefüllter Streifen, den so genannten Rückenbursae, die sich unter dem Blasloch befinden. Diese Nasenhöhle wird durch ein Paar Lippen verschlossen, die den sogenannten Affenlippen ähneln, erklärte Thode, der diese Woche auf dem 171. Treffen der Acoustical Society of America in Salt Lake City, Utah, die Schleimhypothese vorstellte.
Um unter Wasser zu klicken, drücken Delfine Luft durch diese Affenlippen in den leeren Hohlraum unter dem versiegelten Blasloch. "Wenn Sie Ihre eigenen Lippen zusammenfügen und sie zusammendrücken, machen Sie den Himbeerton, richtig?", Sagt Thode, bevor sie Blähungsgeräusche macht. "Das ist effektiv, was [Wissenschaftler] denken, dass die Delfine tun."
Doch wie sie von Himbeeren zu Hundepfeifen werden, ist etwas weniger klar und ist Wissenschaftlern schon lange entgangen. Vor etwa 15 Jahren haben Forscher des Office of Naval Research versucht, die Echolokalisierungsklicks mechanisch nachzubilden, so Thode. Bis heute ist es niemandem gelungen, den Klang mechanisch zu erzeugen.
Die Marine setzt tatsächlich eine kleine Truppe von Delfinen ein, um mithilfe ihrer Echolokalisierung Objekte wie vergrabene Landminen sicher zu identifizieren, sagt Ted Cranford, ein Meeresbiologe an der San Diego State University. "Die Tiere machen nicht viele Fehler", sagt er. "Aber künstliche Sonarsysteme sind nicht fehlerfrei."
Die Hoffnung bestand also darin, die Fähigkeiten des Delfins zu nutzen und die menschlichen Sonarsysteme zu verbessern, sagt Cranford, der Teil dieses frühen ONR-Projekts war. Bei der Untersuchung dieser Klicks mit Endoskopen kamen Cranford und Thode auf die Idee, dass die Schleimschicht auf den Affenlippen möglicherweise mehr als nur Schleim ist.
Aber tatsächlich zu testen, was der Schleim mit dem Klick macht, ist eine ganz andere Geschichte. Die Geräusche sind kurz und schnelles Feuer. Delfine können in einer Sekunde Hunderte von Klicks erzeugen. "Es ist schwierig, einen Prozess in den Griff zu bekommen, der so schnell abläuft", sagt Cranford.
Seitdem ist Cranford von Rotz abgewichen, aber die Idee blieb in Thodes Kopf stecken. Mit Hilfe neuer Schallanalysetechnologien haben er und seine Mitarbeiter das Staccato des Bursts grafisch dargestellt und ein Grundmodell erstellt, um zu erklären, wie es zustande kommt.
Sie haben das Profil der Delfinklicks aufgeschlüsselt und festgestellt, dass es häufig in zwei Teilen vorkommt. Zunächst ertönt ein dumpfer Schlag, auf den ein Ring folgt. Dies ist ähnlich wie das Schlagen einer Glocke mit einem Hammer - der Hammer schlägt zu, um einen Schlag zu erzeugen, und prallt dann ab, damit er in einem Ring vibrieren kann, erklärt er.
Die Forscher konnten jedoch keine ähnlichen Geräusche mit einer ausreichend hohen Frequenz erzeugen, bis sie ihrem Modell eine hochviskose Substanz hinzufügten. Das Hinzufügen von Rotz zu der Mischung von Gleichungen drückte die Töne in den Ultraschallbereich.
Aber warum sollte Rotz wichtig sein? Die Affenlippen des Delfins haben eine lockere Hautschicht, erklärt Thode. Der Schleim verursacht wahrscheinlich, dass die Lippenoberflächen zusammenkleben. Wenn die Lippen loslassen, schnappen sie und erzeugen einen Ultraschall. Mit diesem Modell konnten sie auch einen Teil der Variabilität von Delfingeräuschen erklären.
"Man kann einfach nicht zwei Billardkugeln knallen oder zwei sehr trockene Gewebestücke zusammenschlagen, um das zu erzeugen, was man aus einem Delphin [hört]", sagt er. "In diesem kleinen Maßstab muss etwas los sein, mit etwas losem Taschentuch und klebrigem Rotz."
Bemerkenswert ist jedoch, dass diese Idee noch nicht einer Peer Review unterzogen wurde, der rigorosen Prozessforschung, die es anderen Wissenschaftlern auf dem Gebiet ermöglicht, sich zu widmen. Trotzdem ist die Idee faszinierend, sagt Paul Nachtigall, ein Biologe, der sich auf Meeresforschung spezialisiert hat Säugetiere am Hawaii Institute of Marine Biology, die nicht an der Forschung beteiligt waren.
Es gibt unglaubliche Details in dem „akustischen Meisterwerk“, das die Echolokalisierung sowohl der ausgehenden Klicks als auch der Art und Weise, wie Delfine das zurückkehrende Flüstern verarbeiten, ist. Nachtigall betont, dass nichts die spektakuläre akustische Gymnastik der Wale erklären wird.
"Viele Leute suchen nach der Silberkugel", sagt er. "Sie suchen nach einer Möglichkeit zu sagen:" Ich habe herausgefunden, warum die Echolokalisierung von Delfinen so fantastisch ist - das ist es. Aber ich denke, es muss viele, viele, viele geben, das ist es. “
Ein Teil des Problems, sagt Cranford, ist, dass die Kreaturen oft im Stillstand in einem Tank untersucht werden, was für Delfine ein völlig unnatürlicher Zustand ist. Sie leben normalerweise in Gruppen, sind ständig unterwegs und bewegen sich. Wenn sie echolokalisieren, beugen sich ihre Körper und gleiten durch das Wasser.
"Um es zu vereinfachen - damit wir versuchen können, zumindest eine Ahnung davon zu bekommen, was los ist - müssen wir sie dazu bringen ... still zu sitzen", sagt er. Aber aus diesem Grund „bekommst du nicht das ganze Bild. Du bekommst dieses kleine, winzige Stückchen von dem, was sie können. “
"Es wird eine Weile dauern, bis sich das Ganze aufgelöst hat", sagt Cranford. Doch schon über die Jahrzehnte der Arbeit haben Wissenschaftler langsam begonnen, die Komplexität des Delfins herauszufiltern - bis hin zur Bedeutung seines Rotzes.
