Deep into Infrasound

Częstotliwość dźwięku jest mierzona w hercach (Hz = cykle na sekundę), a zakres infradźwiękowy obejmuje wszystkie dźwięki poniżej 20 Hz. Chcesz sprawdzić swój słuch? Poniżej znajdują się trzy generowane komputerowo czyste tony. Większość z was usłyszy dźwięk 30 Hz, ale aby usłyszeć 20 Hz, na granicy ludzkiego słuchu, możesz potrzebować słuchawek/wkładek dousznych!

szybkie fakty

• wszystkie dorosłe słonie mogą wykonywać infradźwiękowe połączenia.
• dudnienia słoni mają zwykle wiele harmonicznych – wielokrotności podstawowej częstotliwości – i ludzie mogą je usłyszeć, jeśli połączenie jest głośne.
• inne zwierzęta wytwarzające infradźwięki to wieloryby, nosorożce, żyrafy i aligatory.
• infradźwięki są również wytwarzane przez erupcje wulkaniczne, trzęsienia ziemi, lawiny i ocielenie gór lodowych.
• działalność człowieka, która wytwarza infradźwięki, obejmuje rekwizyty dużych statków, wysięgniki dźwiękowe i turbiny wiatrowe.
• infradźwięki mogą podróżować na duże odległości – nawet przez Ocean Atlantycki z Ameryki Południowej do Afryki w przypadku płetwala błękitnego!

skąd dowiedzieliśmy się, że słonie używają infradźwięków?

odkrycie infradźwiękowej komunikacji wśród słoni wynikało z przeczucia, jakie Katy Payne miała podczas wizyty w Zoo Washington Park w Portland w stanie Oregon. Obserwując Azjatyckie słonie, Katy wyczuła wstrząsające wibracje w powietrzu i przypuszczała, że czuje, a nie słyszy, że słonie się komunikują.

dalsze prace w zoo z Williamem Langbauerem Jr. i Elizabeth Thomas ujawniły, że słonie rzeczywiście wykonywały infradźwiękowe połączenia [1]. Zostało to później potwierdzone eksperymentami z odtwarzaniem dzikich słoni afrykańskich we współpracy z Russelem Charifem, Lisą Rapaport i Ferrelem Osbornem (2). Stwierdzono, że słonie używają swoich potężnych, głębokich połączeń w komunikacji na duże odległości do koordynowania ruchów grupowych i znajdowania osobników w stanie rozrodczym. Fascynujące obserwacje słoni w wyjątkowo suchym regionie Namibii, Michaela Garstanga i współpracowników, sugerują, że mogą one wykorzystywać infradźwięki wytwarzane przez odległe burze do znajdowania wody w okresach suszy (3).

słonie leśne i infradźwięki

eksperymenty z odtwarzaniem na sawannach Afryki Wschodniej wykazały, że słonie sawannowe reagowały na swoje wokalizacje na odległość 2 km, a ponieważ trudno jest odtworzyć wołania słoni tak głośno, jak same słonie mogą wywołać, Langbauer, Payne i współpracownicy oszacowali rzeczywisty zasięg wykrywania na 4 km (2). Oznacza to, że słoń rumble może dotrzeć do członków rodziny w dowolnym miejscu w 50 sq.km obszar wokół rozmówcy!

ważne okazuje się również wyczucie czasu, częstotliwość i moc (głośność lub Amplituda) dźwięków słonia. Propagacja dźwięku o bardzo niskiej częstotliwości może się różnić w zależności od warunków atmosferycznych, prędkości i kierunku wiatru oraz charakterystyki podłoża, na którym stoją słonie. Ponadto na wykrywanie połączeń przez odbiornik mają wpływ dźwięki tła w otoczeniu. Podczas typowej pory suchej na sawannie tworzy się inwersja temperatury, która zasadniczo działa jak sufit i odbija fale dźwiękowe z powrotem w dół w kierunku ziemi(i odbiornika), potencjalnie zwiększając obszar słuchania słoni nawet dziesięciokrotnie-od 30 sq. km. w południe do 300 m2. km. tego samego wieczoru (4). W świetle tego faktu jest interesujące, że słonie savannah wykonują większość swoich głośnych rozmów o niskiej częstotliwości w godzinach najlepszej propagacji dźwięku (4). Nie wiemy, czy jest to wrodzona, czy oportunistyczna reakcja na wahania wielkości obszaru Komunikacyjnego, ale w obu przypadkach jest jasne, że w miarę jak Obszar się kurczy i rozszerza, podobnie jak sieć potencjalnych współpracowników i partnerów, do których można dotrzeć akustycznie.

w lesie są jeszcze większe wyzwania! W środowisku wędrującym przez słonie leśne może nie być tak dużego problemu z zakłóceniami wiatru w propagacji dźwięku, ale gęstość i różnorodność innych aktywnych akustycznie gatunków sprawia, że tło jest bardzo głośne. Mimo to, jak pokazano w poniższej kreskówce, niskie częstotliwości w dudnieniu słoni nadal podróżują długą drogę przez las, mimo że drzewa mogą być tak gęste, że słonie są niemożliwe do zobaczenia.

ELP niedawno zmierzył, jak dobrze wędrują słonie leśne przez lasy deszczowe w Afryce Środkowej. Użyliśmy nagrań z tablicy akustycznej, rozrzuconej wokół leśnej polany w Gabonie. Tablica pozwoliła nam określić przestrzennie, gdzie każde nagrane połączenie zostało wykonane, i na tej podstawie mogliśmy obliczyć odległość, jaką połączenie musiało przebyć do każdej z jednostek nagrywających. Rejestratory były różne odległości od każdego połączenia, więc mierząc amplitudę połączenia w każdej odległości, mogliśmy oszacować, ile energii zostało utracone, gdy dźwięk podróżował przez las.

oszacowaliśmy znacznie mniejsze odległości wykrywania dla przeciętnego dudnienia w tym środowisku lasów deszczowych w porównaniu do sawanny-tylko około 800 metrów (a nie 4 kilometry). Ale było to prawie wyłącznie ze względu na stosunkowo wysoki poziom hałasu w tle, na który słoń musiałby rozpoznać dudnienie. Kiedy Las był najbardziej spokojny, dudnienie mogło zostać wykryte na odległościach większych niż 3 km. Ma to duży wpływ na to, w jaki sposób słonie leśne koordynują interakcje między podgrupami rodziny i między potencjalnymi partnerami (5).

czym różni się to odkrycie od tego, co znaleziono u słoni sawannowych? Prawdopodobnie nie tak różne, jak się wydaje. Eksperymenty na sawannie były w większości prowadzone w optymalnych warunkach środowiskowych przy niewielkim wietrze lub bez niego. I w przeciwieństwie do badań savannah, które wykorzystywały eksperymenty z odtwarzaniem, aby określić behawioralnie, czy słonie rozróżniają wezwanie, musieliśmy przyjąć założenia dotyczące wrażliwości słuchu słoni, czegoś, co nigdy nie zostało dokładnie zmierzone. Istnieje kilka teoretycznych powodów, aby sądzić, że zwierzęta są bardzo dobre w wydobywaniu sygnałów akustycznych z tła, więc słonie leśne mogą zrobić o wiele lepiej, niż zakładaliśmy.