djupt in i infraljud

infraljud är ett ljud under det mänskliga hörselområdet. Ljudfrekvensen mäts i Hertz (Hz = cykler per sekund) och infrasonic-intervallet inkluderar alla ljud under 20 Hz. Vill du testa din egen hörsel? Nedan finns tre datorgenererade rena toner. De flesta av er kommer att höra 30 Hz-tonen, men för att höra 20 Hz, vid gränsen för mänsklig hörsel, kan du behöva hörlurar/öronsnäckor!

Snabbfakta

• alla vuxna elefanter kan ringa infrasoniska samtal.
• Elephant rumbles har vanligtvis många övertoner – multiplar av den grundläggande frekvensen – och människor kan höra dessa om samtalet är högt.
• andra djur som producerar infrasoniska samtal inkluderar valar, noshörning, giraffer och alligatorer.
• infraljud produceras också av vulkanutbrott, jordbävningar, laviner och kalvning av isberg.
• mänskliga aktiviteter som producerar infraljud inkluderar rekvisita av stora fartyg, soniska bommar och vindkraftverk.
• infrasoniska samtal kan resa långa sträckor-även över Atlanten från Sydamerika till Afrika när det gäller blåvalen!

hur fick vi reda på att elefanter använder infraljud?

upptäckten av infrasonisk kommunikation bland elefanter kom från en föraning som Katy Payne hade när han besökte Washington Park Zoo i Portland, Oregon. När hon observerade de asiatiska elefanterna, Katy kände en trummande vibration i luften och antog att hon kände, snarare än att höra, elefanterna kommunicerar.

ytterligare arbete på zoo med William Langbauer Jr. och Elizabeth Thomas avslöjade att elefanter verkligen gjorde infrasoniska samtal (1). Detta bekräftades senare med uppspelningsexperiment på vilda afrikanska elefanter i samarbete med Russel Charif, Lisa Rapaport och Ferrel Osborn (2). Det drogs slutsatsen att elefanter använder sina kraftfulla, djupa samtal i långdistanskommunikation för att samordna grupprörelser och för att hitta individer i reproduktivt tillstånd. Fascinerande observationer av elefanter i den extremt torra regionen Namibia, av Michael Garstang och kollegor, föreslår att de kan använda infraljudet som produceras av avlägsna åskväder för att hitta vatten under torkperioder (3).

skogselefanter och infraljud

Uppspelningsexperiment på savannerna i Östafrika visade att savannelefanter svarade på varandras vokaliseringar över avstånd på 2 km och eftersom det är svårt att reproducera elefantsamtal så högt som elefanterna själva kan ringa, uppskattade Langbauer, Payne och kollegor det faktiska detekteringsområdet till 4 km (2). Detta innebär att en elefant rumble kan nå familjemedlemmar som helst i en 50 sq.km området runt den som ringer!

tidpunkten, frekvensen och kraften (ljudstyrka eller amplitud) för elefantvokaliseringar visar sig också vara viktiga. Utbredningen av mycket lågfrekvent ljud kan variera med atmosfäriska förhållanden, vindhastighet och riktning och egenskaper hos marken där elefanterna står. Dessutom påverkas detektering av samtal från en mottagare av bakgrundsljud i miljön. På en typisk torrsäsongskväll i savannen bildas en temperaturinversion som i huvudsak fungerar som ett tak och studsar ljudvågor tillbaka ner mot marken (och mottagaren), vilket potentiellt ökar lyssningsområdet för elefanter så mycket som tio gånger-från 30 kvm. km. vid middagstid till 300 kvm. km. på samma kväll (4). Mot bakgrund av detta är det intressant att Savannah elefanter gör de flesta av sina höga lågfrekventa samtal under timmarna med bästa ljudutbredning (4). Vi vet inte om detta är ett medfödd eller opportunistiskt svar på fluktuationer i storleken på deras kommunikationsområde, men i båda fallen är det uppenbart att när området krymper och expanderar, så gör nätverket av potentiella medarbetare och kompisar som kan nås akustiskt.

i skogen finns det ännu större utmaningar! I den miljö som strövade av skogselefanter kan det inte vara så mycket problem med störningar av vind på ljudutbredning, men densiteten och mångfalden hos andra akustiskt aktiva arter ger en mycket hög bakgrund. Fortfarande, som visas i tecknet nedan, färdas de låga frekvenserna i elefantrumlar fortfarande långt genom skogen, även om träden kan vara så täta att elefanterna är omöjliga att se.

ELP mätte nyligen hur väl skogselefantrumlar reser genom regnskogen i Centralafrika. Vi använde inspelningarna från en akustisk array, utspridda runt en skogsröjning i Gabon. Arrayen gjorde det möjligt för oss att hitta rumsligt var varje inspelat samtal producerades, och från detta kunde vi beräkna avståndet som samtalet var tvungen att resa till var och en av inspelningsenheterna. Inspelare var olika avstånd från varje samtal och så genom att mäta samtalets amplitud på varje avstånd kunde vi uppskatta hur mycket energi som förlorades när ljudet reste genom skogen.

vi uppskattade mycket mindre detekteringsavstånd för den genomsnittliga rumlen i denna regnskogsmiljö jämfört med savannen – bara cirka 800 meter (Inte 4 kilometer). Men detta berodde nästan helt på den relativt höga nivån på bakgrundsbruset mot vilket en elefant skulle behöva känna igen mullret. När skogen var som mest tyst, kan en röra upptäckas på avstånd på mer än 3 km. Detta har stora konsekvenser för hur skogselefanter samordnar interaktioner mellan undergrupper i familjen och mellan potentiella kompisar (5).

hur annorlunda är detta resultat från vad som har hittats med savannah elefanter? Kanske inte så annorlunda som det först skulle visas. Experiment i savannen utfördes mestadels under optimala miljöförhållanden med liten eller ingen vind. Och till skillnad från savannah-studierna, som använde uppspelningsexperiment för att bestämma beteendemässigt om elefanterna diskriminerade samtalet, var vi tvungna att göra antaganden om elefanternas hörselkänslighet, något som aldrig har uppmätts exakt. Det finns några teoretiska skäl att tro att djur är mycket bra på att extrahera akustiska signaler från bakgrunden, så skogselefanter kan göra mycket bättre än vi antog.