I 2018 forvillet en seihval seg inn i Mariagerfjorden og endte sine dager i Hobro. Her heises den opp til havnen for å bli skåret opp. Strupehodet inngår i en ny studie.(Foto: Bente Vedel)
Hvordan klarer hvaler å synge?
Hvordan synger hvaler? Det har vært et mysterium siden hvalsangen ble oppdaget på 1960-tallet. Takket være to strandede hvaler i Hobro og Hirtshals er vi nå nærmere et svar.
LiseBrixJOURNALIST, VIDENSKAB.DK
Publisert
En desemberdag i 2018 var det stappfullt
på havnen i Hobro i Danmark.
Hundrevis av
mennesker hadde samlet seg på havnen for å overvære disseksjonen av en hval som hadde
forvillet seg inn i havnen og dødd, ifølge TV2 Nord.
Forskere fra Naturhistorisk museum skar ut
øyne, hjerte og andre organer mens barnehagebarn og andre nysgjerrige i havnen
så på. Et 15 kilo tungt strupehode fra den døde seihvalen (Balaenoptera
borealis) ble også fjernet og fraktet til Odense.
Strupehodet er nå en av hovedingrediensene
i en ny studie som nettopp er publisert i det prestisjetunge vitenskapelige
tidsskriftet Nature.
Studien bringer oss et skritt nærmere
løsningen på mysteriet om hvordan hvalene lager den ikoniske sangen sin.
Tannhvaler og bardehvaler
Hvaler deles inn i to hovedkategorier:
tannhvaler og bardehvaler.
Tannhvaler (Odontoceti) kjennetegnes ved
at de har tenner og bruker lyd (ekkolokalisering) til å jakte på byttedyr.
Spermhvaler, delfiner, niser, narhvaler, spekkhoggere og grindhvaler er
eksempler på tannhvaler.
Bardehvaler (Mysticeti) har ikke tenner,
men bardeplater som brukes til å filtrere maten. Bardehvaler bruker ikke lyd
til ekkolokalisering, men kun til kommunikasjon. Blåhval, knølhval, finnhval og
grønlandshval er eksempler på bardehvaler.
– Når store hvaler dør, synker de
vanligvis, og hvis de noen gang kommer opp til overflaten igjen, er de helt
råtne. Derfor var vi så heldige å få noen svært godt bevarte strupehoder fra
seihvalen i Hobro og fra en knølhval som strandet i Hirtshals i 2019, sier Coen
Elemans, professor ved Institutt for biologi ved Syddansk Universitet og
førsteforfatter av den nye studien.
Et strupehode i laboratoriet
Etter at Coen Elemans og kollegene hadde
mottatt strupehodet fra seihvalen, ble det satt opp i et spesialbygd instrument
i forskernes laboratorium på Syddansk Universitet.
– Vanligvis jobber vi med lyd fra
sangfugler, men nå skulle vi plutselig jobbe med et strupehode på 15 kilo.
Derfor var vi nødt til å bygge et stort instrument for å holde det, sier
Elemans.
Forskerne prøvde deretter ulike måter å
blåse luft gjennom strupehodet på for å få det til å lage lyd. De ville avsløre
hvordan hvalene synger den mystiske sangen sin under vann.
Resultatene av eksperimentene viser at
bardehvaler – en gruppe hvaler som omfatter blåhval, knølhval, finnhval,
seihval og grønlandshval – kan skape lyd på uventede måter.
– Vi oppdaget at lyden skapes i en stor
fettpute på innsiden av strupehodet. Dette kom som en overraskelse, forklarer
Elemans.
Den erfarne amerikanske hvalforskeren Joy
Reidenberg, som også har studert lydproduksjon hos hvaler i en årrekke, er
begeistret for den nye oppdagelsen. Hun mener funnet er et vendepunkt «for
forståelsen av hvordan biologisk lyd kan genereres».
Hun er likevel ikke overbevist om at
mysteriet med hvalsang er helt løst ennå.
– Bardehvaler kan nok skape lyd med den
nye mekanismen de beskriver. Men jeg er ikke overbevist om at det er den eneste
mekanismen eller at den gjelder for alle bardehvaler. De har bare studert noen
få arter, sier Reidenberg, som er professor ved Icahn School of Medicine ved
Mount Sinai i New York.
– Vi har fortsatt mye å lære, også om
hvordan lyden overføres fra hvalen. Men den nye studien er en veldig god start,
legger hun til.
Hvordan lager bardehvaler lyd?
Den nye studien viser at bardehvaler
bruker spesielle strukturer i strupehodet til å lage sine karakteristiske
lavfrekvente lyder.
De spesielle strukturene, kalt
arytenoider, er U-formede og ganske stive. De presser mot en fettpute i hvalens
strupehode og får den til å vibrere og skape lyd, konkluderer den nye studien.
– Så langt har man trodd at lyden ble
skapt når luft ble presset inn i de U-formede klaffene i strupehodet. Luften
fikk klaffene til å vibrere, og vibrasjonene skaper lyd. Men den nye studien
sier i stedet at lyden skapes et annet sted, ved hjelp av en fettpute på
toppen. Det er det som er den nye oppdagelsen, forklarer Reidenberg.
Mystiske lyder fra sjøuhyrer eller fulle
sjømenn?
Annonse
Mysteriet med hvalsang går faktisk flere
hundre år tilbake i tid.
Den gang var det ikke kjent at hvaler
sang, men sjømenn rapporterte om mystiske lyder som dukket opp på havet. Man trodde hvalsangen kom fra spøkelser, mystiske sjøuhyrer eller bare var overaktiv
fantasi hos fulle sjømenn, forteller Joy Reidenberg.
– Frem til 1960-tallet trodde man at havet
var en helt taus verden. Det var først da man fant opp undervannsmikrofoner –
hydrofoner – at man skjønte at hvalene sang, sier Reidenberg.
– Det betyr også at alle de opprinnelige
anatomiske beskrivelsene av hvalene ikke inneholder beskrivelser av organer for
lydproduksjon. Selvfølgelig ble strupehodet beskrevet, men det var ikke
forbundet med lydproduksjon, legger hun til.
Det amerikanske ekteparet Roger og Katy
Payne gjorde de første akustiske opptakene av knølhvalens sang i 1970.
Opptakene ga gjenklang både vitenskapelig
og politisk, og marin bioakustikk begynte å blomstre som forskningsfelt.
– Det var en global interesse for å ta
vare på havet og dyrene som lever der. Opptakene var så politisk viktige på den
tiden at de ble sendt ut i verdensrommet med Voyager-romferdene, sier Coen
Elemans.
Det har imidlertid tatt tid å forstå
hvordan hvalene produserer lyd. Til å begynne med var ikke forskerne enige om
hvor eller hvordan hvalens lyd ble skapt.
– Etter at man oppdaget at hvaler
produserer lyd, dukket det neste spørsmålet opp: Hvor kommer lyden fra? Til å
begynne med ga det ikke mening for forskerne at det skulle skje i strupehodet,
fordi det er en struktur som inneholder luft, og hvalene lager lyd i vannet. Så
det var et mysterium hvor lyden kom fra, sier Joy Reidenberg.
Om studien
Den nye studien er publisert i det
vitenskapelige tidsskriftet Nature.
Studien er ledet av forskere fra Syddansk
Universitet og Universitetet i Wien i Østerrike.
Forskerne har undersøkt strupehodet til
tre strandede hvaler: en seihval som strandet i Hobro i 2018, en knølhval som
strandet i Hirtshals i 2019 og en vågehval som strandet i Skottland.
I tillegg har forskerne laget datamodeller
som viser at bardehvalenes lavfrekvente lydproduksjon kan genereres på
maksimalt 100 meters dyp og med en maksimal frekvens på 300 hertz.
Disse grensene betyr at hvalens sang
ligger innenfor samme frekvensområdet som støyen fra skip, fra 30 til 300 hertz.
Forskerne konkluderer med at bardehvalenes
kommunikasjon er svært forstyrret av menneskelig aktivitet.
Kilde: Coen Elemans
Mysteriet er i ferd med å bli løst
I sin egen forskning har Reidenberg bidratt til å vise at bardehvaler har en liten sekk foran strupehodet som
kan samle luft. Det betyr at hvalene kan resirkulere luften, slik at den ikke
går tapt når hvalene bruker den til å lage lyd.
Annonse
– Det er som om vi hadde en ballong foran
nesen som samler opp luften slik at den kan resirkuleres. På denne måten kan
hvalen holde seg under vann mye lenger, fordi den bare kan sende luft frem og
tilbake mellom luftsekken og lungene, forklarer Reidenberg.
Forskningen har altså slått fast at
bardehvalene lager lyden sin i strupehodet, mens den andre store gruppen hvaler
– tannhvalene, som omfatter delfiner, niser, spermhvaler og spekkhoggere –
lager lyden sin i snuten.
Så sent som i 2023 bidro Coen Elemans til
å løse mysteriet om hvordan tannhvalene skaper sitt vanvittige repertoar av
lyder.
Professoren gjorde det blant annet ved å
blåse luft gjennom det avkappede hodet til en død nise.
– Det finnes to hovedgrupper av hvaler,
tannhvaler og bardehvaler, men de skaper og bruker lyd på svært forskjellige
måter. I fjor fant vi en løsning på tannhvalenes lydproduksjon, og nå tror vi
at vi har løst mysteriet for bardehvalene også, sier Coen Elemans.
Referanse:
Coen Elemans mfl.: Evolutionary
novelties underlie sound production in baleen whales. Nature, 2024. (Sammendrag) DOI 10.1038/s41586-024-07080-1
Lydproduksjon hos mennesker – og bardehvaler
Når mennesker og andre landpattedyr lager
lyd, skjer det ved at stemmebåndene påvirker luften i strupehodet.
Det er vibrasjoner i luften som utgjør
lyden, og den beveger seg raskt fra luften i strupen til luften rundt oss.
Mennesker har også spesielle strukturer
som kalles arytenoider, som bidrar til å endre stemmelappenes posisjon.
Hos bardehvaler har arytenoidene utviklet
seg til store, U-formede strukturer.
Den nye studien viser at lyd kan skapes
ved å presse luft mellom arytenoidene og en fettpute over dem. Dette skaper
vibrasjoner i fettputen og dermed lyd.