Vijftig jaar geleden ontdekten we al dat walvissen kunnen ‘zingen’. Ze produceren geluid om over grote afstanden met elkaar te communiceren, maar tot nu toe was onduidelijk hoe ze dat precies deden. Daar is nu meer over bekend.
Baleinwalvissen, waar onder andere de blauwe vinvis en bultrug toe behoren, zijn de grootste dieren op aarde. Een van hun bijzondere kenmerken is het geluid dat ze voortbrengen, je zou het zingen kunnen noemen. Daarmee kunnen ze elkaar vinden in de diepe donkere oceanen, maar het dient ook bijvoorbeeld om een partner te versieren. Dit gebrom brengen ze voort met hun unieke strottenhoofd. Daarmee zijn complexe geluiden mogelijk, maar hun bereik is beperkt, schrijven onderzoekers uit Denemarken en Oostenrijk in Nature.
Niet stikken
“De tandwalvissen (zoals dolfijnen en orka’s) en baleinwalvissen zijn voortgekomen uit landzoogdieren met een strottenhoofd dat twee functies had: het beschermen van de luchtwegen en het produceren van geluid. Maar hun transitie naar het leven in zee vereiste nieuwe kenmerken van het strottenhoofd om te voorkomen dat ze niet stikken onderwater”, legt professor Tecumseh Fitch van de Universiteit van Wenen uit.
Desalniettemin konden de walvissen ook onderwater nog steeds geluid produceren, maar daarvoor waren wel enkele aanpassingen aan hun strottenhoofd nodig. En daar zijn de onderzoekers nu meer over te weten gekomen. Ten eerste zijn de arytenoïden enorm veranderd bij walvissen. Bij mensen zijn dit bekervormige kraakbeentjes waarmee we onze stembanden aanspannen en bewegen. “De arytenoïden zijn veranderd in grote, lange cilinders, die samen zijn gevoegd aan de basis waardoor ze een grote U-vormige structuur vormen die zich over bijna de hele lengte van het strottenhoofd uitstrekt”, legt professor Coen Elemans uit van de Universiteit van Zuid-Denemarken.
Niet eenvoudig
Die dient waarschijnlijk om een stijve open luchtweg te behouden voor als ze grote hoeveelheden lucht moeten in- en uitademen boven water. “We hebben ontdekt dat deze U-vormige structuur aan de binnenkant van het strottenhoofd tegen een dik, vettig kussen aandrukt. Als de walvissen lucht vanuit hun longen langs dit kussen persen, begint het te trillen en dit genereert het erg lage onderwatergeluid”, verklaart Elemans.
Die ontdekking was nog niet zo eenvoudig, want zoveel walvissen zijn er niet om te bestuderen. Strandingen zijn zeldzaam en de dieren rotten snel. Het is de onderzoekers toch gelukt om bij een paar gestrande exemplaren het strottenhoofd te verwijderen voor nader onderzoek in het lab. Daar bliezen ze er lucht doorheen om te kijken hoe het allemaal werkt.
Simulatie met de computer
Zo konden ze voor het eerst aantonen hoe walvissen hun lage bromgeluid produceren. Maar de onderzoekers wilden ook nog weten hoe het de dieren met bepaalde spierbewegingen lukt om het geluid te variëren. Daarom hebben ze een computermodel gebouwd van het hele strottenhoofd. Zo konden ze simuleren hoe de dieren de frequentie van het geluid door spieraanspanning konden veranderen. “Ons model voorspelde correct de resultaten van onze experimenten, maar we konden ook dingen uitrekenen die we in het lab niet konden meten, zoals het bereik”, zegt onderzoeker Weili Jiang.
Want deze nieuw ontdekte anatomische kenmerken waardoor de walvissen zo goed kunnen communiceren onder water blijken ook beperkingen te hebben. Door experimenten en modellen te combineren, leveren de onderzoekers het eerste bewijs dat baleinwalvissen fysiek niet in staat zijn om aan lawaai van schepen te ontsnappen, omdat het hun geluid overstemt en zo hun communicatie beperkt.
Veel te veel lawaai
“Helaas overlappen de frequentie en de maximale communicatiediepte van 100 meter, die we al voorspelden, compleet met de dominante frequentie en diepte van door mensen veroorzaakt lawaai van schepen”, zegt Elemans. “De eerste opnames van het gezang van een bultrug in 1970 vonden een enorme weerklank bij mensen, waardoor de wetenschap van de bio-akoestiek op gang kwam en wereldwijd belangstelling ontstond voor het behoud van zeeleven”, aldus Elemans. “Deze opnames waren zo belangrijk dat ze zelfs meegingen aan boord van de Voyager-ruimtemissie.”
De opnames maken ook duidelijk hoe stil de zeeën waren voor mensen er begonnen rond te varen met hun gemotoriseerde schepen. Dat was de zee waarin walvissen zich ontwikkelden. “Vergeleken met de jaren 70 zijn onze oceanen nu nog meer gevuld met lawaai van schepen, boorwerkzaamheden en ander geluid. We hebben daar strengere regelgeving voor nodig, omdat deze walvissen afhankelijk zijn van geluid voor hun communicatie. Wij hebben nu aangetoond dat ze ondanks hun geweldige strottenhoofd, letterlijk niet kunnen ontsnappen aan het lawaai dat mensen maken in de oceanen.”
Walvissen hebben niet alleen last van het lawaai van schepen, maar ook van dat van andere dieren en zelfs soortgenoten. Zo schreven we eerder al dat ze voor de kust van Hawaii overdag een stiller plekje opzoeken verderop in het water om hun gezang ten gehore te brengen. Rond zonsondergang keren ze dan weer terug.
