Peter Tyack: Fascinujúci zvuk morských cicavcov

Ďakujem pekne. Pokúsim sa Vás zobrať na cestu do akustického podmorského sveta veľrýb a delfínov. Keďže sme taký vizuálny živočíšny druh, je pre nás ťažké naozaj to pochopiť. Použijem na to zmes obrázkov a zvukov a dúfam, že to vyjadrí veci lepšie. Ako vizuálny živočíšny druh si spomeňme aj na to, aké to je, keď šnorchlujete, alebo sa potápate a snažíte sa dívať pod vodou. Príliš ďaleko nedovidíme. Náš zrak, tak skvele fungujúci na vzduchu, je zrazu veľmi obmedzený a správa sa klaustrofobicky. Čo sa morským cicavcom podarilo vyvinúť v posledných desiatkach miliónov rokov, sú spôsoby spoliehania sa na zvuk pri objavovaní ich sveta a pri komunikovaní s ostatnými.

Delfíny a veľryby používajú echolokáciu. Vydávajú hlasné zvuky, cvakania, a načúvajú ozvenám z dna, aby sa orientovali. Dokážu načúvať ozvenám koristi, aby zistili, kde je potrava a vybrali si, ktorú z nich chcú zjesť. Všetky morské cicavce používajú zvuk na komunikáciu. Veľké kosticové veľryby produkujú dlhé, prekrásne piesne, použité ako upútavka na rozmnožovanie pre samcov a samičky, aby sa navzájom našli a vybrali si partnera. A matka s mláďaťom a inými blízkymi jedincami používajú volania, aby o sebe vedeli. Takže zvuk je naozaj dôležitý pre ich životy.

Prvá vec, ktorá ma zaujala na týchto zvukoch podmorských zvierat, ktorých svet mi bol tak cudzí, boli dôkazy, že delfíny v zajatí dokázali imitovať ľudské zvuky. Spomínal som, že použijem vizuálne reprezentácie zvukov. Tu je prvý príklad. Toto je graf frekvencie a času 49172– niečo ako notový záznam, kde vysoké noty sú vyššie a nízke noty sú nižšie a čas ide týmto smerom. Toto je obrázok trénerovej píšťalky, ktorou píska, aby delfínom naznačil, že spravili správnu vec a môžu si prísť po rybu. Znie to ako "píííííííp". Nejak tak. A toto je mláďa v zajatí, ktoré napodobňuje hlas trénerovej píšťalky. Keby ste tento signál zahmkali Vášmu psovi či mačke a oni by ho zopakovali, asi by ste boli dosť prekvapení. Veľmi málo cicavcov, okrem ľudí, dokáže imitovať zvuky. Je to veľmi dôležité pre našu hudbu a náš jazyk.

Je to záhada: tie iné skupiny cicavcov, čo to dokážu, prečo to robia? Veľkú časť svojej kariéry som venoval snahe porozumieť, ako tieto zvieratá používajú učenie, ako využívajú schopnosť zmeniť vyslovené na základe toho, čo počujú v svojich vlastných komunikačných systémoch. Začnime teda volaním zvieracieho primáta. Veľa cicavcov musí produkovať kontaktné volania, keď, povedzme, matka a mláďa sú oddelené. Toto je príklad volania opice kotula veverovitého, keď je izolovaná jedna od druhej. A môžete vidieť, v týchto volaniach nie je veľa variability. Na proti tomu tu je jedinečné pískanie, ktorým delfíny zostávajú v kontakte. Každý jedinec má radikálne odlišné volanie. Touto schopnosťou sa môžu naučiť volania, aby vyvinuli komplikovanejšie a odlišnejšie volania na identifikáciu jedincov.

A čo prostredie, v ktorom tieto zvieratá potrebujú tieto volania? Pozrime sa na matky a mláďatá. V normálnom živote sa matky a mláďatá delfína často oddelia alebo odplávajú, keď mamka naháňa ryby. A keď sa oddelia, musia si zas nájsť k sebe cestu. Tento graf zobrazuje percento oddelení, v ktorých delfíny pískajú, porovnané s maximálnou vzdialenosťou. Takže, ak sú delfíny od seba menej ako 20 metrov, potrebujú pískať v menej ako polovici prípadov. Väčšinou sa vzájomne nájdu, ak trochu poplávajú. Ale vo všetkých prípadoch, keď sú od seba viac ako 100 metrov, musia použiť tieto individuálne odlišné pískania, aby sa znova našli. Väčšina týchto rôznych osobitých pískaní, sú pomerne stereotypné a nemenné počas života delfína. Ale sú tu isté výnimky.

Keď samec delfína opúšťa matku, často sa spojí s inými samcom a vytvoria spojenectvo, ktorá môže trvať desaťročia. A keď tieto zvieratá vytvoria sociálne puto, pre ne typické pískania sa zbližujú a stávajú sa veľmi podobnými. Tento graf ukazuje dvoch jedincov v páre. Ako môžete vidieť hore, zdieľajú stúpavú časť, ako "úúp úúp úúp". Obaja majú tento druh zvýšenia. V porovnaní s druhým párom, ktorý má "ú-u ú-u, ú-u". Udialo sa to, že využili tento proces učenia, aby vytvorili nový znak tejto novej sociálnej skupiny. Je to veľmi zaujímavý spôsob ako sformovať nový identifikátor pre nové spoločenstvo, ktoré vytvorili.

Teraz sa trochu vráťme a pozrime sa, čo nám to hovorí o ochrane delfínov pred ľudskou činnosťou. Hocikto, kto sa pozrie na tento obrázok, pozná, že tento delfín je obkľúčený a je jasné, že jeho chovanie je narúšané. To je zlá situácia. Ale ukazuje sa, že už keď sa iba jediná loď blíži ku skupine delfínov v niekoľkých stovkách metrov, delfíny začnú pískať, prestanú s tým, čo práve robia, vytvoria tesnejšiu skupinu, vyčkajú, kým loď prejde, a potom sa vrátia k svojej bežnej činnosti. Na miestach ako Sarasota na Floride je priemerný interval medzi tým, keď nejaká loď pláva bližšie ako sto metrov od skupiny delfínov, šesť minút. Takže, aj v situácií, ktorá nevyzerá tak zle ako táto, to stále vplýva na objem času, ktorý tieto zvieratá majú na svoju bežnú činnosť.

Keď sa pozrieme na panenské prostredie ako západná Austrália, Lars Bider spravil výskum porovnávajúci správanie a rozšírenie delfínov pred tým, ako boli lode na sledovanie delfínov. Keď bola jedna loď, žiaden veľký dopad. Dve lode, keď sa pridala druhá loď, spôsobili, že niektoré z delfínov úplne opustili danú oblasť. A u tých, ktoré zostali, klesol reprodukčný výkon. Takže to môže mať negatívny dopad na celú populáciu. Keď sa zamyslíme nad morskými chránenými oblasťami pre zvieratá ako delfíny, znamená to, že si toho musíme byť viac vedomí pri aktivitách, ktoré považujeme za neškodné. Môžno budeme musieť regulovať intenzitu rekreačných plavieb a samotného pozorovania veľrýb, aby sme predišli podobným problémom. Rád by som zdôraznil, že zvuk nepozná hranice. Môžete potiahnuť čiaru, ktorou sa ochráni istá zóna, ale chemické a hlukové znečistenie sa bude naďalej šíriť do tejto oblasti.

Rád by som prešiel od tohto lokálneho, známeho pobrežného prostredia k oveľa rozľahlejšiemu svetu kosticových veľrýb a šíreho oceánu. Toto je druh mapy, ktorý všetci poznáme. Svet je väčšinou modrý. Ale rád by som zdôraznil, že oceány sú oveľa prepojenejšie, ako si myslíme. Všimnite si, ako málo bariér bráni pohybu v oceánoch v porovnaní s pevninou. Pre mňa je najohromujúcejší príklad prepojenia oceánov akustický experiment, pri ktorom sa oceánografi odplavili loďou do južného Indického oceánu, vypustili podvodný reproduktor a zahrali zvuk. Ten istý zvuk sa šíril na západ a dalo sa ho počuť na Bermudách a šíril sa na východ, kde sa ho dalo počuť v Monterey – ten istý zvuk.

Žijeme vo svete satelitnej komunikácie, sme zvyknutí na globálnu komunikáciu, ale mňa to aj tak udivuje. Oceán má vlastnosti, ktoré umožňujú nízkofrekvenčným zvukom šíriť sa prakticky globálne. Čas akustického šírenia každej z týchto ciest je asi tri hodiny. Je to takmer pol cesty okolo Zeme. Na začiatku 70. rokov Roger Payne a oceánsky akustik vydali teoretickú prácu, ktorá naznačovala možnosť, že zvuk by sa mohol šíriť na veľkých územiach, ale verilo tomu len pár biológov.

Ukázalo sa však, že aj keď vieme o šírení zvuku na veľké vzdialenosti iba pár desaťročí, veľryby sa jasne vyvinuli počas desiatok miliónov rokov tak, aby využívali túto úžasnú vlastnosť oceánu. Vráskavce ozrutné a myšoky vytvárajú zvuky na veľmi nízkych frekvenciách, ktoré sa šíria na veľké vzdialenosti. Tento horný graf ukazuje komplikovanú sériu volaní, ktoré opakujú samci. Vytvárajú piesne, ktoré, zdá sa, zohrávajú rolu v rozmnožovaní asi tak ako spev vtákov. Dole vidíme volania samcov a samíc, ktoré sa takisto šíria veľmi ďaleko.

Biológovia boli naďalej skeptickí v otázkach diaľkovej komunikácie aj po konci 70. rokov, až po koniec Studenej vojny. Počas Studenej vojny používalo americké námorníctvo tajný systém na sledovanie ruských ponoriek. Boli to mikrofóny hlboko pod vodou, hydrofóny, prepojené s pevninou a všetky spojené v centrálnom mieste, kde načúvali zvukom v celom severnom Atlantiku. Po páde Berlínskeho múru námorníctvo tieto systémy sprístupnilo bio-akustikom veľrýb, aby skúsili, čo počujú oni.

Toto je graf od Christophera Clarka, ktorý sledoval jedného konkrétneho vráskavca ozrutného, ako minul Bermudy, išiel dole k oblasti Miami a zase šiel naspäť. Sledoval ho 43 dní, ako preplával 1700 km, viac ako 1000 míľ. Toto nám ukazuje, že tieto volania sú rozoznateľné na stovky míľ, a zároveň, že veľryby bežne plávajú stovky kilometrov. Sú to oceánske zvieratá v oceánskych mierkach, ktoré komunikujú na oveľa väčšie vzdialenosti, ako sme si mysleli.

Na rozdiel od vráskavcov ozrutných a myšokov, ktoré sú rozptýlené v miernych a tropických oceánoch, vráskavce dlhoplutvé sa zhromažďujú v tradičných miestnych oblastiach na párenie. A tak môžu vydávať zvuky s trochu vyššou frekvenciou, ktoré sú v širšom pásme a sú komplikovanejšie. Počúvate komplikovanú pieseň vráskavcov dlhoplutvých. Keď dlhoplutvé dosiahnu schopnosť zaspievať takúto pieseň, počúvajú ostatné veľryby a menia to, čo spievajú, na základe toho, čo počujú, podobne ako spomínané spevavé vtáky a delfíny. To znamená, že pieseň dlhoplutvých je istou formou zvieracej kultúry tak, ako je hudba pre ľudí.

Myslím, že jeden z najzaujímavejších príkladov pochádza z Austrálie. Biológovia na východnom pobreží Austrálie nahrávali miestne zvuky vráskavcov dlhoplutvých. A táto oranžová čiara značí typické piesne vráskavcov z východného pobrežia. V 1995 všetky spievali normálne piesne. Ale v 1996 bolo počuť pár divných. A ukázalo sa, že tieto zvláštne piesne boli typické pre veľryby zo západného pobrežia. Západniarske volania sa stávali viac a viac populárnymi, a v roku 1998 už žiadne veľryby nespievali východniarsku pieseň. Úplne zmizla. Prosto, spievali tú štýlovú novú pieseň zo západu. Je to, ako keby nový štýl nejakého hitu kompletne vymazal starý, zaužívaný štýl a neboli by žiadne "retro" stanice. Nikto tie staré nespieval.

Chcel by som krátko ukázať, čo oceán robí s týmito volaniami. Teraz počúvate nahrávku od Chrisa Clarka 320 metrov od vráskavca. Môžete počuť celý rozsah frekvencií. Je to dosť nahlas. Znie to dosť blízko. Ďalšia nahrávka, ktorú budete počuť, je tá istá pieseň toho vráskavca 80 kilometrov ďaleko. To je tu dole. Počujete len nízke frekvencie. Počujete ozveny, ako sa zvuk šíri na veľké vzdialenosti v oceáne a nie je taký hlučný. Po tom, čo som prehral volania týchto dlhoplutvých, pustím vráskavcov ozrutných, ale zrýchlene, lebo sú to tak nízke frekvencie, že by ste ich inak nepočuli. Toto je vráskavec ozrutný z 80 kilometrov, čo bola veľká vzdialenosť pre dlhoplutvých. Je to hlasné a jasné – môžete to počuť jasne. Toto je to isté volanie nahrané hydrofónom z 800 kilometrov. Je v tom veľa šumu, najviac od iných veľrýb. Ale ešte stále počuť to vzdialené volanie.

Teraz sa zamyslime nad potenciálom ľudských zásahov. Najdominantnejší zvuk, ktorý ľudia púšťajú do oceánu, je z námornej plavby. Toto je zvuk lode a musím hovoriť hlasnejšie, aby som ho prebil. Predstavte si veľrybu, ktorá to počúva z 800 km. Je to potenciálny problém, pretože možno takéto plavby by mohli zabrániť veľrybám, aby sa navzájom počuli. Toto je už známe nejaký ten čas.

Toto je graf z učebnice o zvuku vo vode. Na osi Y je hlasitosť priemerného okolitého šumu v hlbokom oceáne podľa frekvencie. Na nízkych frekvenciách táto čiara značí zvuk, ktorý pochádza zo seizmickej aktivity Zeme. Vyššie tieto rôzne čiary značia rastúci šum v tomto frekvenčnom pásme od silnejšieho vetra a vĺn. Ale tu v strede, kde je ideálne miesto, je šum dominantne z ľudských lodí. Zamyslite sa nad tým. Je to úžasná vec. V tomto frekvenčnom pásme, kde veľryby komunikujú, hlavným zdroj šumu na tejto planéte pochádza z ľudských lodí, tisícok lodí, vzdialených, ďaleko, ďaleko, ale všetky dokopy.

Ďalší údaj ukazuje, aký to môže mať dopad na vzdialenosti, na ktoré sú veľryby schopné komunikovať. Takže tu je hlasitosť volania, akou ho veľryba vydáva. Ako sa vzďaľujeme, zvuk slabne a slabne. V predindustriálnom oceáne, ako sme spomínali, bolo možné toto volanie ľahko zachytiť. Je to hlasnejšie ako šum na vzdialenosť tisíc kilometrov. Teraz si vezmime dodatočný nárast šumu, ktorý sme si ukázali, že pochádza z lodí. A zrazu, efektívny dosah komunikácie klesne z tisíc kilometrov na 10 km. Ak tento signál používajú samce a samičky, aby sa navzájom našli na párenie, a sú rozptýlení, predstavte si dopad, aký to môže mať na obnovu ohrozených populácií.

Aj veľryby majú kontaktné volania, ako som popisoval pri delfínoch. Prehrám záznam kontaktného volania veľrýb, ktoré sa dorozumievajú. A toto je druh volania, ktoré používajú, povedzme, veľrybia matka a mláďatá, keď sa oddelia a hľadajú sa. Predstavme si túto situáciu s hlukom lode. Čo má matka robiť, keď ide okolo loď a nemá pri sebe mláďa? Popíšem niekoľko možností.

Jednou je, že ak je volanie tu dole a šum je v tomto pásme, môžete posunúť frekvenciu vášho volania von z tohto pásma a lepšie komunikovať. Susan Parks z Pennsylvánskej univerzity študovala presne toto. Sledovala to v Atlantiku. Toto sú dáta z južného Atlantiku. Toto je typické kontaktné volanie v južnom Atlantiku zo 70. rokov. Pozrite, čo sa stalo do roku 2000 s priemerným volaním. To isté v severnom Atlantiku, 50. roky vs. rok 2000. Za posledných 50 rokov, ako sme do oceánov vypúšťali viac hluku, museli tieto veľryby urobiť zmenu. Je to ako keby sa celá populácia musela posunúť od basu k spievaniu tenora. Je to úžasná zmena spôsobená ľuďmi na takomto veľkom rozsahu, v čase aj priestore.

A teraz už vieme, že veľryby vedia kompenzovať šum hlasnejším volaním, ako som to robil pri zázname lode, čakaním na ticho a posúvaním volaní von z pásma šumu. Pravdepodobne to niečo stojí volať hlasnejšie, alebo posúvať frekvenciu od polohy, kde by mala byť. A hrozia aj premárnené príležitosti. Ak musíte čakať na ticho, môžete prepásť kritickú príležitosť komunikovať. Takže sa musíme veľmi obávať, že šum v prostredí môže degradovať prostredie natoľko, že zvieratá musia buď vynakladať príliš veľa prostriedkov na komunikáciu, alebo nie sú schopné uskutočňovať zásadné funkcie. Je to veľmi dôležitý problém.

A s radosťou hovorím, že je niekoľko veľmi sľubných pokrokov v tejto oblasti, ak sa pozrieme na dopad moreplavby na veľryby. V otázke lodného hluku, Medzinárodná námorná organizácia Spojených národov zriadila skupinu, ktorej úlohou je vytvoriť odporúčania pre stíšenie lodí, poradiť odvetviu, ako možno stíšiť lode. A už aj zistili, že použitím inteligentnejšieho a lepšieho dizajnu skrutiek môžno hluk redukovať o 90 %. A ak oddelíte a izolujete aj stroje lode od jej trupu, hluk možno znížiť o 99 %. Momentálne je to primárne otázkou nákladov a štandardov. Ak táto skupina dokáže nastoliť štandard a ak ich lodiarsky priemysel prijme do výroby svojich lodí, uvidíme postupný pokles tohto potenciálneho problému.

Ale je tu ešte ďalší problém s loďami, ktorý tu naznačujem, a to je problém kolízie. Toto je veľryba, ktorá sa iba tak-tak stihla vyhnúť kolízii s rýchlo plávajúcou nákladnou loďou. Ale kolízia je seriózny problém. Ohrozené veľryby uhynú každý rok pre zrážky s loďami. A je veľmi dôležité sa pokúsiť toto obmedziť. Načrtnem dva veľmi sľubné prístupy. Prvý prípad je zo Zálivu Fundy. Tieto čierne čiary sú plavebné dráhy dnu a von zo Zálivu Fundy. Farebná oblasť znázorňuje riziko kolízie ohrozených veľrýb s loďami v tejto dráhe. Vysvitlo, že táto dráha ide priamo cez veľkú oblasť kŕmenia týchto veľrýb v letnej sezóne. A vzniká tak oblasť významného rizika kolízie. Biológovia, ktorí nebrali "nie" ako odpoveď, šli do Medzinárodnej námornej organizácie a žiadali ich: "Nemôžete presunúť tú dráhu? Sú to len čiary na papieri. Nemôžete ich presunúť niekam, kde budú menším rizikom?" A Medzinárodná námorná organizácia odpovedala veľmi rázne: "Toto sú nové dráhy." Lodné dráhy sa posunuli. A ako môžete vidieť, riziko kolízie je oveľa menšie.

Je to teda veľmi sľubné. A môžeme byť veľmi kreatívni pri vymýšľaní rôznych spôsobov, ako redukovať tieto riziká. Iná akcia, ktorú podnikla nezávisle samotná lodiarska spoločnosť, vznikla pre jej starosti o emisie skleníkových plynov a o globálne otepľovanie. Spoločnosť Maersk Line sa pozrela na svoju konkurenciu a videla, že každý v námorníctve si myslí, že čas sú peniaze. Ponáhľajú sa, čo to dá, aby sa dostali do prístavu. Ale potom tam často čakajú. Maersk preto našiel spôsoby, ako spomaliť. Mohli spomaliť až o 50 %. To znížilo ich spotrebu paliva asi o 30 %, čo im ušetrilo peniaze, a zároveň to malo značný prínos pre veľryby. Keď spomalíte, zredukujete úroveň hluku, ktorý spôsobujete, a zredukujete riziko kolízie.

Takže, na záver by som len rád zdôraznil, že veľryby žijú v úžasnom akustickom prostredí. Vyvíjali sa desiatky miliónov rokov, aby ho využívali. A my musíme byť veľmi pozorní a ostražití, keď zvažujeme dôsledky vecí, ktoré robíme, pretože môžu neúmyselne zabraňovať veľrybám uskutočňovať dôležité činnosti. A tak isto musíme byť veľmi kreatívni, keď vymýšľame riešenia, ako pomôcť pri redukcii týchto problémov. A dúfam, že tieto príklady ukázali niektoré možné smery, ktoré môžeme nasledovať, spolu s chránenými oblasťami. Aby sme boli schopní uchovať oceán bezpečný pre veľryby, aby mohli ďalej komunikovať.

Ďakujem veľmi pekne.

(Potlesk)