Alles über den Bass: wie Bartenwale sehr niedrigen Frequenzen hören

Bartenwale, die größten Lebewesen auf der Erde, können extrem niederfrequente Unterwasser Anrufe miteinander zu senden. Aber wenig bekannt über, wie sie tatsächlich diese Klänge verarbeiten. Jetzt haben Forscher festgestellt, dass die Wale Schädel spezialisiert haben, die fangen die Energie der tiefen Frequenzen und leiten sie in Richtung Ohr Knochen hören können.

Bartenwale, die Bartenplatten im Mund verwenden, um winzige Organismen und andere Lebensmittel aus dem Meer herauszufiltern, haben zwei Möglichkeiten hören Klang, fanden die Forscher. Wenn die Schallwellen kurz sind – d. h. kürzer als der Wal Körper – die Schallwellen Druck können durch den Wal Weichgewebe vor Erreichen der Tympanoperiotic Komplex (TPC), die den Wal starre Ohr Knochen im Schädel hält Reisen.

Aber wenn die Schallwellen länger als der Wal Körper sind, können sie seinen Schädel in einem Prozeß bekannt als Knochenleitung vibrieren. Diese längeren Wellenlängen können verstärkt werden, oder lauter, wenn sie den Schädel vibrieren, sagte der Forscher. [Bilder: Haie & Wale von oben]

Im Jahr 2003, trotz Rettungsmaßnahmen, ein junger Finnwal (Balaenoptera Physalus) starb, nachdem es sich am Sunset Beach im Orange County, Kalifornien gestrandet. Die Forscher des Wals Kopf gespeichert und verwendet es in ihrer Studie. Kopf des Wals wurde in einem CT-Scanner platziert, so dass es auf einem Computer modelliert werden könnte. Das resultierende Modell inklusive des Wals Haut, Schädel, Augen, Ohren, Zunge, Gehirn, Muskeln und Kiefer, und konnten die Forscher simulieren, wie der Ton macht Reisen durch den Kopf des Wals.

Das Modell kann nur der Finnwal Anatomie zeigen, aber die Wissenschaftler hoffen, andere Studientypen Bartenwal Arten, einschließlich Blauwale, Zwergwale, Glattwale und Grauwale, sagte der Forscher.

Vor dem Ausführen der Simulationen, verwendeten die Forscher eine Methode, bekannt als Finite-Elemente-Modellierung, die den Modell-Schädel in winzige Stücke abbaut und verfolgt, wie sie miteinander arbeiten. Es ist fast wie der Wal Teilapparat in Legosteine, sagte San Diego State University Biologe Ted Cranford, einer der Forscher der Studie. Während der Simulation Studien "Blöcke" konnten sie sehen, wie jede Komponente des Knochens bei verschiedenen Frequenzen vibriert.

"Zu diesem Zeitpunkt rechnerisch, es ist nur eine einfache Physik-Problem" Cranford sagte in einer Erklärung. "Aber es ist eine, die viel, viel Rechenleistung benötigt. "Es kann die meisten Computer Sumpf."

Die Simulationen haben gezeigt, dass der Wal Knochenleitung Mechanismus etwa viermal empfindlicher gegen Niederfrequente Töne als Druckmechanismus, der die TPC durchläuft. In der Tat die tiefsten Frequenzen verwendet durch Finnwale (10 Hz bis 130 Hertz) ist bis zu 10 Mal empfindlicher in Fällen der Knochenleitung, fanden die Forscher.

"Knochenleitung ist wahrscheinlich der vorherrschende Mechanismus für die Anhörung im Finnwale und andere Bartenwale", sagte Cranford. "Dies ist, meiner Meinung nach eine große Entdeckung."

Die neue Erkenntnis helfe bei Gesetze zu stärken, die die Menge des vom Menschen verursachten Lärmbelastung gedacht, um die Wale Unterwasser Anrufe, einschließlich Lärm von kommerziellen Schifffahrt, militärische Übungen und Bohrarbeiten für Erdöl und Erdgas, stören zu begrenzen, sagte der Forscher.

"Was unser Beitrag tut, ist uns ein Fenster in wie größten Tiere der Welt, von einem seltsamen Mechanismus nicht weniger hören" sagte Petr Krysl, Ingenieur bei der University of California, San Diego, in einer Erklärung. "Diese Forschung hat angetriebenen Haus eine schöne Prinzip: anatomische Struktur ist kein Zufall. Es ist funktional und oft schön gestaltete auf unerwartete Art und Weise."

Die Studie wurde online veröffentlicht heute (Jan. 29) in der Fachzeitschrift PLOS ONE.

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