Šta je eholokacija?

Eholokacija (također poznata i kao biosonar) je biološki sonar koji koriste viši kralježnjaci, a osim većine šišmiša, to su i dupini, neki kitovi i rovke te nekoliko vrsta ptica. Te životinje emitiraju zvučne valove u okoliš i primaju jeku koja se odbija od različitih objekata u okolišu. Uspoređujući odlazni signal i povratnu jeku (koja je modificirani oblik signala) mozak stvara sliku okoline. Životinje ju tako koriste za identifikaciju objekata i određivanje njihove udaljenost.

Eholokacija kod većine vrsta služi za snalaženje u okolini te pronalazak plijena u različitim staništima. Kako postoje vrste koje se služe eholokacijom u vodi i u zraku, moramo biti svjesni da zvuk vodom putuje 4 puta brže, da je intenzitet signala veći u vodi i da se zvuk u vodi manje rasipa (intenzitet ostaje jači). Na temelju toga se da zaključiti da će sisavac koji se koristi eholokacijom u vodi primiti informacije jeke brže, potrošiti manje energije za proizvodnju signala i poslati signal dalje nego onaj u zraku. Glavna komplikacija za kopnene ''eholokatore'' je ta što temperatura i vlaga snažno utječu na sposobnost širenja zvuka zrakom. Kako je zrak relativno slab vodič zvuka, visok intenzitet signala je izrazito bitan. Istraživanja su pokazala da se više frekvencije u zraku brže smanjuju nego one niže. To je jedan od razloga zašto kopneni sisavci koriste više frekvencijske eholokacijske klikove. Dok je najveća izmjerena udaljenost eholokacije u zraku oko 100 metara, u vodi ona iznosi i do 1500 metara .

Sisavci proizvode 2 tipa eholokacijskih poziva. Kitovi zubani (Odontoceta) proizvode klikove u nazalnom putu, 2 vrste šišmiša (Chiroptera) koje pripadaju redu Megachiroptera proizvode klikove jezikom, dok šišmiši reda Microchiroptera i rovke (Soricidae) to proizvode grkljanom. Kod ptica oni nastaju u pjevalu i mehanizam je potpuno drukčiji. Klikovi se mogu opisati vremenski (trajanje i ponavljanje), frekvencijom (period) i intenzitetom (izražavanje jačine signala). Eholokacijski klikovi su kratki pulsevi zvuka koji variraju u trajanju od 0,25 milisekundi do 100 milisekundi. Traju različito dugo kod različitih vrsta, čak i kod pojedine jedinke ovisno o aktivnosti. Eholokacijski signali su kod većine vrsta ultrazvučni, dakle iznad područja koje ljudsko uho može čuti. Točnije iznad 20 kHz (1 kHz je jednak 1000 ciklusa u sekundi), no postoje i oni niži koje ljudsko uho može čuti (kod nekih šišmiša i kitova zubana).


Osim frekvencije, klikovi variraju u jačini zvuka koja se izražava u decibelima (dB). Tako postoje tzv. glasne i tihe vrste, što se posebice ističe kod šišmiša. Eholokacijski signali se razlikuju po širini frekvencijskog područja i informaciji koju pružaju. Tako postoje oni užeg područja koji se zovu signali stalne frekvencije i oni šireg područja koji se zovu frekvencijski modulirani signali. Prvi se koriste za otkrivanje plijena, ali ne i za njegov detaljan položaj, dok drugi služe više za lov i detaljniji položaj.

Šišmiši su bili prvi kralježnjaci kod kojih je eholokacija pronađena i zbog toga je kod njih ona i najviše istražena te gotovo da i nema više nepoznanice o njoj. Kako su to životinje koje su aktivne noću, morale su pronaći način kako se u toj tami lakše snaći pa su pribjegli eholokaciji. Koriste ju za komunikaciju, orijentaciju i lokaciju plijena. U pravilu se većina šišmiša iz skupine Macrochiroptera oslanja na vid i njuh kod traženja hrane, dok su Microchiroptera ti koji se neprestano služe eholokacijom. Osim što različite vrste koriste drukčije frekvencije, čak i pojedine jedinke ne koriste uvijek istu frekvenciju. Zanimljivo je da kad se više različitih vrsta nalazi unutar zajedničkog područja uočene su promjene u frekvencijama kako bi znali točno čiji je signal, odnosno povratna jeka njihov. Isto vrijedi i za kitove zubane. No bez obzira na to, postoje signali koji su kod pojedinih jedinki uvijek prepoznatljivi. To je osnova za prepoznavanje majke i mladučeta kod većine vrsta koje se koriste eholokacijom.

Šišmišima su uši jako bitne upravo zbog toga što njima primaju dolazni signal. Uši su visoko specijalizirane i uške se jako razlikuju od vrste do vrste. Male su kod šišmiša koji lete brzo, a velike kod onih koji love kukce blizu zemlje ili vegetacije. Istraživanja su pokazala da uška fokusira i pojačava zvuk te povećava područje slušanja. Također, dok primaju jeku, neprestano naizmjence miču jedno pa drugo uho kako bi što točnije detektirali smjer odakle ona dolazi. Osim toga, cijelo tijelo, glava i uši usmjereni su na što bolji položaj kako bi eholokacija bila što uspješnija.Steatornis caripensis (foto: Wikimedia Commons)


Osim kod šišmiša, eholokacija je poznata i kod ptica i rovki. Iako se to nikako ne može usporediti s naprednom eholokacijom šišmiša, rovkama eholokacija uvelike pomaže u snalaženju u tamnom podzemlju u kojem žive. Nekoliko puta u pažljivo kontroliranim laboratorijskim istraživanjima potvrđeno je da 3 vrste roda Sorex (S. araneus, S. palustris, S. vagrans) koriste eholokaciju. Srodna kratkorepa rovka istočnog dijela SAD-a Blarina brevicauda stvara slične pulseve. Iako se još točno ne zna kakav je detaljan mehanizam nastanka, sva istraživanja su pokazala da pulseve proizvode u grlu. Znanstvenici su sigurni da eholokaciju rovke uglavnom koriste za istraživanje okoline u kojoj žive, a manje za traženje hrane. Samo dva roda ptica koriste eholokaciju za snalaženje u prostoru i jednostavnost njihovih klikova bi se mogao usporediti s onima kod rovki. To su špiljske čiope jugoistočne Azije koje pripadaju rodu Aerodramus te vrsta Steatornis caripensis zvana guacharo ili uljna ptica koja obitava samo na području sjevera Južne Amerike. Špiljske čiope koriste eholokaciju kako bi pronašle put prema izlazu iz špilje ili svoje gnijezdo unutar špilje jer nastanjuju uglavnom špilje stjenovitih litica (kao i guacharo), dok ptica guacharo eholokaciju koristi zajedno sa svojim izvrsnim vidom osjetljivim na male količine svjetla (aktivna je samo u sumrak) i izoštrenim osjetom mirisa kako bi pronašla hranu. Guacharo i špiljske čiope su slični životni uvjeti (špilje) prisilili da stvore nova zajednička svojstva, a to je u ovom slučaju primjena eholokacije.

Osim kod navedenih vrsta, eholokacija je vrlo dobro razvijena i kod svih kitova zubana (dupina). Kod njih je mehanizam nastanka zvuka potpuno drukčiji nego kod šišmiša, iako su i oni razvili eholokaciju kao jednu od prilagodba na novo stanište nakon što su se s kopna vratili u more prije mnogo milijuna godina. Jedan od razloga je taj da bi se lakše snalazili u prostoru. Najbolji primjer je slijepi riječni dupin (Platanista gangetica) koji nastanjuje mutne i tamne vode riječnih sustava Indije i Pakistana. Bez eholokacije život u tim područjima za njega bi bio nemoguć. Osim toga, poznato je da ulješura (Physeter catodon) koristi eholokaciju kako bi ulovila divovske lignje na dubini od 2000 metara jer tamo nema svjetla. To su samo neki od razloga zašto kitovi zubani koriste eholokaciju.

Benu Andervudu su zbog raka izvadili oba oka kada je imao tri godine. Ipak, on igra košarku, vozi bicikl i živi normalan život. Ovaj mladić dok hoda ulicom pucketa jezikom, zvuk se odbija o zidove i asfalt i vraća mu se, dajući mu vrlo jasnu mentalnu sliku sveta koji ga okružuje. Zahvaljujući tome može bez problema da izbegne parkirane automobile dok vozi rolere ili trči niz hodnik bez straha da će se s nekim sudariti.

Ta neverovatna sposobnost zove se eholokacija. Što više zvukova ima, to je njegova percepcija okoline veća. S godinama je razvio takav sluh da uz pomoć tih zvukova koji se odbijaju, može da razlikuje da li ispred njega stoji drveni, metalni ili stakleni predmet, ali i da, zavisno od jačine zvuka, određuje međusobnu udaljenost tih predmeta. Ovu sposobnost imaju radari, slepi miševi i delfini.

Kako slepi miševi prepoznaju prijatelje u mraku?


Prema novom istraživanju, slepi miševi uz pomoć zvuka raspoznaju svoje prijatelje u mraku.
Najnovije istraživanje pokazalo je da slepi miševi mogu da prepoznaju jedni druge u mraku uz pomoć vlastitog zvuka.

Slepi miševi su društvene životinje koje razvijaju prijateljstva. Oni takođe moraju da komuniciraju kao piloti borbenih aviona – brzo, tečno i u kratkim formama – kako se ne bi sudarali dok love plen. Pored toga, moraju da sele svoje društvene grupe u mraku. Kombinacija svih ovih atributa navela je naučnike da se zapitaju da li slepi miševi, kao i ljudi, mogu da preoznaju bliske društvene kontakte uz pomoć zvuka koji proizvode oni sami.

Hana Kastejn (Hanna Kastein) sa Veterinarskog univerziteta u Hanoveru, Nemačkoj (University of Veterinary Medicine Hannover, Germany), zajedno sa svojim kolegama, započela je istraživanje „vampirskih slepih miševa“ (Megaderma lyra), i primetila je da oni prave male individualne kontakte uz pomoć delova tela – kao što prijatelji tapšu jedan drugog po ramenu. Naučnici su želeli da otkriju da li ovi slepi miševi takođe mogu da prepoznaju jedan drugog uz pomoć glasa, i da li im to omogućava da se međusobno raspoznaju u mraku.

Naučnici su uzeli dve grupe slepih miševa i stavili ih u dve zasebne sobe gde su oni mogli da lete i držali su ih tu dva meseca. Obeležili su one slepe miševe koji su bili u učestalom kontaktu sa drugim slepim miševima, a kasnije odvojeni od grupe na četiri sata, kako bi se videlo da li će dozivati jedni druge. Naučnici su prepoznali zvukove koje su ispuštale ove životinje i snimili su ih kako bi kasnije mogli da ih puštaju drugim izolovanim slepim miševima.

Kastejn i njene kolege su otkrile da su se svi izolovani slepi miševi okretali prema zvučnicima koji su ispuštali zvukove slepih miševa u čežnji da pronađu svoje prijatelje. Onda je tim napravio vežbu privikavanja, gde bi neprestano ponavljali zvukove jednog slepog miša, sve dok testirani slepi miševi ne bi počeli da ignorišu taj zvuk. Posle toga su puštali različite grupe zvukova drugih slepih miševa. Životinje su više odgovarale na zvuk od svog postojećeg prijatelja slepog miša koji je deo njihove društvene grupe, nego na zvuk slepog miša iz vežbe privikavanja.

Ovo je važno jer implicira na to da su slepi miševi primetili nešto oko zvukova koji je izgleda jedinstven za svakog individualca. Pravili su razliku između novih i starih slepih miševa, kao i novog zvuka koji su ispuštali stari slepi miševi.

“Slepi miševi su prvi sisari gde je ovakav vid raspoznavanja i vezivanja utvrđen. Ovakva veza može biti prikladna sisarima generalno”, naučnici su izjavili.

Prošle godine, neki drugi nemački naučnici istraživali su eholokativne pozive slepih miševa, koje ljudi nisu sposobni da čuju, a smatraju da svaki nosi detaljne informacije o individualcu. Ovaj vokalni potpis pomaže muškim slepim miševima da izbegnu rivale i pomaže ženkama da nađu svoje partnere. Kao i za ljude, tako i za slepe miševe, sposobnost pronalaženja bliske osobe u gužvi može biti veoma koristna.