Hemmeligheden bag bardehvalers sang kortlagt

De ikoniske bardehvaler - herunder blåhvalen og pukkelhvalen - har udviklet nogle særlige strukturer i deres strubehoved, som gør dem i stand til at producere et omfattende repertoire af undervandssang. Det konkluderer et nyt studie af hvalernes sang anført af blandt andre professor Coen Elemans fra Biologisk Institut på Syddansk Universitet, der forsker i hvalers stemmekontrol med støtte fra Carlsbergfondet. 

Studiet ’Evolutionary novelties underlie sound production in baleen whales’, der er publiceret i det prestigefyldte tidsskrift Nature, viser imidlertid også, at den særlige evne begrænser rækkevidden af hvalernes kommunikation.

Strubehoved med store bruskstykker

Bardehvaler er de største dyr, der nogensinde har levet på vores planet, og som top-rovdyr spiller de en vital rolle i marine økosystemer. For at finde hinanden og kommunikere over store afstande er bardehvalerne dybt afhængige af at kunne producere lyde, der kan nå langt omkring i mørke og uklare have.

Tand- og bardehvaler udviklede sig fra landlevende pattedyr, der havde et strubehoved med to funktioner: det skulle beskytte luftvejene og producere lyd. Da hvalernes forfædre begyndte at leve i havene, blev det nødvendigt at tilpasse strubehovedet til livet under vand for at undgå kvælning.

Bardehvaler kan stadig producere lyd med deres strubehoved, men i forhold til menneskets strubehoved, hvor nogle små bruskstykker kaldet arytenoider ændrer stemmelæbernes placering, er arytenoiderne hos hvalerne store og lange cylindre, der danner en stor U-formet, stiv struktur, som er næsten lige så lang som strubehovedet. På den måde kan hvalerne opretholde en stiv, åben luftvej, når de kommer op til overfladen og skal flytte enorme mængder luft ind og ud af lungerne.

”Vi har opdaget, at denne U-formede struktur presser mod en stor fedtpude på indersiden af strubehovedet. Når hvalerne puster luft fra deres lunger forbi denne pude, begynder den at vibrere, og det genererer de meget lavfrekvente undervandssange”, fortæller Coen Elemans, der har stået i spidsen for undersøgelserne sammen med Tecumseh Fitch fra Institut for Adfærd og Kognitiv Biologi på Wiens Universitet.

Hvalsangen blev opdaget for 50 år siden

Selvom den karakteristiske hvalsang blev opdaget for mere end 50 år siden, kastes der altså først nu lys over, hvordan bardehvalerne frembringer deres komplekse vokaliseringer. Det har måske at gøre med, at forskning i hvalers biologi og særligt fysiologi er meget vanskelig. 

Der skal nemlig hvalstrandinger til, og disse er sjældne. Og når de endelig sker, er det stadig meget svært at studere hvalernes fysiologi, fordi vævet nedbrydes så hurtigt. Desuden er hvaler kendt for at eksplodere på stranden.

Takket være danske og skotske netværk for strandede havpattedyr har forskerne imidlertid fået adgang til at udtage strubehoveder fra en sejhval, en pukkelhval og en vågehval til nærmere undersøgelse i laboratoriet. De to af hvalerne strandede på dansk grund. 

Sejhvalen forvildede sig i 2018 ind i Mariager Fjord, hvor den til sidst døde. Året efter var det en pukkelhval, der svømmede ind i fiskegarn ved Skagen. Begge gange lykkedes det forskerne at udtage et strubehoved fra hvalerne, som de har brugt i undersøgelserne. 

Forskerne har undervejs også bygget en computermodel af et helt hval-strubehoved. Modellen indeholder præcise 3D-former af strubehovedet og dets muskler, hvilket har gjort det muligt at simulere, hvordan frekvensen kontrolleres gennem muskelmodulering. Modellen var så præcis, at den meget nøjagtigt forudsagde resultaterne af forskernes eksperimenter. Desuden kunne forskerne med modellen beregne akustiske egenskaber - eksempelvis frekvensområdet - som ikke kunne måles i laboratoriet.

Ude af stand til at undslippe menneskeskabt støj

Imidlertid udgør de nyopdagede anatomiske træk, der tillader hvaler at kommunikere succesfuldt på de store have, også uoverstigelige fysiologiske grænser for mange bardehvaler.

Ved at kombinere eksperimenter og modeller har forskerne nemlig også fundet det første bevis for, at bardehvaler fysiologisk set er ude af stand til at undslippe menneskeskabt støj. Denne form for støj mørklægger nemlig deres egne stemmer og begrænser dermed rækkevidden for deres kommunikation.

”Desværre overlapper menneskeskabt støj og hvalsang hinanden. Forstået på den måde, at hvalernes frekvensrækkevidde er den samme. Dertil kommer, at både hvalernes kommunikation og støj fra shipping-trafik foregår i de øverste 100 meter af havet”, siger Coen Elemans.

Siden de første akustiske optagelser af pukkelhvalens sang blev optaget i 1970, er der kommet meget mere menneskeskabt støj i oceanerne. Den kommer ikke kun fra sejlruter, men også fra konstruktionsarbejde til havs og seismiske undersøgelser efter olie og gas. Bardehvalerne kan til trods for deres fantastiske fysiologi ikke undslippe støjen i havene. Forskerne mener derfor, at der er brug for en strengere regulering af støj i havet, fordi hvalerne er afhængige af at kunne kommunikere med lyd.

Udover Carlsbergfondet har studiet været støttet af Novo Nordisk Fonden og Austrian Science Fund.