Hvordan synger hvalerne? Det har været et mysterium, siden hvalernes sang blev opdaget i 1960’erne. Takket være to strandede hvaler fra Hobro og Hirtshals er vi nu tættere på et svar.
En decemberdag i 2018 var havnen i Hobro proppet til bristepunktet.
Hundredvis af mennesker var ifølge TV2 Nord mødt op på havnen for at overvære dissektionen af en hval, som havde forvildet sig ind i havnen og var død.
Forskere fra Naturhistorisk Museum skar øjne, hjerte og andre organer ud, mens børnehavebørn og andre nysgerrige på havnen så til. Et 15 kilo tungt strubehoved fra halsen af den døde sejhval (Balaenoptera borealis) blev også fjernet og kørt til Odense.
Strubehovedet indgår nu som en af hovedingredienserne i et nyt studie, som netop er blevet publiceret i det prestigefyldte videnskabelige tidsskrift Nature.
Studiet bringer os et skridt nærmere løsningen på mysteriet om, hvordan hvaler producerer deres ikoniske sang.
»Når store hvaler dør, synker de normalt, og hvis de nogensinde kommer op til overfladen igen, er de fuldstændig rådne. Derfor var vi super heldige at få lov at få nogle meget velbevarede strubehoveder fra sejhvalen i Hobro og fra en pukkelhval, som strandede i Hirtshals i 2019,« fortæller Coen Elemans, som er professor ved Biologisk Institut på Syddansk Universitet og førsteforfatter til det nye studie.
Hvaler inddeles i to overordnede kategorier: tandhvaler og bardehvaler.
Tandhvaler (Odontoceti) er kendetegnet ved at have tænder og udnytte lyd (ekkolokalisering) til at jagte bytte. Kaskelotter, delfiner, marsvin, narhvaler, spækhuggere og grindehvaler er eksempler på tandhvaler.
Bardehvaler (Mysticeti) har ikke tænder, men såkaldte barder, som bruges til at filtrere føde. Bardehvaler bruger ikke lyd til ekkolokalisering, men kun til kommunikation. Blåhvaler, pukkelhvaler, finhvaler og grønlandshvaler er eksempler på bardehvaler.
Da Coen Elemans og hans kolleger havde modtaget strubehovedet fra sejhvalen, blev det opsat i et specialbygget instrument i forskernes laboratorium på Syddansk Universitet.
»Normalt arbejder vi med lyd fra sangfugle, men nu skulle vi pludselig arbejde med et 15 kilo tungt strubehoved. Så vi var nødt til at bygge et kæmpestort instrument til at holde det,« fortæller Coen Elemans til Videnskab.dk
Herefter forsøgte forskerne på forskellig vis at blæse luft igennem strubehovedet for at få det til at skabe en lyd. De ville aflure hvalernes hemmelighed om, hvordan de synger deres gådefulde sang under vandet.
Resultatet af deres eksperimenter viser, at bardehvaler - en gruppe af hvaler, som blandt andre tæller blåhvaler, pukkelhvaler, finhvaler, sejhvaler og grønlandshvaler - kan skabe deres lyd på uventet vis.
»Vi har opdaget, at lyden bliver skabt i en stor fedtpude på indersiden af strubehovedet. Det kom som en overraskelse,« forklarer Coen Elemans.
Den erfarne amerikanske hvalforsker Joy Reidenberg, som også har studeret lydproduktion i hvaler i årevis, er begejstret for det nye fund. Hun kalder opdagelsen for »en game-changer for forståelsen af, hvordan biologisk lyd kan genereres«.
Men hun er alligevel ikke overbevist om, at mysteriet om hvalernes sang er fuldstændig løst endnu.
»Jeg tror på, at bardehvaler kan skabe lyd med den nye mekanisme, som de beskriver. Men jeg er ikke overbevist om, at det er den eneste mekanisme, eller at den gælder for alle bardehvaler. De har kun studeret nogle få strubehoveder,« siger Joy Reidenberg, som er professor ved Icahn School of Medicine at Mount Sinai i New York til Videnskab.dk.
»Vi har stadig meget at lære, også om, hvordan lyden transmitteres ud fra hvalen. Men det nye studie er en rigtig god begyndelse,« tilføjer hun.
Det nye studie viser, at bardehvaler udnytter nogle særlige strukturer i deres strubehoved, når de skaber deres karakteristiske lavfrekvente lyde.
De særlige strukturer, kaldet arytenoiderne, har form som et U og er ret stive.
Og det er altså disse stive, U-formede arytenoider, som presser sig op mod en fedtpude i hvalens strubehoved og er med til at få den til at vibrere og skabe lyd, konkluderer det nye studie.
»Hidtil har man troet, at lyden blev skabt, når der blev presset luft ind til de U-formede flapper i strubehovedet. Luften fik flapperne til at vibrere, og vibrationen skaber lyd. Men det nye studie siger i stedet, at lyden bliver skabt et helt andet sted, idet de bruger en fedtpude oven over. Det er den nye opdagelse,« forklarer Joy Reidenberg.
Mysteriet om hvalernes sang går i virkeligheden århundreder tilbage i tiden.
Dengang anede man ikke, at hvaler kunne synge, men sømænd kunne berette om mystiske lyde, som dukkede op til havs. Dengang blev hvalernes sang tilskrevet spøgelser, mystiske havuhyrer eller en lidt for fri fantasi blandt fordrukne sømænd, fortæller Joy Reidenberg.
»Indtil 1960’erne troede man, at havet var en helt stille verden. Det var først, da man opfandt undervandsmikrofoner – hydrofoner – at man opdagede, at hvaler sang. Indtil da vidste man ikke, at hvaler producerede lyd,« fortæller Joy Reidenberg, som også har skrevet en kommentar til det nye studie i Nature.
»Det betyder også, at alle de oprindelige anatomiske beskrivelser af hvaler ikke indeholder beskrivelser af organer til at producere lyd. Man beskrev selvfølgelig strubehovedet, men man forbandt det ikke med lydproduktion ligesom hos landlevende dyr,« tilføjer hun.
Det amerikanske forskerægtepar Roger og Katy Payne foretog de første akustiske optagelser af pukkelhvalens sang i 1970.
Optagelserne vakte både forskningsmæssig og politisk genklang, og marin bioakustik begyndte at blomstre som forskningsfelt.
»Der opstod en global interesse for at passe på havet og de dyr, der lever i det. De optagelser var så politisk vigtige dengang, at de blev sendt ud i rummet ombord på Voyager-rummissionerne,« fortæller Coen Elemans.
Forståelsen af, hvordan hvalerne producerer deres lyd, haltede imidlertid bagefter. Forskerne kunne i begyndelsen hverken blive enige om, hvor eller hvordan hvalernes lyd blev skabt.
»Efter at det var blevet opdaget, at hvaler producerer lyd, opstod det næste spørgsmål: Hvor kommer lyden fra? Oprindeligt gav det ikke mening for forskerne, at det skulle ske i strubehovedet, for det er en struktur, som indeholder luft, og hvaler skaber lyd i vandet. Så det var en gåde, hvor lyden kom fra,« fortæller Joy Reidenberg.
Det nye studie er publiceret i det videnskabelige tidsskrift Nature.
Studiet er ledet af forskerne fra Syddansk Universitet og Universitetet i Wien i Østrig.
Forskerne har undersøgt strubehovedet på tre strandede hvaler: En sejhval som strandede i Hobro i 2018, en pukkelhval, som strandede i Hirtshals i 2019, og en vågehval (Balaenoptera acutorostrata) strandet i Skotland.
Herudover har forskerne skabt computermodeller, som indikerer, at bardehvalernes lavfrekvente lydproduktion maksimalt kan skabes på 100 meters dybde og en frekvens på maksimalt 300 hertz.
Disse grænser betyder, at hvalernes sang befinder sig inden for samme frekvensområde som støjen fra skibe, det vil sige 30 til 300 hertz.
Dermed konkluderer forskerne, at bardehvalers kommunikation i høj grad bliver forstyrret af menneskelig aktivitet.
Kilde: Coen Elemans
I sin egen forskning har Joy Reidenberg blandt andet været med til at påvise, at bardehvaler har en lille sæk foran strubehovedet, som kan opsamle luft. Det betyder, at hvalerne kan genbruge deres luft, så den ikke går tabt, når hvalerne udnytter luften til at skabe lyd.
»Det er ligesom, hvis vi havde en ballon foran næsen, som opsamlede luft, så den kunne blive genbrugt. På den måde kan hvalen blive under vandet meget længere tid, for den kan bare sende luft frem og tilbage mellem luftsækken og lungerne,« forklarer Joy Reidenberg.
Dermed har forskningen altså fastslået, at bardehvaler skaber deres lyd i strubehovedet, mens den anden store gruppe af hvaler - tandhvalerne, som blandt andet tæller delfiner, marsvin, kaskelotter og spækhuggere - skaber deres lyd i næsen.
Så sent som i 2023 var Coen Elemans faktisk med til at løse mysteriet om, hvordan tandhvalers næse skaber deres vanvittige repertoire af lyde.
Det gjorde professoren blandt andet ved at blæse luft igennem et afhugget hoved fra et dødt marsvin. Det kan du læse mere om i denne artikel.
»Der findes to store grupper af hvaler, tandhvaler og bardehvaler, men de skaber og bruger lyd på meget forskellige måder. Sidste år fandt vi en løsning på lydproduktion for tandhvaler, og nu mener vi, at vi også har løst mysteriet for bardehvaler,« slutter Coen Elemans.
Når mennesker og andre landlevende pattedyr skaber lyd, sker det ved, at stemmelæberne sætter luften i strubehovedet i svingninger.
Det er selve svingningerne i luften, som udgør lyden, og den spreder sig hurtigt fra luften i vores hals og ud i luften omkring os.
Mennesker har også særlige strukturer kaldet arytenoider, som hjælper med at ændre stemmelæbernes placering.
Hos bardehvaler har arytenoiderne udviklet sig til nogle store, U-formede strukturer.
Det nye studie viser, at lyd kan skabes ved, at luft skubbes ind mellem arytenoiderne og en fedtpude oven over dem. Det medfører vibration i fedtpuden og dermed lyd.
Kilder: Coen Elemans/ Joy Reidenberg
