آواز وال ها ( whale song ) ، صدایى است که وال ها براى برقراى ارتباط تولید مى کنند.
واژه ( song ) براى توصیف الگویى منظم و پیشگویى صداهایى که به وسیله گونه هایى از وال ها تولید مى شود ، مورد استفاده قرار مى گیرد.
این مکانیسم براى تولید کردن صدا در خانواده وال سانان و پستانداران دریایى شامل : دلفین ها ، وال ها و نهنگ هاى دندان دار ، که به صدا براى ایجاد ارتباط بیشتر از حس هاى دیگر در پستانداران زمینى وابسته هستند ، استفاده مى شود ، زیرا سایر حسها در آب اثر محدود ترى دارد.
بینایى در پستانداران دریایى به دلیل اینکه نور در راه آب جذب مى شود محدود است.
بویایى هم اثر کمترى دارد ، زیرا مولکول ها در آب خیلى آهسته تر پراکنده مى شوند تا در هوا.
پستانداران دریایى از صدا ها براى برقراى ارتباط و تغذیه استفاده مى کنند.
طرفداران محیط زیست و وال شناسان ( cetologist ) معتقدند که افزایش صداها در اقیانوس هاى جهان به وسیله کشتیها و لرزه هاى دریاى باعث صدمه به وال ها مى شود.
تولید صداها انسانها صدا ها را با بیرون راندن هوا از میان حنجره تولید مى کنند.
تارهاى آوایى داخل حنجره باز و بسته مى شود و این امر براى تولید جریان هوا ضرورى است ، این جریانات همراه با گلو ، زبان و لبها صدا ها را تولید مى کنند.
وال ها صدا ها را با مکانیسم متفاوتى تولید مى کنند.
این مکانیسم در 2 زیر خانواده عمده در وال ها متفاوت است: Odentoceti ( Toothed whale ، شامل دلفین ها ) و Mystceti ( Baleen wale ، شامل وال هاى بزرگ و وال هاى آبى ) تولید صدا در Toothed whale مناطقى که در سر دلفین ها تولید صدا مى کنند.
دلفین ها صداهاى طولانى ، مکرر وپائینى مانند وال ها ایجاد نمى کنند.
به جاى آن صدایى سریع وبلند از تق ها و سوت ها ایجاد مى کنند.
صداى تق معمولا براى جهت یابى و مجموع تق ها و سوت ها براى ارتباط برقرار کردن استفاده مى شود.
یک گله دلفین ممکن است صداهاى متفاوت و گوشخراشى تولید کنند که مقدار خیلى کمى از آنها قابل تشخیص است.
صدا هاى مختلف در آنها به وسیله عبور دادن هوا از میان ساختارهایى در سر که مانند عبور دادن هوا از بینى در انسانها ست تولید مى شود ، که این ساختارها لبهاى آوایى ( Phonic lips ) نامیده مى شوند.
هوا از یک مجراى خیلى باریک عبور میکند ، پرده لب هاى آوایى به داخل کشیده مى شود و به وسیله بافت ها محاصره مى گردد و به ارتعاش در مى آید.
این ارتعاش مانند ارتعاش حنجره در انسانها ست ، که به طور آگاهانه و با یک حساسیت فوق العاده کنترل مى شود.
تمام دلفین ها و یک گونه از وال ها Sperm whales ، 2 لب آوایى دارند ، بدین نحو قادرند 2 صداى مستقل ایجاد کنند.
در یک نوع آن هوا از لب هایى آوایى عبور کرده و از Vestibular sac خارج مى شود.
و در نوع دیگر هوا دوباره به داخل بر مى گردد و وارد قسمت پائینى بینى شده و دوباره تولید مى شود و از سوراخ بینى نهنگ که در بالاى سرش قرار دارد خارج مى شود.
در یک سرى از تحقیقات نشان داده شده است که یک گونه از دلفین ها به نام دلفین هاى پوزه دار(Bottlenose dolphins ) ، صدا را به وسیله ترکیبات پیچیده بینى و ششها و با کمک عضله Platopharygeal تولید مى کنند و صداى تولید شده تا زمانى که دلفین ها نفس خود را در زیر آب حبس مى کنند ، ادامه مى یابد.
تو لید صدا در Baleen whale وال ها ساختارهاى آوایى ندارند ولى به جاى آن ساختارهایى شبیه حنجره دارند که نقش تولید صدا را بر عهده مى گیرند.
اما فاقد تارهاى آوایى هستند.
به هر حال این فرآیند به طور کامل قابل مقایسه با انسانها نیست ، زیرا وال ها براى تولید صدا هوا را به بیرون نمى دمند.
آنها هوا را در داخل بدنشان به چرخش در مىآورند.
ممکن است انحناهاى جمجمه اى ( cranial sinuses ) در تولید صدا در وال ها نقش داشته باشند ، اما تا کنون فرآیند هاى سلولى آن مشخص نشده است.
چون والهاى گوژپشت صداهاى پیچیده اى تولید مى کنند ، عده اى معتقدند که صدا هاى ساده در این وال ها براى انتخاب جفت مى باشد.
صدا هاى ساده در دیگر وال ها در تمام طول سال استفاده مى شود.
دلفین ها قادرند که به وسیله صدا ها جهت یابى کنند ( به وسیله ارسال امواج فرا صوتى ) و قادرند به اندازه و موقعیت اجسام به طور دقیق پى ببرند.
در صورتى که وال ها این توانایى را ندارند.
بویایى در وال ها پیشرفته نیست و صدا هایى که براى انسان قابل شنیدن است در وال ها نقش قطب نما را دارد.
آواز وال هاى گوژپشت اسپکتوگرام آواز وال ها آواز هاى 2 گروه از وال ها ، وال هاى گوژپشت و زیر گونه وال هاى آبى ، که در اقیانوس هند زندگى مى کنند مورد بررسى قرار گرفته است.
وال هاى گوژ پشت نر یک آواز مخصوص در فصل جفتگیرى دارند و دانشمندان حدس مى زنند که هدف از این آوازها انتخاب جفت است.
به هر این آوواز ها یک رفتار تعاونى بین وال هاى نر براى انتخاب جفت است.
به عبارت دیگر با این کار قلمرو خود را مشخص مى کنند و در مقابل وال هاى ماده جلب توجه مى کنند.
این آوازها در وال هاى ماده دیده نشده است.
جالب توجه است که در طول این آوازها وال ها تنها هستند و دنباله رو گله نمى باشند و به طور منفرد به وال ماده نزدیک مى شوند.
2 دانشمند به نام هاى Roger payne و Scotmcvay آنالیز آواز این وال ها را در سال 1971 طراحى کردند.
این آنالیز داراى یک سلسله مراتبى است که اساس وپایه آن ارسال صداهاى منفرد در یک زمان کوتاه است.
این صدا ها فرکانسى بین 20Hz تا 10kHz دارند ، ( رنجى که در انسان قابل شنیدن است20Hz تا 20kHz است ).
اسپکتوگرام این صداها در تصویر بالا مشخص شده است.
وال ها در این گزارش صدا هایى قطعه هاى مشابهى به طور مکرر در طول 2 تا 4 دقیقه دارند.
که این صداها به فراوانى در طول ساعت ها و روزها و به طور یکنواخت تکرار مى شود.
تصویر شماتیکى از آواز وال هاى گوژپشت تمام آواز وال هاى یک منطقه تقریبا یکسان و شبیه هم هستند و در طول زمان و به آهستگى تکامل پیدا مى کنند.
براى مثال در تحقیقات نشان داده شده است که صداها ، در ابتدا به صورت خط صاف بالاى تصویر مى باشد و به آهستگى این خط صاف شروع به موج دار شدن مى کند.
در قسمت هاى بعدى صداها بلندتر است.
این تکامل در آواز وال ها در طول سال و به سرعت انجام مى شود.
و نمودارها در سال هاى بعدى داراى تفاوت هایى است.
وال ها در مناطق خاصى پیدا مى شوند که بیشتر شامل اقیانوس ها و خلیج هاى بزرگ است.
وال هاى مناطق مختلف آوازهاى کاملا متفاوتى دارند.
تکامل آوازها در وال ها نشان مى دهد که الگو هاى قدیمى در مورد آنها فاقد اعتبار است.
یک آنالیز از این آوازها که در 19 سال پیش در یک منطقه خاص تهیه شده ، داراى الگو و ترکیبى است که هرگز در آنالیزهاى دیگر تکرار نشده است.
وال هاى گوژپشت داراى یک مراسم آواز خوانى خاص در دوران جفتگیرى هستند.
در نهایت وال هاى گوژپشت یک سرى صدا تولید مى کنند که در تغذیه به آنها کمک مى کند ( که مدت آن 5 تا 10 ثانیه است ) وال ها معمولا به طور گروهى تغذیه مى کنند.
آنها به طرف اعماق دریا شنا مى کنند و ناگهان به طور گروهى و همه با هم به سطح آب مى آیند ، در این حرکت رئیس گله صدایى تولید مى کند که گروه براى پاسخ دادن به این صدا همه با هم حرکت مى کنند.
بیشتر Ballen whale ، صداهایى در حدود 15 تا 20 هرتز تولید مى کنند.
با این حال تحقیقاتى که زیست شناسان دریایى بر روى وال هاى شمال اقیانوس آرام براى 12 سال انجام دادند متوجه شدند که آواز آنها 52 هرتز است.
دانشمندان تا کنون نتوانسته اند یک مجموعه قواعد و دستورات خاصى براى این آوازها مشخص کنند.
Whale song Whale song is the sounds made by whales to communicate.
The word "song" is used in particular to describe the pattern of regular and predictable sounds made by some species of whales (notably the humpback) in a way that is reminiscent of human singing.
The mechanisms used to produce sound vary from one family of cetaceans to another.
Marine mammals, such as whales, dolphins, and porpoises, are much more dependent on sound for communication and sensation than land mammals are, as other senses are of limited effectiveness in water.
Sight is limited for marine mammals because of the way water absorbs light.
Smell is also limited, as molecules diffuse more slowly in water than air, which makes smelling less effective.
In addition, the speed of sound in water is roughly four times that in the atmosphere at sea level.
Because sea-mammals are so dependent on hearing to communicate and feed, environmentalists and cetologists are concerned that they are being harmed by the increased ambient noise in the world's oceans caused by ships and marine seismic surveys.
Production of sound Humans produce sound by expelling air through the larynx.
The vocal cords within the larynx open and close as necessary to separate the stream of air into discrete pockets of air.
These pockets are shaped by the throat, tongue, and lips into the desired sound.
Cetacean sound production differs markedly from this mechanism.
The precise mechanism differs in the two major sub-families of cetaceans: the Odontoceti (toothed whales—including dolphins) and the Mystceti (baleen whales—including the largest whales, such as the Blue Whale).
Toothed whale sound production Toothed whales do not make the long, low-frequency sounds known as the whale song.
Instead they produce rapid bursts of high-frequency clicks and whistles.
Single clicks are generally used for echolocation whereas collections of clicks and whistles are used for communication.
Though a large pod of dolphins will make a veritable cacophony of different noises, very little is known about the meaning of the sound.
Frankell (1998) quotes one researcher characterizing listening to such a school as like listening to a group of children at a playground.
The multiple sounds themselves are produced by passing air through a structure in the head rather like the human nasal passage called the phonic lips.
As the air passes through this narrow passage, the phonic lip membranes are sucked together, causing the surrounding tissue to vibrate.
These vibrations can, as with the vibrations in the human larynx, be consciously controlled with great sensitivity.
The vibrations pass through the tissue of the head to the melon, which shapes and directs the sound into a beam of sound for echolocation.
Every toothed whale except the sperm whale has two sets of phonic lips and is thus capable of making two sounds independently.
Once the air has passed the phonic lips it enters the vestibular sac.
From there the air may be recycled back into the lower part of the nasal complex, ready to be used for sound creation again, or passed out through the blowhole.
The French name for phonic lips—museau de singe—translates to "monkey lips," which the phonic lip structure is supposed to resemble.
New cranial analysis using computed axial and single photon emission computed tomography scans in 2004 showed that, at least in the case of bottlenose dolphins, air may be supplied to the nasal complex from the lungs by the palatopharyngeal sphincter, enabling the sound creation process to continue for as long as the dolphin is able to hold their breath (Houser et al., 2004).
Baleen whale sound production Baleen whales do not have phonic lip structure.
Instead they have a larynx that appears to play a role in sound production, but it lacks vocal chords and scientists remain uncertain as to the exact mechanism.
The process, however, cannot be completely analogous to humans because whales do not have to exhale in order to produce sound.
It is likely that they recycle air around the body for this purpose.
Cranial sinuses may also be used to create the sounds, but again researchers are currently unclear how.
While the complex and haunting sounds of the Humpback Whale (and some Blue Whales) are believed to be primarily used in sexual selection (see section below), the simpler sounds of other whales have a year-round use.
While toothed dolphins (including the Orca) are capable of using echolocation (essentially the emission of ultra-sonic beams of sound waves) to detect the size and nature of objects very precisely, baleen whales do not have this capability.
Further, unlike some fish such as sharks, a whale's sense of smell is not highly developed.
Thus given the poor visibility of aquatic environments and the fact that sound travels so well in water, human-audible sounds play a role in such whales' navigation.
For instance, the depth of water or the existence of a large obstruction ahead may be detected by loud noises made by baleen whales.
The song of the Humpback Whale Two groups of whales, the Humpback Whale and the subspecies of Blue Whale found in the Indian Ocean, are known to produce the repetitious sounds at varying frequencies known as whale song.
Marine biologist Philip Clapham describes the song as "probably the most complex [songs] in the animal kingdom" (Clapham, 1996).
Male Humpback Whales perform these vocalizations only during the mating season, and so it is surmised the purpose of songs is to aid sexual selection.
Whether the songs are a competitive behavior between males seeking the same mate, a means of defining territory or a "flirting" behavior from a male to a female is not known and the subject of on-going research.
It is notable that while singing, males are solitary and are not actively traveling nor acting as escort whales in the immediate vicinity of a females, nor involved in physically competitive and surface-active pods composed of multiple escorts.
Interest in whale song was aroused by researchers Roger Payne and Scott McVay, who analysed the songs in 1971.
The songs follow a distinct hierarchical structure.
The base units of the song (sometimes loosely called the "notes") are single uninterrupted emissions of sound that last up to a few seconds.
These sounds vary in frequency from 20 Hz to 10 kHz (the typical human range of hearing is 20 Hz to 20 kHz).
The units may be frequency modulated (i.e., the pitch of the sound may go up, down, or stay the same during the note) or amplitude modulated (get louder or quieter).
However the adjustment of bandwidth on a spectrogram representation of the song reveals the essentially pulsed nature of the FM sounds.
A collection of four or six units is known as a sub-phrase, lasting perhaps ten seconds.
A collection of two sub-phrases is a phrase.
A whale will typically repeat the same phrase over and over for two to four minutes.
This is known as a theme.
A collection of themes is known as a song.
The whale will repeat the same song, which last up to 30 or so minutes, over and over again over the course of hours or even days.
This "Russian doll" hierarchy of sounds has captured the imagination of scientists.
All the whales in an area sing virtually the same song at any point in time and the song is constantly and slowly evolving over time.
For example, over the course of a month a particular unit that started as an "upsweep" (increasing in frequency) may slowly flatten to become a constant note.
Another unit may get steadily louder.
The pace of evolution of a whale's song also changes—some years the song may change quite rapidly, whereas in other years little variation may be recorded.
Whales occupying the same geographical areas (which can be as large as entire ocean basins) tend to sing similar songs, with only slight variations.
Whales from non-overlapping regions sing entirely different songs.
As the song evolves it appears that old patterns are not revisited.
An analysis of 19 years of whale songs found that while general patterns in song could be spotted, the same combinations never recurred.
Humpback Whales may also make stand-alone sounds that do not form part of a song, particularly during courtship rituals.
Finally, Humpbacks make a third class of sound called the feeding call.
This is a long sound (5 to 10 s duration) of near constant frequency.
Humpbacks generally feed co-operatively by gathering in groups, swimming underneath shoals of fish and all lunging up vertically through the fish and out of the water together.
Prior to these lunges, whales make their feeding call.
The exact purpose of the call is not known, but research suggests that fish do know what it means.
When the sound was played back to them, a group of herring responded to the sound by moving away from the call, even though no whale was present.
Some scientists have proposed that humpback whale song may serve an echolocative purpose, such as Mercado & Frazer (2001), but has been subject to disagreement (e.g.
Au, Frankel, Helweg, & Cato, 2001).
Most baleen whales make sounds at about 15–20 hertz.
However, marine biologists at the Woods Hole Oceanographic Institution reported in the New Scientist in December 2004 that they had been tracking a whale in the North Pacific for 12 years that was "singing" at 52 Hz.
The scientists are currently unable to explain this dramatic difference from the norm; however, they are sure the whale is a baleen and extremely unlikely to be a new species, suggesting that currently known species may have a wider vocal range than previously thought.
Most other whales and dolphins produce sounds of varying degrees of complexity.
Of particular interest is the Beluga (the "sea canary") which produces an immense variety of whistles, clicks and pulses.