Communicating underwater is challenging. Light and odors don't travel well, so it's hard for animals to see or smell. But sound moves about four times faster in water than in air, so in this dark environment, marine mammals often rely on vocalization to communicate.
Communicatie onder water is een uitdaging. Licht en geur gaan niet ver, dus het is moeilijk voor dieren om te zien of ruiken. Maar geluid beweegt ongeveer vier keer sneller in het water dan in de lucht, dus in deze donkere omgeving vertrouwen zeezoogdieren vaak op hun stem om te communiceren.
That's why a chorus of sounds fills the ocean. Clicks, pulses, whistles, groans, boings, cries, and trills, to name a few. But the most famous parts of this underwater symphony are the evocative melodies, or songs, composed by the world's largest mammals, whales.
Daarom vult een koor van geluiden de oceaan. Geklik, geklop, gefluit, gegrom, geboing, gehuil en getril, om er enkele op te noemen. Maar de bekendste stukken van deze onderwatersymfonie zijn de suggestieve melodieën of liederen, gemaakt door de grootste zoogdieren, de walvissen.
Whale songs are one of the most sophisticated communication systems in the animal kingdom. Only a few species are known to sing. Blue, fin, bowhead minke whales, and of course humpback whales. These are all baleen whales which use hairy baleen plates instead of teeth to trap their prey. Meanwhile, toothed whales do use echolocation, and they and other species of baleen whales make social sounds, such as cries and whistles, to communicate. But those vocalizations lack the complexity of songs.
Walvisliederen behoren tot de meest geraffineerde communicatiesystemen van het dierenrijk. Er zijn maar een paar soorten bekend om hun gezang. Blauwe, gewone, Groenlandse, dwergvinvissen en natuurlijk bultruggen. Dit zijn allemaal baleinwalvissen, die harige baleinen gebruiken in plaats van tanden om hun prooi te vangen. Tegelijkertijd gebruiken tandwalvissen echolocatie, en zij en andere soorten baleinwalvissen maken sociale geluiden, zoals gehuil en gefluit, om te communiceren. Maar die stemgeluiden missen de complexiteit van liederen.
So how do they do it? Land mammals like us generate sound by moving air over our vocal cords when we exhale, causing them to vibrate. Baleen whales have a U-shaped fold of tissue between their lungs and their large inflatable organs called laryngeal sacs. We don't know this for sure because it's essentially impossible to observe the internal organs of a living, singing whale, but we think that when a whale sings, muscular contractions in the throat and chest move air from the lungs across the U-fold and into the laryngeal sacs, causing the U-fold to vibrate. The resulting sound resonates in the sacs like a choir singing in a cathedral making songs loud enough to propagate up to thousands of kilometers away. Whales don't have to exhale to sing. Instead, the air is recycled back into the lungs, creating sound once more.
Dus hoe doen ze het? Landzoogdieren, zoals wij, maken geluid door lucht die onze stembanden passeert wanneer we uitademen, waardoor ze trillen. Baleinwalvissen hebben een u-vormig weefsel tussen hun longen en hun grote opblaasbare organen, de strottenhoofdblaasjes. We weten dit niet zeker, omdat het in wezen onmogelijk is om de interne organen te observeren van een levende, zingende walvis, maar we denken dat wanneer een walvis zingt er spieren samentrekken in de keel en de borst, wat lucht verplaatst van de longen naar het u-weefsel en naar de blaasjes, waardoor het u-weefsel vibreert. Het geluid klinkt in de blaasjes als een koor in een kathedraal, met liederen luid genoeg om duizenden kilometers ver te weerklinken. Walvissen hoeven niet uit te ademen om te kunnen zingen. In plaats daarvan wordt de lucht in de longen hergebruikt om opnieuw geluid te maken.
One reason whale songs are so fascinating is their pattern. Units, like moans, cries, and chirps are arranged in phrases. Repeated phrases are assembled into themes. Multiple themes repeated in a predictable pattern create a song. This hierarchical structure is a kind of grammar. Whale songs are extremely variable in duration, and whales can repeat them over and over. In one recorded session, a humpback whale sang for 22 hours.
Een reden waarom walvisliederen zo fascinerend zijn, is het patroon. Het gekerm, gehuil en gekir wordt verdeeld in zinnen. Herhaalde zinnen worden gegroepeerd in thema's. Meerdere thema's die worden herhaald in een patroon vormen samen een lied. Deze hiërarchische structuur is een soort grammatica. Walvisliederen zijn extreem variabel qua duur en walvissen kunnen ze blijven herhalen. In één opgenomen sessie zong een bultrug 22 uur lang.
And why do they do it? We don't yet know the exact purpose, but we can speculate. Given that the singers are males and they mostly sing during the mating season, songs might be used to attract females. Or perhaps they're territorial, used to deter other males.
En waarom doen ze dat? We kennen het juiste doel nog niet, maar we kunnen wel speculeren. Aangezien de zangers mannelijk zijn en meestal tijdens de paartijd zingen, zouden de liederen kunnen dienen om vrouwtjes te lokken. Of misschien zijn ze territoriaal, om andere mannetjes af te schrikken.
Whales return to the same feeding and breeding grounds annually, and each discrete population has a different song. Songs evolve over time as units or phrases are added, changed, or dropped. And when males from different populations are feeding within earshot, phrases are often exchanged, maybe because new songs make them more attractive to breeding females. This is one of the fastest examples of cultural transmission, where learned behaviors are passed between unrelated individuals of the same species.
Walvissen keren jaarlijks terug naar dezelfde voed- en broedzones, en elke populatie heeft een ander lied. Liederen ontwikkelen na verloop van tijd door eenheden of zinnen te wijzigen. En wanneer mannetjes van verschillende populaties binnen gehoorafstand eten, worden zinnen vaak uitgewisseld, misschien omdat nieuwe liederen hen aantrekkelijker maken voor vrouwtjes. Dit is één van de snelste voorbeelden van culturele overdracht, waarbij aangeleerd gedrag wordt uitgewisseld met willekeurige individuen van dezelfde soort.
We can eavesdrop on these songs using underwater microphones called hydrophones. These help us track species when sightings or genetic samples are rare. For example, scientists have been able to differentiate the elusive blue whale's populations worldwide based on their songs. But the oceans are getting noisier as a result of human activity. Boating, military sonar, underwater construction, and seismic surveys for oil are occurring more often which may interfere with whale's communication. Some whales will avoid key feeding or breeding grounds if human noise is too loud. And humpback whales have been observed to reduce their singing in response to noise 200 kilometers away. Limiting human activity along migratory routes and in other critical habitats, and reducing noise pollution throughout the ocean would help ensure whales continued survival. If the whales can keep singing and we can keep listening, maybe one day we'll truly understand what they're saying.
We kunnen de liederen afluisteren dankzij onderwatermicrofoons, de zogenaamde 'hydrofoons'. Deze helpen ons soorten opsporen wanneer waarnemingen of stalen schaars zijn. Bijvoorbeeld, wetenschappers kunnen een onderscheid maken tussen de vele populaties blauwe vinvissen dankzij hun liederen. Maar er is meer en meer lawaai in de oceanen door menselijke activiteit. Zeevaart, militaire sonar, onderwaterconstructies en seismische oliepeilingen komen meer en meer voor, wat ingrijpende gevolgen kan hebben voor de walviscommunicatie. Sommige walvissen zullen grote voed- en broedzones vermijden als er teveel menselijk lawaai is. En observatie heeft getoond dat bultruggen hun gezang verminderen bij het horen van geluiden op 200 kilometer afstand. Minder menselijke activiteit dichtbij migratieroutes en andere kritische gebieden, en geluidsoverlast verminderen in de hele oceaan zou de overlevingskansen van de walvissen helpen verzekeren. Als de walvissen blijven zingen en wij blijven luisteren, dan zullen we ooit misschien écht begrijpen wat ze bedoelen.