Zvuk jako hlavní dorozumívací prostředek
Velryby žijí ve světě, v němž má zvuk podobnou úlohu jako zrak na souši. Voda pohlcuje světlo už v relativně malé hloubce, zatímco zvuk se v oceánu šíří rychle a na velké vzdálenosti. Kytovci proto využívají volání, pulzy, sténání, cvakání i složité melodické motivy k hledání potravy, orientaci, udržování kontaktu a rozmnožování.
Nejznámější jsou písně keporkaků. Samci při nich opakují několikaminutové fráze, které skládají do delších celků. Celá píseň může trvat desítky minut a během období rozmnožování se její podoba postupně mění. Keporkaci ve stejné oblasti často sdílejí podobné motivy, ale každý rok do nich přidávají nové prvky. Výzkumníci tak mohou sledovat, jak se „hudební“ vzorce šíří mezi populacemi.
Jiný typ komunikace používají například plejtváci obrovští nebo plejtváci myšokové. Jejich hluboké tóny lidské ucho často vůbec nezachytí. Plejtvák obrovský vydává zvuky přibližně v rozmezí 10 až 40 hertzů, tedy na hranici nebo pod hranicí lidského sluchu. Člověk obvykle slyší frekvence zhruba od 20 hertzů do 20 kilohertzů. Velká část velrybí komunikace tak probíhá v pásmu, které lze zaznamenat až pomocí citlivých hydrofonů.
Proč hluboké tóny putují tak daleko
Rychlost zvuku v mořské vodě činí přibližně 1 500 metrů za sekundu, tedy asi čtyřikrát více než ve vzduchu. Samotná rychlost však nevysvětluje, proč mohou některé signály překonat tisíce kilometrů. Rozhodující je také jejich frekvence. Nízkofrekvenční zvuk se ve vodě pohlcuje pomaleji než vysoké tóny. Hluboké volání velkých kytovců proto může zůstat rozpoznatelné i ve značné vzdálenosti.
Významnou roli hraje takzvaný hlubinný zvukový kanál, známý jako SOFAR. V určité hloubce se v něm vlivem změn teploty a tlaku zvuk ohýbá zpět do vrstvy s nejmenší rychlostí šíření. Signál se pak může šířit na dlouhé vzdálenosti s menší ztrátou energie, podobně jako v přirozeném podmořském akustickém koridoru. Jeho hloubka se v různých částech oceánu liší, často se nachází několik set až více než tisíc metrů pod hladinou.
Na cestu zvuku působí také teplota, slanost a tlak. V teplejší vodě se zvuk šíří rychleji, zatímco s rostoucí hloubkou se jeho rychlost mění především kvůli tlaku. Hranice mezi vrstvami mohou signál odrážet nebo lámat. Výsledkem je složitá síť akustických cest, v níž se zvuk někdy šíří nečekaně daleko a jindy zanikne během několika kilometrů.
Co vědci skutečně slyší
Odborníci zaznamenávají velrybí hlasy pomocí hydrofonů umístěných na dně oceánu, na bójích, výzkumných lodích nebo na autonomních zařízeních. Rozsáhlé monitorovací sítě umožňují porovnávat signály z různých míst a určit, odkud přicházejí. V některých případech lze díky rozdílu v čase, kdy zvuk dorazí k jednotlivým senzorům, vypočítat polohu volajícího.
Významným zdrojem dat je například americká síť Sound Surveillance System, známá jako SOSUS. Původně vznikla během studené války pro sledování ponorek, později ji vědci využili ke sledování velryb, zemětřesení a dalších podmořských jevů. Podobné záznamy ukázaly, že hluboká volání plejtváků se mohou šířit přes celé oceánské pánve. Neznamená to však, že každý jedinec „hovoří“ s konkrétní velrybou vzdálenou tisíce kilometrů. Signál může dorazit velmi daleko, ale jeho srozumitelnost, síla i význam se cestou mění.
U keporkaků vědci sledují především strukturu písní. Píseň se skládá z jednotek, frází a témat, která se opakují v určitém pořadí. Samci v jedné oblasti mohou během jediné sezony změnit část melodie a nová varianta se následně objeví u dalších jedinců. Tento proces připomíná kulturní přenos, nikoli vrozený, neměnný hlasový program. Výzkum z Austrálie, Polynésie i Atlantiku ukázal, že se písně mohou mezi skupinami postupně šířit jako módní vzorec.
Od cvakání vorvaňů po melodie keporkaků
Jednotlivé druhy kytovců používají odlišné zvukové strategie. Vorvani produkují krátké série cvaknutí, takzvané kódování, které využívají především při echolokaci. Zvuk se odráží od okolních předmětů a vorvaň podle návratu ozvěny odhaduje jejich vzdálenost, velikost i tvar. Některé série cvaknutí mohou současně sloužit ke komunikaci mezi členy skupiny.
Plejtváci vydávají hluboké, opakované tóny, jejichž dosah je ve srovnání s vyššími zvuky mimořádný. Vědci předpokládají, že mohou sloužit k udržování kontaktu mezi jedinci rozptýlenými na velké ploše nebo k lákání partnerů. Přímý význam jednotlivých volání ale zatím nelze spolehlivě přeložit. Výzkumníci dokážou popsat frekvenci, délku a opakování signálu, nikoli s jistotou říci, zda konkrétní zvuk znamená například „jsem zde“, „následuj mě“ nebo „pozor“.
Keporkaci používají také krátká kontaktní volání, která se liší od jejich dlouhých písní. Matky a mláďata si mohou předávat zvuky na kratší vzdálenosti, zejména když se pohybují v zakalené vodě nebo ve tmě. Některé signály jsou velmi tiché a zaniknou během desítek či stovek metrů, jiné jsou výrazně silnější. Komunikace proto není založena na jediném univerzálním „velrybím jazyce“, ale na souboru různých zvukových systémů.
Hlučnější oceán komplikuje dorozumívání
Přirozené akustické prostředí oceánů se v posledních desetiletích změnilo. Největším zdrojem trvalého hluku je lodní doprava, zejména vrtule a motory velkých nákladních lodí. V oblastech s intenzivním provozem může podmořský hluk v nízkých frekvencích, které využívají velryby, stoupnout oproti přirozenému pozadí o desítky decibelů. Každé zvýšení o 10 decibelů přitom představuje přibližně desetinásobný nárůst akustické intenzity.
Velryby na hluk reagují různě. Mohou volat hlasitěji, změnit frekvenci, prodloužit signál nebo se přesunout do klidnější oblasti. Tento jev se označuje jako Lombardův efekt a je známý také u lidí a ptáků. Problémem nemusí být pouze přímé poškození sluchu. I mírnější, dlouhodobý hluk může překrýt důležité signály, zmenšit účinný dosah komunikace a narušit hledání potravy nebo kontakt mezi matkou a mládětem.
Další riziko představují průzkumné sonary a seismické průzkumy využívané při hledání ložisek ropy a plynu. Tyto systémy vysílají velmi silné akustické impulzy, které mohou u citlivých druhů vyvolat změny chování. Ochranná opatření proto v některých zemích vyžadují pozorování okolí, dočasné přerušení měření při výskytu velryb nebo omezení provozu v období migrace a rozmnožování.
Budoucnost výzkumu podmořských písní
Moderní hydrofony zaznamenávají zvuky nepřetržitě a vytvářejí databáze o velikosti terabajtů. Analýzu stále častěji urychlují algoritmy strojového učení, které dokážou v dlouhých nahrávkách rozpoznat opakující se volání konkrétních druhů. Vědci tak mohou sledovat migraci, početnost i změny chování bez nutnosti každé zvíře spatřit.
Samotné nahrávky však nestačí. K určení významu zvuku je nutné spojit akustická data s pozorováním pohybu, věku, pohlaví a chování zvířat. Teprve potom lze odlišit hlas určený k páření od kontaktního volání nebo varovného signálu. Výzkumníci proto kombinují hydrofony, satelitní vysílače, drony a podvodní kamery.
Každý nový záznam zároveň ukazuje, jak citlivě jsou velryby spojeny s fyzikou oceánu. Jejich hlasy mohou putovat přes celé mořské oblasti, ale jen tehdy, když jim prostředí dovolí projít. Omezení zbytečného hluku, pomalejší plavba lodí a ochrana klíčových migračních tras tak nejsou pouze otázkou bezpečnosti jednotlivých zvířat. Rozhodují také o tom, zda se velryby v rozsáhlém oceánu vůbec uslyší.
