Denevérhangok

biológia, denevér, echolokáció, James Prescott Joule, Lazarro Spallanzani, magnetosztrikció, ultrahang

A 18-dik században különösen fontossá vált, hogy a tudomány a természetben tapasztalt jelenségek okait, összefüggéseit is pontosan feltárja, sőt, bizonyítani is tudja. Végül ez a század vált a kísérleti bizonyítások első, nagy korszakává. Az egyik legbátrabban kísérletező tudós egy olasz zoológus, fiziológus és biológus, Lazarro Spallanzani (1729–1799) volt, aki egyébként önmagán is végzett kísérleteket. Mivel azonban az állatok is érdekelték, végül az a kísérlete vált a leghíresebbé, amellyel a denevérek egy különleges képességét sikerült látványosan bizonyítania.

Hogyan rendezett koncertet a tudós a denevérekkel?

Spallanzani (ejtsd: szpállánzáni) régóta sejtette, hogy az éjjel vadászó denevérek nem a szemükkel, hanem az általuk kiadott, speciális hangokkal – tehát végül is az ezeket érzékelő fülükkel – tájékozódnak. Mivel azonban akkor a különleges hangok bemérésére még nem voltak eszközei, ezt csak egy olyan kísérlettel tudta bizonyítani, amelyet a denevérek viselkedésére alapozott.

A Wikipédia magnetosztrikcióról szóló cikkében szemléletes ábrán láthatod a jelenség lényegét.

A kísérlet során a tudós különféle irányban zsinórokat feszített ki egy teremben, és ezekre csengőket akasztott fel. Ezután a segédei egy csapat denevérnek bekötötték a szemét, majd kinyitották a terem ajtaját, ahová berepültek az állatok. A denevérek a látásuk nélkül is biztosan tájékozódtak a teremben, amelyet teljesen berepültek, ám közben egyetlen alkalommal sem ütköztek neki egyetlen zsinórnak sem. Ezután a nekik szánt táplálékkal visszacsábították a denevéreket a szomszédos helyiségbe, ahol viszont most nem a szemüket, hanem a fülüket tették használhatatlanná a számukra: mindegyiket bedugaszolták. Az így ismét beküldött denevérek viszont már láthatóan nem tudtak tájékozódni a behálózott teremben. És bár a szemüket szabadon használhatták, mégis úgy röpdöstek összevissza, mintha vakok lennének, és közben valóságos koncertet adtak azzal, ahogyan sorra nekiverődtek a csengettyűs zsinóroknak.

Mindenesetre Spallanzani kísérlete nyomán 1793-tól már bizonyított tény volt, hogy a denevérek a fülükkel, vagyis hangok útján tájékozódnak. Ráadásul olyanokkal, amelyeket az ember nem hall. Ám hogy ezek pontosan milyen hangok, annak beazonosítására még jó néhány évtizedet kellett várni.

A denevérek ultrahangos rendszere olyan pontosan be tudja mérni a felszíntől való távolságukat, hogy repülés közben is biztonságosan tudnak inni a tavak vagy folyók vizéből. (Fotó: Forrásy Csaba) Az Élet és Tudomány egyik cikkében részletesen is olvashatsz arról, hogy miért jelenthetnek veszélyt a denevérekre a vízfelszínhez hasonlító, mesterséges felületek.

Miből lehetnek ultrahangok?
Mint később kiderült, a denevérek a 20 kHz-es frekvencia feletti hangjeleket használják, amelyet a tudomány ultrahangnak nevez. (A kifejezésben a „valamin túli, nagy mértékben” jelentésű, latin eredetű ultra szó jelzi, hogy a szokásosnál magasabb tartományról van szó.) Az ultrahang beméréséhez és előállításához azonban előzőleg még sok mindent fel kellett tárni. Elsősorban a mágneses tér jelenségeit, azon belül pedig az ún. magnetosztrikciót. Ez ugyanis az egyik olyan fizikai jelenség, amely lehetővé teszi az ultrahang mesterséges előállítását. (A másik az inverz piezoelektromosság, amelyet még később, a  huszadik században ismernek csak meg.)

A magnetosztrikció azt jelenti, hogy a ferromágneses anyagok mágneses térben rugalmas alakváltozáson mennek keresztül, vagyis a felmágneseződésük során megváltozik a méretük és az alakjuk.

A jelenséget először a fizikaórákról jól ismert James Prescott Joule figyelte meg (Joule-törvény, ill. joul, mint az energia nemzetközi mértékegysége). Ő F. D. Arstall ötletét is felhasználva 1841 végén kezdte meg az erre vonatkozó kísérleteit. Joule munkájának köszönhető, hogy a 19-dik század második felében a jelenséget már különféle berendezések és érzékelők kiépítésére is fel tudták használni, tehát hogy a magnetosztrikciónak a gyakorlatban is a hasznát vették.

Az egyik ilyen gyakorlati alkalmazás pedig éppen az ultrahangkeltés volt, amelyet azután számos területen hasznosítottak. Így például a gyógyításban is, ahol a bonyolult vagy fájdalommal járó beavatkozások (például bél- vagy gyomortükrözések) egy részét ma már gyakran fel lehet váltani a jóval kíméletesebb ultrahangos vizsgálatokkal. És persze végre a denevérek (és mellettük még a delfinek) sajátos hangkiadását is be lehetett azonosítani: ezek az állatok tehát az ultrahanggal tájékozódnak, összefoglaló kifejezéssel az echolokációt alkalmazzák. (Echo = visszhang, lokáció = helymeghatározás.) Ultrahangokat bocsátanak ki, amelyek visszaverődnek a tárgyakról, ők pedig ennek alapján döntik el, hogy mit kell kikerülniük, illetve hogy hol találnak táplálékot. Az ultrahangok azért a legalkalmasabbak ehhez, mert részletesebb felbontást adnak a környezet mintázatáról, mint a mélyebb hangok.

Hogyan hozzák létre a denevérek az ultrahangot?

A denevéreknek a többi emlőshöz hasonlóan a gégefő és az ott lévő hangszálak a hangképző szervük. A hang frekvenciáját a hangszálakhoz kapcsolódó izmok megfeszítésével-ellazításával állítják be. A hanghullámok a denevérek egyes fajainál eltérő módon áramlanak ki a testükből: egyeseknél az orrukon, másoknál a szájukon távoznak. A visszaverődő hangokat pedig ugyanúgy a fülükben lévő dobhártyájukkal és az amellett lévő hallócsontocskákkal érzékelik, ahogyan például mi is. (A kibocsátást illetően egyébként eltérnek a delfinektől, mert azok a hangokat az orrjáratukban lévő majomszáj nevű szervükkel hozzák létre.)

A rendkívül magas frekvenciájú hangok visszaverődése azonban veszélyt is jelenthet számukra. Bonyolultabb helyzetekben például sűrűbben kell kibocsátaniuk a hangokat, miközben azok visszaverődéseit is fogniuk kell. Ha azonban gyors egymásutánban szólnak körülöttük a saját, nagyon erős hangjaik és azok visszaverődései, akár be is szakadhatna ettől a dobhártyájuk, vagyis megsüketülnének. Ezt a veszélyt egy további különleges tulajdonságukkal tudják elkerülni: egyszerűen kikapcsolják a fülüket. Ez azt jeleni, hogy amikor éppen kiáltanak, olyankor egy kis izom megfeszítésével szétválasztják a hallócsontocskákat, amitől a kiáltás pillanatának idejére megszakad a hangérzékelésük.

A denevérek különleges helyzetfelmérő képességéhez több növény is alkalmazkodott. Egy kubai szőlőfaj levele például úgy módosult, hogy a formájától könnyen rátaláljanak a nektárevő denevérek. A szőlő virágjához közeli levelek konkáv, erősen homorú felületet formázva nőnek. Ettől a denevérek által kibocsátott ultrahangok több irányból közelítve is egészen biztosan jól visszaverődnek róluk, és az állatok a határozott visszhangok nyomán hamar odatalálnak a nektárját kínáló virághoz. Ugyanígy egy borneói, rovarevő kancsókafaj is a denevérekhez igazította a leveleit: ez a növény a kancsó alakú, módosult levelének felső részét parabola formájúvá alakította át. Ráadásul az igazodás mindkét növénynél kölcsönösséget is jelent, hiszen miközben ők nektárt és pihenőhelyet nyújtanak a denevéreknek, azok beporozzák és az ürülékükkel fontos tápanyagokhoz juttatják őket.

A képen jól látható, mi történik, amikor egy lepke bekerül egy denevér kúp alakú radarjába.
(Forrás: Természettár)

A denevérek és a vízfelszínek

A denevérek gyakran táplálkoznak a vizek felszínén, ahol azonban még véletlenül sem éri őket baleset, tehát soha nem pottyannak bele a vízbe, miközben éppen lecsapnak az általuk kedvelt rovarokra.  A vízfelszín azért megbízható terület a számukra, mert az általuk kiadott hangok nemcsak egyetlen irányban terjednek, hanem kúpszerűen szóródva, ami a legpontosabb bemérést biztosítja.

A kúpszerű szóródásban mindig van a hangjuknak egy olyan része, amely merőlegesen éri a felszínt, és amely így a vízfelszíntől számított magasságukról közöl a számukra információt. A merőlegesen visszaérkező hangjeleket a fülfedőjük továbbítja az agyukba, ahol egy erre specializálódott neuron­csoport éppen azt a frekvenciatartományt dolgozza fel, amelyen ezek a függőlegesen érkező hangok rezegnek. Ez a nagyon finom oda-vissza csatolási rendszer teszi lehetővé azt is, hogy a denevérfajok többsége repülés közben tudjon inni a tavak vagy folyók vizéből, akár a fecskék.

A vizek tehát kiemelkedő szerepet játszanak a denevérek életében, ami azonban az ember által épített világban újabb veszélyforrást is jelenthet. A denevérek számára ugyanis megtévesztőek lehetnek azok a nagy, sima felületek, amelyek üvegből vagy kékes-fehéres műanyagból vannak, és amelyek látványa a vízéhez hasonlít. Ha ezek vízszintesen fekszenek, akkor a denevérek automatikusan inni akarnak belőlük, ami természetesen nem sikerülhet. De mivel újra és újra megpróbálják, ez hosszasan kínokat okozhat nekik.

Még rosszabb a helyzet a függőleges üvegfelületekkel – például a nagyméretű erkélyablakokkal –, amelyeknek ráadásul eltérnek a hangvisszaverő tulajdonságaik a vizekéitől. Ezért ha a denevérek túl gyorsan repülnek rájuk és nincs idejük pontosan bemérni a helyzetüket, össze is zúzhatják magukat rajtuk. Sok helyütt ezért is tesznek ki a nagyobb üvegfelületekre különféle képeket, sötétebb foltokat vagy ábrákat, hogy ezekkel mind a denevéreket, mind a fénytől megtévesztett madarakat megvédjék a veszélyes becsapódásoktól. Hiszen az senkinek sem lenne jó, ha a körülöttünk lévő élőlények a mi tárgyaink miatt szenvednének vagy veszélyeztetnék az életüket.

 

Lévai Júlia


Címkék:

Ady Endre  Aiszóposz  Aitken  Albert de Mun  Ammut  Anaximandrosz  Angol Park  Antarktisz  Anubisz  Apollón  Artemisz  Asszír Birodalom  Aszklépion  Aszklépiosz  Atlanti-óceán  Augustus  Ausztrália  Babits Mihály  Baradla-barlang  Belgium  Benedek-rend  Biblia  Biblioteca Joanina  Bornemisza Anna  Budapest  Budapesti Vidám Park  Carl Friedrich Gauss  Charles Babbage  Chicago  Churchill  Claude Chappe  Cynara  Danaé  Dante Alighieri  Dionüszosz  Dzsingisz kán  Dávid király  Edward Jenner  Egri csillagok  Erzsébet királyné  Esterházy Miklós Móric  Esterházy Péter  Fahrenheit  Fekete István  Ferenc József  Ferenc pápa  Formózusz pápa  Fourier-transzformáció  Fribourgi Unió  Föld  Fővárosi Állat- és Növénykert  Galilei  Galénosz  Geomancia  Guinness rekordok  Hans Christian Andersen  Hedy Lamarr  Hippokratész  Hitler  Homo sapiens  Héber Biblia  Héra  I. Erzsébet  India    Jahve  James Prescott Joule  Jean de La Fontaine  John D. O’Sullivan  Julius Caesar  Justh-párt  Jézus  József Attila  Kaffka Margit  Kheirón  Kivonulás könyve  Kolumbusz Kristóf  Koppenhága  Korónisz  Kosztolányi Dezső  Kréta  Kyatice-kultúra  Károlyi Mihály  Kígyótartó  Kína  LOGICO  La Trappe  Las Vegas  Lazarro Spallanzani  Lazzaretto Vecchio  Liège  Louis Pasteur  Lucifer  Lukács László  Lyme-kór  Léda  Mafra-palota  Magyar Madártani és Természetvédelmi Egyesület  Magyar Természettudományi Múzeum  Marco Polo  Margit-sziget  Margitsziget  Medúsza  Melbourne  Mesekönyvek  Mexikó  Mezopotámia  Mi MICSODA  Milánó  Mithridatész  Monte Cristo grófja  Munkás Szent József  Mária  Mária Terézia  Mária csillaga  Márton kenyere  Mátyás király  Mózes  Nagy Konstantin  Nagy Sándor  Napóleon  Nelson altengernagy  Nivelles  Nobel-díj  Normandia  Normandiai partraszállás  Notre-Dame  Nursiai szent Benedek  Nyugat folyóirat  Nyulak szigete  Olimposz  Pallasz Athéné  Pegazus  Perszeusz  Pesti Állatkert  Plinius  Pompeius Magnus  Popham-kód  Porete-i Margit  Portugália  Poszeidón  Pégaszosz  Robert Owen  Roosevelt  Római Birodalom  Santorius  Sinanshao  Sixtus-kápolna  Skócia  Stephen Hawking  Szent Heléna  Szent Margit  Szent Márk székesegyház  Szent Patrik  Szent-Györgyi Albert  Szerb Antal  Szicília  Szociáldemokrata Párt  Szogdia  Széchenyi István  Thesszaloniké  Tiberius császár  Tisza István  VII. István pápa  Vatikán  Velencei Köztársaság  Verona  Vosztok-tó  Vurstli  Városliget  Wilhelm Emmanuel Ketteler  XIII. Leó pápa  XV. Lajos  Xántus János  Zeusz  anemométer  antibiotikum  archea  articsóka  autofágia  axolotl  baktérium  barlangok  barlangrajz  beginák  beginázs  betegség  biológia  bozóttűz  buddhizmus  béka  békakirály  békamentők  békák  cidrimókus  cineol  ciszterciták  citoplazma  corona  császármetszés  császárság  csütörtök  cégér  címer  delej  denevér  diadém  dob  drón  dórok  echolokáció  egyensúly  egyiptom  egyszarvú  ektoparazita  emlős  eretnek  etimológia  etruszkok  eukaliptusz  fasírt  fejdísz  fejlesztés  fekete lyuk  feketehimlő  feng-shui  finommotorika  foglalkoztató  folyadékkristály  frank  fáraó  félelem  füst  füstjelzés  füstölgő  gabona  galea  gallok  gyógyszer  gyógyszertár  gyógyítás  gót  hableány  hadművelet  hajmosás  hatalom  higany  hiszti  hullazsinat  hullámvasút  hőmérséklet  hőmérő  ikozaéder  illat  immunitás  indiánok  inga  interjú  internet  ipari forradalom  iránytű  iskolakezdés  iskolaérettség  istenek  jel  jelhordozó  jelrendszer  járvány  játék  kakas  kalauzhajó  kalogathia  kalóz  kalózlevél  kalózállam  kamelaukion  karantén  kardigán  karmosbéka  karthauziak  kausia  kereskedelem  kereszténység  királynévíz  klímaváltozás  koala  kolera  komló  koncepciós per  kopoltyú  korona  koronavírus  koszorú  kullancs  kálvinizmus  készségfejlesztő  kétéltűek  kígyó  kínai nagy fal  kínaiak  kódrendszer  kórház  kölni  könyvtár  kötéltánc  közegészségügy  lazarett  lincselés  lizoszóma  lovasfutár  lárva  láz  lázfa  légzés  lúg  magasság  magnetoszféra  magnetosztrikció  malária  mandula  manna  mannatövis  mannazuzmó  marcipán  masszázs  mese  mesék  metamorfózis  meteorológia  mikrobiológia  mimivírus  mirtuszfélék  misztikus lények  mitokrondrium  munkások  mágnes  mágnesesség  mágnesség  május  május 1  méhlepény  méreg  narentinok  narvál  neandervölgyi  nimfa  nyál  népmesék  népvándorlás  olimpia  olvasás  organellum  oxigénfelvétel  parfüm  paróka  pedagógus  permafroszt  pestis  placenta  postakocsi  pszichológus  pápaság  pékség  rajz  rekamié  robot  rádiócsillagászat  rák  rákgyógyszer  régészet  rózsaolaj  sajt  sampon  sejtek  sellő  selyemút  sisakkorona  sport  szakszervezetek  szalamandrafélék  szanatórium  szappan  szavak  szemafor  személynevek  szendvics  szerzetes  szerzetesrendek  szocializmus  szogdok  sztrájk  szász  szélkakas  szélzsák  szülés  sör  tamariszkusz  tanulójáték  teaút  terhesség  terhességi teszt  teszt  tesztelés  thrákok  tirrének  tisztálkodás  tobzoska  torpedó  trappista sajt  trappisták  tájoló  távíró  törökfürdő  tükörtávíró  tüntetés  tőzsde  tűz  ultrahang  unikornis  utópista szocializmus  vakcina  vasút  vegyszer  veszteglőház  veszélyeztetett fajok  vidra  vidámpark  vikingek  világháború  vizelet  vonatrablás  védőoltás  vérvörös csütörtök  vírus  wifi  zászló  Északi-sark  Ószövetség  Ótestamentum  állatkert  általános választójog  átalakulás  éhínség  élesztősejtek  élőhely  élősködők  ízeltlábúak  óceán  ókor  ókori Egyiptom  ókori Görögország  úthálózat  ősbaktérium