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:

1917-es szocialista forradalom  A kis herceg  Ady Endre  Aiszóposz  Albert de Mun  Ammut  Angol Park  Antarktisz  Antoine de Saint-Exupéry  Anubisz  Apollón  Arakhné  Arany János  Arisztotelész  Arkhimédész  Aszklépion  Atlanti-óceán  Augustus  Ausztrália  Babits Mihály  Belgium  Benedek-rend  Besztercebánya  Biblia  Biblioteca Joanina  Buda  Budapest  Budapesti Vidám Park  Buddha  Charles de Gaulle  Chicago  Churchill  Coriolis-erő  Curiosity  Cynara  Danaé  Dante  Dante Alighieri  Dzsingisz kán  Dávid király  Edward Jenner  Egri csillagok  Emese  Erzsébet királyné  Esterházy Miklós Móric  Esterházy Péter  Fehérlófia  Fekete István  Feneketlen-tó  Ferenc József  Ferenc pápa  Fiume  Formózusz pápa  Franciaország  Fribourgi Unió  Föld  Földközi-tenger  Fővárosi Állat- és Növénykert  Galénosz  Ganésa  Hermész  Hippokratész  Hitler  Héber Biblia  Héra  Hérodotosz  I. Erzsébet  India    Jackie Cochran  Jahve  James Prescott Joule  Japán  Jean de La Fontaine  Juhász Gyula  Jules Verne  Justh-párt  János vitéz  József Attila  Kaffka Margit  Királyok Völgye  Kivonulás könyve  Koppenhága  Kosztolányi Dezső  Krisztus  Károlyi Mihály  Kína  LOGICO  La Trappe  Las Vegas  Lazarro Spallanzani  Lazzaretto Vecchio  Leonardo da Vinci  Liège  Louis Pasteur  Lukács László  Lyme-kór  Léda  Mafra-palota  Magyar Madártani és Természetvédelmi Egyesület  Magyar Természettudományi Múzeum  Marco Polo  Margit-sziget  Margitsziget  Marokkó  Mars  Medúsza  Melbourne  Mexikó  Mezopotámia  Mi MICSODA  Milánó  Minerva  Moirák  Munkás Szent József  Mária  Mária Terézia  Mária csillaga  Mátyás király  Mózes  Nagy Konstantin  Nagy Sándor  Nagy-korallzátony  Napóleon  Nautilus  Newton  Nivelles  Nobel-díj  Normandia  Normandiai partraszállás  Nursiai szent Benedek  Nyugat folyóirat  Nyulak szigete  Olimposz  Oroszország  Országház  Pallasz Athéné  Pegazus  Perszeusz  Perzsia  Pesti Állatkert  Petőfi Sándor  Plinius  Porete-i Margit  Portugália  Poszeidón  Párizs  Pégaszosz  Rijeka  Robert Owen  Roosevelt  Rubik Ernő  Róma  Római Birodalom  Skócia  Szent Heléna  Szent Margit  Szerb Antal  Szicília  Szociáldemokrata Párt  Szogdia  Széchenyi István  Tisza István  Titanic  Tompa Mihály  VII. István pápa  Velence  Velencei Köztársaság  Verona  Vosztok-tó  Vurstli  Városliget  Vénusz légycsapója  Werbőczy István  Wilhelm Emmanuel Ketteler  XIII. Leó pápa  XV. Lajos  Xántus János  Zeusz  alvás  arakhnofóbia  archea  articsóka  autofágia  autó  axolotl  bagoly  baktérium  barlangok  beginák  beginázs  belsőégésű motor  beporzás  betegség  biológia  buddhizmus  béka  békakirály  békamentők  békák  bölcső  búvárfelszerelés  búvárharang  búvárkodás  cidrimókus  ciszterciták  citoplazma  corona  csapdaállítók  csatorna  csecsemők  császármetszés  császárság  csütörtök  cukor  céhek  címer  denevér  diadém  dory  drón  díj  dízelmotor  echolokáció  egyensúly  egyiptom  egyszarvú  ektoparazita  elefánt  emlős  epekő  eretnek  etimológia  eukaliptusz  fasírt  fejdísz  fejlesztés  feketehimlő  felfedezés  felvilágosodás  finommotorika  fogkő  fondendoszkóp  fáraó  félelem  füstölgő  főzés  gabona  galea  gallok  griffmadár  gyerekjáték  gyufásdoboz  gyárak  gyógyszertár  gyógyítás  gyöngy  gyöngyhalászat  gőzgép  gőzhajó  gőzmozdony  hadművelet  hajmosás  hajógyártás  hajózás  halak  halmazállapot  halál  halálbüntetés  hangsebesség  hatalom  hideg  himnusz  hiszti  hogyan működik  hullazsinat  hullámvasút  humanizmus  hurrikán  háború  hóhér  húsevő nyövények  hüllők  hőmérő  időjárás  időszámítás  illat  immunitás  infrahangok  inkubátor  interjú  internet  ipari forradalom  irodalom  iránytű  iskolakezdés  iskolaérettség  istenek  jelrendszer  járvány  játék  kalogathia  kalóz  kamelaukion  kamikáze  kancsókák  kapitalizmus  karantén  kardigán  karmosbéka  karthauziak  karácsony  katapult  kausia  kavicsok  kereskedelem  kereszténység  keszonbetegség  királynévíz  kisföldalatti  klímaváltozás  koala  kolera  komló  kommunikáció  koncepciós per  kopoltyú  korall  korona  koronavírus  koszorú  kullancs  kultúra  kultúrtörténet  kémia  kétszikűek  kétéltűek  kórház  kölni  könyvtár  közegészségügy  kőzetek  lazarett  leguán  lincselés  lizoszóma  lárva  látás  léggömb  léghajó  légiposta  légzés  lövedékvető  lúg  magasság  magnetosztrikció  malária  manna  mannatövis  mannazuzmó  manufaktura  masszázs  matchbox  mechanikus szerkezet  mese  mesék  metamorfózis  meteorológia  metró  mikroszkóp  misztikus lények  mitokrondrium  mitológia  moszkító  munkások  mutualizmus  mágnes  május  május 1  második világháború  méhek  méhlepény  mítikus lények  mítoszok  narvál  nimfa  nyál  nyár  népmesék  népvándorlás  olimpia  olvasás  organellum  ormány  orvoslás  oxigénfelvétel  parfüm  paróka  pedagógus  permafroszt  pestis  pilóta  placenta  pszichológus  pulzus  pápaság  pók  rajz  receptek  rekamié  repülés  repülőgép  repülőtér  retina  robot  rovarok  rák  rákgyógyszer  régészet  rózsaolaj  sajt  sampon  sejtek  selyemút  sisakkorona  sport  szakszervezetek  szalamandrafélék  szanatórium  szappan  szappanbuborék  szavak  szellemek  szem  személynevek  szendvics  szerzetes  szerzetesrendek  szimbólum  szocializmus  szogdok  szonár  sztetoszkóp  sztrájk  szél  szúnyog  szúnyoglárva  szülés  sárkány  sáska  sáskajárás  sör  tamariszkusz  teaút  technika  tenger  tengeralattjáró  terhesség  terhességi teszt  természet  természettudomány  terroristák  teszt  tesztelés  tetvek  tisztálkodás  tobzoska  trappista sajt  trappisták  tudomány  turul  tájfun  távíró  tél  tömegközlekedés  törökfürdő  tüntetés  tűzoltók  ultrahang  unikornis  utópista szocializmus  vadnyugat  vakcina  vakság  vallás  vasút  vesekő  veszteglőház  veszélyeztetett fajok  vidra  vidámpark  világháború  világűr  virágok  virágállat  vitorlázórepülés  vizelet  vonat  vulkán  védőoltás  vérvörös csütörtök  vírus  víz  vörös nemeskorall  vörösfenyő  zarf  zsilip  Álmos  Északi-sark  Óbudai Hajógyár  Ószövetség  Ótestamentum  állatkert  állatok  általános választójog  átalakulás  édesség  éghajlat  éhínség  élesztősejtek  élőhely  élősködők  építmények  ízeltlábúak  óceán  ókor  ókori Egyiptom  ókori Görögország  öngyilkos merénylők  újkor  újszülött  úthálózat  ősbaktérium  őskor