Jednostavno rečeno
U jednom istraživanju na moru crnoperajni morski psi mijenjali su pravac kada su čuli određene niske zvukove, čak i kada su bili daleko od zvučnika. Najudaljenija zabilježena reakcija bila je na 74,0 metra. Ipak, istraživanje ne pokazuje koliko daleko morski psi mogu čuti niti kako tačno prepoznaju odakle zvuk dolazi.
Zvuk podvodnog zvučnika može izgledati kao sitnica u životu morskog psa. Ipak, reakcija životinje koja slobodno pliva desetinama metara od izvora otvara važno pitanje o njenim čulima. Tim s Florida Atlantic University snimao je crnoperajne morske pse uz obalu okruga Palm Beach i zabilježio kako su neki od njih mijenjali pravac kada bi se oglasili određeni zvukovi. Najveća udaljenost na kojoj su istraživači zabilježili reakciju iznosila je 74,0 metra, a druge reakcije zabilježene su na 66,1 i 61,8 metara. Ove brojke opisuju ono što je tim uočio u konkretnom eksperimentu, a ne najveću udaljenost na kojoj morski psi mogu čuti.
Terenski eksperiment u vodama Floride
Istraživanje su proveli Caroline Sullivan, Edmund Gerstein i Stephen Kajiura s Florida Atlantic University, a rezultati su objavljeni u časopisu Integrative Organismal Biology. Tim je odabrao crnoperajne morske pse koji se zimi okupljaju u plitkim vodama blizu Palm Beacha. Budući da se na tom mjestu mogu lako posmatrati brojne jedinke, istraživači su ih mogli snimati odozgo dok se kreću u svom prirodnom okruženju.
Istraživači su usidrili čamac u vodi dubokoj između 2 i 5 metara, a zatim su ostavili zvučnik da pluta iza njega, na udaljenosti od 13 do 19 metara. Dron je kružio na visini od 40 do 50 metara i snimao kretanje morskih pasa, pa istraživači nisu morali da im se približavaju u vodi. Plutača na kojoj se nalazio zvučnik bila je opremljena i svjetlom koje bi se upalilo čim bi počeo zvuk. Tako su istraživači mogli uporediti trenutak uključivanja zvučnika s kretanjem morskih pasa na snimku.
Sama blizina životinje uređaju nije se računala kao reakcija. Tim je reakciju bilježio kada bi morski pas promijenio pravac neposredno nakon početka zvuka. Da bi procijenili udaljenost između životinje i zvučnika, istraživači su na snimcima iz zraka kao mjerilo koristili dužinu čamca, koja je iznosila 6,73 metra. Ova metoda omogućila je procjenu udaljenosti u stvarnim terenskim uslovima, umjesto da se posmatranje ograniči na bazen ili neki drugi zatvoreni prostor.
Neugodni zvukovi, a ne poziv na hranu
Svaki test počinjao je probnim tonom visoke frekvencije od 10 kilohertza. Nakon njega slijedila je tišina od pet sekundi, a zatim jedan od tri niska, pulsirajuća zvuka. I probni ton trajao je pet sekundi. Morski psi nisu pokazali primjetnu promjenu ponašanja nakon tona od 10 kilohertza, koji je izvan poznatog raspona sluha morskih pasa. Niski zvukovi, nasuprot tome, bili su praćeni promjenama pravca.
Istraživači su odabrali snažne zvukove, a ne tihe zvukove koji bi mogli podsjećati na izvor hrane. Nivo zvuka iznosio je 140 decibela, prema referentnom pritisku od jednog mikropaskala, mjerenom na udaljenosti od jednog metra od izvora. To je bilo oko 80 decibela više od najnižeg nivoa pozadinske buke na mjestu eksperimenta. Prema opisu istraživača, cilj je bio pustiti zvuk dovoljno neugodan da izazove jasnu reakciju, bez obzira na to šta su morski psi radili u trenutku testa.
Ovaj detalj važan je za pravilno tumačenje rezultata: okretanje ne znači nužno da je morski pas čuo poznat zvuk iz prirode ili da ga je taj zvuk privukao. Eksperiment je ispitivao reakciju životinje na zvuk namjerno odabran zato što je trebalo da bude neugodan. Važna je i jačina zvuka, jer tihi zvuk može imati sasvim drugačiji učinak od iznenadnog i glasnog zvučnog impulsa.
Šta nam govore brojke?
Istraživači su zabilježili okretanje od izvora zvuka u 165 od ukupno 209 testova, odnosno u oko 79 posto slučajeva. Ni u jednom od 209 testova nisu zabilježili reakciju na probni ton visoke frekvencije. Od svih zabilježenih reakcija, 118, odnosno 71,5 posto, dogodilo se u području koje istraživači nazivaju dalekim zvučnim poljem.
Postoji i razlika u načinu računanja koju vrijedi primijetiti. U objavljenom sažetku istraživanja navodi se 71,6 posto uz broj 209, ali taj broj označava ukupan broj testova, a ne ukupan broj reakcija. Kada se 118 reakcija u dalekom polju podijeli sa 165 ukupnih reakcija, dobija se približno 71,5 posto. Ova ispravka ne mijenja opšti zaključak, ali pokazuje koji broj treba uzeti kao osnovu pri čitanju procenta.
Najveća udaljenost na kojoj je zabilježena reakcija razlikovala se za tri zvuka: 74,0 metra za jedan, 66,1 metar za drugi i 61,8 metara za treći. Zato se može reći da su reakcije zabilježene na udaljenostima od najmanje 61,8 metara, odnosno oko 62 metra. Zvukovi se nisu jednako razlikovali od pozadinske buke u trenutku kada se pojavila reakcija. Za najniži zvuk razlika je iznosila oko 16 decibela, a za najviši oko 45 decibela.
Zašto naučnici razlikuju blisko i daleko zvučno polje?
Zvuk se u vodi ne širi onako kako bi se moglo zaključiti iz poređenja sa zvučnikom u sobi. Pri mjerenju podvodnog zvuka istraživači razlikuju područje blizu izvora od područja koje je dalje od njega. U ovom istraživanju granica između njih određena je na osnovu tri talasne dužine. Talasna dužina zavisi od frekvencije zvuka: što je frekvencija niža, talas je duži, a područje blizu izvora šire.
Brzina zvuka u vodi iznosi oko 1500 metara u sekundi. Pri frekvenciji od 100 herca, dijeljenjem brzine s frekvencijom dobija se talasna dužina od 15 metara. Prema pravilu od tri talasne dužine, blisko polje se u tom slučaju proteže do 45 metara. Istraživači su procijenili da su granice bliskog polja za tri zvuka u eksperimentu iznosile oko 45 metara za najniži zvuk, 22,5 metra za srednji i 11,3 metra za najviši.
Ova razlika važna je zbog raširene pretpostavke o morskim psima. Oni nemaju plivaći mjehur, za razliku od nekih riba kojima ta struktura može pomoći da registruju zvučne signale iz daljine. Zbog toga se često pretpostavljalo da morski psi na zvuk reaguju uglavnom u blizini njegovog izvora. Međutim, zabilježena okretanja na udaljenostima većim od izračunate granice bliskog polja za dva od tri zvuka dovode tu pretpostavku u pitanje. Ipak, sama okretanja ne objašnjavaju kojim su čulnim mehanizmom morski psi reagovali.
Reakcija morskih pasa na zvuk nije novo otkriće
Naučnici već decenijama znaju da zvuk može utjecati na ponašanje morskih pasa. Donald Nelson i Samuel Gruber objavili su 1963. istraživanje prema kojem niski, pulsirajući zvukovi mogu privući velike morske pse u blizini grebena kod Miamija. Najdjelotvorniji impulsi uglavnom su bili u rasponu od 20 do 60 herca, gdje mogu podsjećati na zvukove ribe koja se bori. Impulsi viših frekvencija i niski, neprekidni tonovi nisu imali isti učinak.
Kasnija istraživanja pokazuju da smjer reakcije zavisi od jačine zvuka i stanja životinje. U istraživanju iz 1978. u Floridskom moreuzu i na Bahamima, svilasti morski psi približavali su se izvoru zvuka, ali bi se brzo povukli kada bi se nivo zvuka povećao za oko 20 decibela, naročito ako je porast bio nagao. Reakcija je zatim slabila s ponavljanjem testova. Kod mladih morskih pasa bila je slabija i kada su u blizini bile svježe mljevene ribe. U istraživanju morskih pasa limuna sljedeće godine, kako se navodi u pregledu ranijih istraživanja u ovom radu, povlačenje se pojavilo tek kada je zvuk bio najmanje 18 decibela iznad nivoa pozadinske buke.
Zato odnos morskih pasa prema zvuku nije moguće svesti na jednostavno pravilo da ih zvuk uvijek privlači ili odbija. Na ishod mogu utjecati osobine impulsa, njegova jačina, stanje životinje i broj prethodnih izlaganja. Eksperiment na Floridi osmišljen je da zabilježi snažnu reakciju na odbojan zvuk, a ne da ispita pouzdan način za udaljavanje morskih pasa od ljudi.
Granice dokaza i ono što nije izmjereno
Najjasnije što eksperiment pokazuje jeste da su crnoperajni morski psi mijenjali pravac nakon što bi se začuli niski zvukovi te da su se neke od tih reakcija, prema podjeli zvučnog polja koju su istraživači koristili, dogodile u dalekom polju. Istraživanje, međutim, ne dokazuje da je morski pas mogao precizno odrediti položaj zvučnika. Istraživači su okretanje od izvora protumačili kao znak da je životinja prepoznala smjer zvuka, ali snimak kretanja odozgo ne otkriva koliko je tačno odredila položaj izvora niti kako je došla do te procjene.
U istraživanju nisu mjerili ni kretanje čestica vode koje se javlja uz zvuk, iako bi takvo mjerenje moglo pomoći u razumijevanju signala koji je morski pas registrovao. Istraživači su naveli da ovo mjerenje nije bilo praktično izvesti u terenskim uslovima. Zato mogućnost da se morski psi oslanjaju na kretanje čestica ostaje objašnjenje koje treba provjeriti, a ne mehanizam koji je neposredno potvrđen mjerenjima.
I najveću zabilježenu udaljenost, 74,0 metra, treba tumačiti oprezno. Kamera na dronu nije snimala neograničeno područje: snimak je u najdužem smjeru obuhvatao između 75 i 94 metra. Prema tome, 74 metra predstavlja najudaljeniju reakciju koja se vidjela na snimcima, a ne granicu do koje morski psi mogu čuti. Moguće je da su se reakcije na većoj udaljenosti dogodile izvan kadra, ali je moguće i da ih nije bilo. Eksperiment ne daje odgovor na to pitanje.
Rezultati za najniži zvuk složeniji su od rezultata za druga dva zvuka. Za njega je zabilježena najudaljenija reakcija, ali ima i šire blisko polje zbog veće talasne dužine. Prema proračunima u istraživanju, samo 33,9 posto reakcija na taj zvuk dogodilo se u dalekom polju, u poređenju sa 87,2 posto i 96,6 posto za druga dva zvuka. Prema podacima iz istraživanja, ovi procenti odgovaraju približno 20, 41 i 57 reakcija, tim redom.
Istraživači su primijetili da je najniži zvuk sadržavao određenu količinu energije ispod 100 herca, što produžava izračunato blisko polje. Ipak, smatrali su da se reakcije povezane s energijom između 400 i 800 herca ne mogu jednostavno objasniti tim širenjem bliskog polja. Ova pojedinost važna je jer pokazuje da sve zabilježene reakcije ne pružaju jednako snažan dokaz da morski psi registruju zvuk iz daljine.
Može li zvuk postati prepreka morskim psima?
Ovo istraživanje ne daje odgovor na to pitanje. Obuhvatilo je jednu vrstu morskih pasa, na jednoj lokaciji na obali Floride i u tačno određenim uslovima puštanja zvuka. Trenutno okretanje tokom testa ne pokazuje da li bi učinak trajao pri ponovljenom izlaganju niti da li bi spriječio morske pse da priđu područjima za plivanje. Istraživanje iz 1978. pokazalo je da se reakcija svilastih morskih pasa smanjila nakon ponavljanja zvuka, što upućuje na to da navikavanje može promijeniti njihovo ponašanje.
Još jedan razlog za oprez pruža istraživanje objavljeno 2019. u časopisu Scientific Reports. U njemu bijeli morski psi nisu pokazali značajnu promjenu reakcije na zvukove orki, a istraživači su zaključili da sam zvuk nije bio djelotvorno sredstvo odvraćanja. To ne znači da nijedan zvuk nema učinka, ali pokazuje da reakcija zabilježena kod crnoperajnih morskih pasa nije dovoljan dokaz da bi zvučnici mogli poslužiti kao praktična zaštita.
Gdje bi se mogao kriti ključ osjetljivosti?
Tim s Floride predlaže da bi dio objašnjenja mogla biti struktura u unutrašnjem uhu poznata kao macula neglecta. Riječ je o području s osjetljivim ćelijama dlačicama. Kod bliskih srodnika crnoperajnog morskog psa pronađeno je više takvih ćelija nego kod nekih drugih vrsta morskih pasa, ali njihov broj još nije utvrđen kod vrste koja je učestvovala u eksperimentu. Zbog toga je veza između tih ćelija i zabilježene reakcije zasad samo pretpostavka koju treba direktno ispitati.
Kajiura smatra da bi sljedeći korak trebalo biti ispitivanje kako čulni sistem registruje ove udaljene signale i kako ih tumači. Sullivan, koja je istraživanje provela u okviru magistarskog rada, ističe da je proučavanje zvuka u moru važno zato što se u bazenima talasi odbijaju od zidova i do životinje stižu iz više pravaca. Zbog tih odraza zatvoreni prostor može postati okruženje puno isprepletenih signala, a ne jednostavno zvučno okruženje čiji se pojedinačni elementi lako izdvajaju.
Zaključak
Terenski eksperiment pokazuje pod kontrolisanim uslovima da su crnoperajni morski psi reagovali na niske, pulsirajuće zvukove, a najudaljenija reakcija na snimku zabilježena je na 74,0 metra. Reakcije su se pojavile u 165 od 209 testova, a 118 njih bilo je u dalekom zvučnom polju prema podjeli koju su koristili istraživači. Ipak, rezultati ne pokazuju najveću udaljenost na kojoj morski psi mogu čuti, ne dokazuju da su precizno prepoznali položaj izvora i ne otkrivaju kako su zvuk registrovali. Istraživanje ne pokazuje ni da zvučnici mogu zaštititi plivače. Za sada je najčvršći zaključak da neki morski psi reaguju na zvuk iz daljine; kako to rade i koliko se na takvu reakciju može računati ostaje otvoreno pitanje.