ekkolokalisering hos flaggermus

Spektrogram over lyder hos tre norske flaggermus: nordflaggermus (nederst), skjeggflaggermus (i midten) og dvergflaggermus (øverst). X-akse = tid i sekunder, Y-akse = frekvens.
Ekkolokalisering.
Lisens: CC BY NC SA 3.0

Ekkolokalisering hos flaggermus

Av .
Lisens: Begrenset gjenbruk

Ekkolokalisering innebærer at flaggermus roper og lytter etter ekkoet. Dette har medført en mengde spesialiseringer, både til det å lage lyd og til å oppfange og tolke ekkoet. Dette gjør at mange arter ser merkelige ut, hodet deres er mer tilpasset lyd enn syn.

Ekkolokalisering gjør at flaggermus kan fly i stummende mørke, de fleste artene er helt nattaktive. Dessuten kan de fange små insekter i stummende mørke.

Utvikling

Det er rimelig å anta at flaggermusene begynte sin evolusjonære løpebane som flygere ved å sveve fra tre til tre. Utviklingen av ekkolokalisering gikk hånd i hånd med utviklingen av flygeevnen. Det finnes mange arter av pattedyr som bruker hudfolder til sveve med. Disse er gjerne også nattaktive, men bruker et godt nattsyn i stedet for ekkolokalisering. De eldste kjente fossiler av flaggermus er ca. 50 millioner år gamle. Blant disse er det arter som er ut til å ha hatt fullt utvikla ekkolokalisering. Det betyr at flaggermus antakelig oppstod for minst 65 millioner år siden, altså mens dinosaurene ennå levde.

Flaggermus er ikke blinde, de har et temmelig godt nattsyn i svart-kvitt. Arter i familien fruktflaggermus bruker synet i stedet for ekkolokalisering for å finne fram. Deres øyne er store og gir et godt nattsyn, enkelte arter har antakelig sågar delvis fargesyn. Enkelte fruktflaggermus som holder til i grotter lager klikkelyder med tunga, en veldig enkel form for ekkolokalisering som hjelper dem å unngå kollisjoner.

Det er energikrevende å lage ultralyd, og ekkolokalisering krever mange spesielle tilpasninger og har sine begrensninger. For hver enkelt lyd som produseres må flaggermusen motta og tolke ekkoet. Informasjonen må være ferdig behandlet før neste lyd sendes ut. Kroppsstørrelse, vingelengde, lydfrekvens, øreutforming, byttedyr og jakthabitat henger nøye sammen.

Ekkolokalisering er godt egna til å unngå hindringer og finne insekter, men rekkevidden er svært begrenset. Derfor er metoden ikke like godt egnet til å finne fram i landskapet, til dette bruker nok flaggermusene også synet.

Spallanzanis flaggermusproblem

Det var lenge et mysterium hvordan flaggermus fant fram i stummende mørke. Den første som interesserte seg for dette var Lazzaro Spallanzani i 1793. Han undersøkte hvordan forskjellige dyr fant fram i mørket. Mens ugler ble hjelpeløse i totalt mørke, fortsatte flaggermusene å fly selv om de ikke kunne se noe som helst. Han gikk til det drastiske skritt å blinde noen flaggermus, men de fløy like godt og klarte også å fange insekter. Resultatet ble et helt annet når han tettet igjen ørene deres. Enhver svekkelse av hørselen gjorde dyrene mer eller mindre hjelpeløse.

Noen forklaring på hvordan hørselen kunne erstatte synet hos flaggermusene hadde Spallanzani ikke. For ham var de var jo helt tause, siden han ikke kunne høre lydene deres. Derfor ble oppdagelsen latterliggjort, forkastet og glemt.

Det var studenten og fysikeren Donald R. Griffin som løste "Spallanzanis flaggermusproblem" på 1930-tallet. En kollega hadde utviklet et apparat som kunne registrere lyder med høyere frekvens enn det vårt øre kan oppfatte. Dermed oppdaget Griffin at flaggermus bruker ultralyd. Griffin gjorde mange flere eksperimenter med flaggermus. Han demonstrerte at det var like effektivt å lukke munnen som ørene for å ødelegge deres evne til å ekkolokalisere. Han viste at flaggermusene nesten konstant sender ut høyfrekvente lyder når de flyr. Spallanzani hadde hatt rett.

Bruk av ultralyd

Lydbølger kan beskrives med frekvens og amplityde. Frekvens angis som Herz, forkortet Hz (1 kHz er tusen Hz), mens amplityde angis som desibel, forkortet dB. Når en lydbølge treffer en gjenstand bøyes den av og endrer retning, en del av denne energien kan kastes tilbake til senderen som et ekko. Dette ekkoet kan brukes til å tolke egenskaper ved gjenstanden. Samme prinsipp utnyttes både i sonar, som bruker lydbølger under vann, og radar, som bruker radiobølger i luft.

I naturen er tannkvaler og flaggermus de fremste ekspertene på å bruke lyd og ekko, både til å navigere og til å skaffe seg sitt daglige brød. Begge er pattedyr som sluttet å gå på landjorden, den ene gruppen tok til vannet og den andre til luften. De har utviklet svært pålitelige sonarer, dersom disse skulle svikte ville jo dyrene sulte i hjel.

Flaggermusene har ikke bare erobret lufta, men også mørket der synet er til liten nytte. Flaggermus bruker høyfrekvent lyd (ultralyd), altså lyd som ikke er hørbar for oss. Våre ører kan høre lyder opp til 15 kHz, unge personer helt til 20 kHz. Flaggermus opererer som regel over 20 kHz, i området 20-130 kHz (maksimum 212 kHz).

Lyd beveger seg gjennom luft med ca. 344 meter per sekund = 34,4 cm per millisekund (ms). I et bestemt medium (luft eller vann) er hastigheten konstant, men lyden svekkes med avstanden. Kortere bølgelengde betyr økt frekvens, men dette betyr også at lyden svekkes fortere – den har kortere rekkevidde. Reflekterte lydbølger (ekko) beveger seg selvsagt med samme hastighet. For at ikke den utsendte lyden skal overlappe med ekkoet (noe som ville gitt et kaotisk lydbilde), er det begrenset hvor lang en lyd kan være.

En lyd som varer i 1 sekund er 344 m lang, men avstanden til gjenstanden kan kun være halvparten av dette (172 m) for ikke å overlappe med ekkoet. Derfor bruker flaggermusene svært korte lyder som kun varer noen få millisekunder (1-4 ms), men som er av høy intensitet (100 dB). Slike lyder kan kanskje bedre beskrives som ekstremt korte "smell". Dersom en lyd varer i 1 ms, må avstanden til en gjenstand være minst 17 cm for at ekkoet ikke skal overlappe med lyden. Flaggermus bruker frekvenser opp til 130 000 Hz, som tilsvarer bølgelengder ned til 2,5 mm. Dette gjør at de kan oppdage egenskaper ved svært små insekter, men den effektive rekkevidden er altså sterkt begrenset.

Typer av lyd hos flaggermus

En jaktsekvens hos nordflaggermus, insektet fanges i midten av spektrogrammet
Eptesicus nilssonii
Lisens: CC BY NC SA 3.0

Det finnes tre hovedtyper av ultralyd hos flaggermus: 1) konstant lyd, 2) lyd som går over et bredt spekter av frekvenser eller 3) en kombinasjon av disse. Artene i familien hesteskoneser lager lyder som består av omtrent en eneste frekvens, de tilhører gruppe 1). På en tidsskala ser slike lyder ut som vannrette streker.

Musører, arter i slekten Myotis, lager svært korte lyder som går over et bredt spekter av frekvenser, de tilhører gruppe 2). På en tidsskala ser slike lyder omtrent ut som loddrette streker, dette kalles for frekvensmodulasjon. På to millisekunder sveiper disse flaggermusene gjennom et frekvensområde som er dobbelt så stort som det et menneske kan oppfatte. Skjeggflaggermus er et godt eksempel på gruppe 2), den sveiper fra ca. 90 til 40 kHz.

Svært mange arter kombinerer disse to lyd-typene, de tilhører gruppe 3). De starter med en lyd som går over flere frekvenser og ender med en lyd som er tilnærmet konstant. På en tidsskala er en slik lyd formet som en "L", av form ligner den ei hockey-kølle. Nordflaggermus er et godt eksempel på gruppe 3).

Saken er selvsagt mer komplisert enn som så. De fleste artene, spesielt i gruppe 3), kan variere sine lyder. De bruker ikke bare en kombinasjon av de to lydtyper, men også begge hver for seg og i mange ulike former. Dette avhenger av kompleksiteten i omgivelsene. I åpent luftrom er lydene gjerne mer eller mindre konstante, dette gir bedre rekkevidde men mindre informasjon. Jo vanskeligere rommet er å navigere (som i tett skog), desto brattere blir lydene. På samme måte blir lydene brattere når flaggermusen er i ferd med å innhente og fange et insekt, slik at mest mulig informasjon om insektet og dets flygebane kan innhentes.

Kort rekkevidde

For å gjøre det enda mer komplisert, kan mange arter også endre frekvensen noe. Dette brukes kanskje mest når flere flaggermus av samme art jakter samme sted, da for å unngå at flere individer bruker nøyaktig samme frekvens. Dvergflaggermus er et eksempel på en slik art. Noen flaggermus bruker ikke eller bruker kun i liten grad ekkolokalisering når de jakter. I stedet bruker de den gode hørselen til å lytte etter lyder som insektene selv lager, en ørliten skrapelyd på et blad er nok til å avsløre et insekt. Dette virker dog kun på svært korte avstander, så for eksempel brunlangøre flyr tett på vegetasjonen når den jakter.

Når en flaggermus nærmer seg et insekt, minker jo avstanden svært fort. Fordi skriket ikke kan overlappe med ekkoet, blir det kortere og kortere ettersom avstanden minker. Det betyr også at flere lyder kan sendes ut per sekund, opptil 200. For oss høres dette nærmest ut som en summetone på en ultralyddetektor. For hver lyd som sendes ut må ekkoet mottas og informasjon sendes til hjernen for å tolkes, alt i løpet av noen få millisekunder. Dette er virkelig imponerende av en dvergflaggermus som kun veier 5 g. Når den effektive rekkevidden for å ekkolokalisere små insekter kun er få meter, er god reaksjons- og manøvreringsevne påkrevd.

Griffin undersøkte også flaggermusenes jaktsuksess i fangenskap. En liten amerikansk art som kun veier 3,5 g fanget 175 mygg (som til sammen veide 0,35 g) på 15 minutter, altså brukte den bare litt over seks sekunder per mygg. Det vil si at den oppdaget, innhentet, fanget og spiste 12 mygg per minutt.

For en litt større amerikansk art (7 g) lagde Griffin en hinderløype av tråder i laboratoriet. Disse flaggermusene unngikk uten problemer tråder som var 0,12 mm tykke. Griffin måtte redusere tykkelsen til 0,07 mm (omtrent som et menneskehår) for at flaggermusene ikke skulle oppdage dem.

Kun en liten del av den lydenergien som treffer et insekt blir reflektert, og kun en liten del av den reflekterte energien når fram til flaggermusen som et ekko. Intensiteten til det ekkoet som når flaggermusens ører avtar med fjerde potens av avstanden. Derfor er flaggermusenes effektive rekkevidde for å fange insekter kun få meter og derfor må skrikene være så sterke. For ikke å få hørselen ødelagt av sitt eget skrik, har flaggermus en muskel som trekker stigbøylen vekk fra det ovale vinduet i mellomøret akkurat idet de roper – de er dermed døve et øyeblikk.

Et flaggermusøre mottar en innviklet blanding av lyder, ekko fra alt mulig som befinner seg mindre enn et par meter unna. Det kan være bakken, en kvist, blader, andre insekter, andre flaggermus etc. En flaggermus må kunne skille ut ekkoet fra insektet den jakter på fra alle andre lyder, men vi vet ikke sikkert hvordan den gjør dette. Når en lyd lages i strupehodet, sendes en melding direkte til hjernen slik at skrik og ekko kan «kobles sammen».

Noen flaggermus bruker dopplereffekten. Tenk på en brannbil som passerer deg med full sirene. Når bilen nærmer seg "presses" lydbølgene sammen slik at lyden får en litt høyere frekvens, det motsatte skjer når bilen kjører vekk fra deg. Spesielt hesteskoneser bruker dopplereffekten i sin ekkolokalisering.

ULTRALYDDETEKTOR

De fleste flaggermus roper hele tiden mens de flyr. Disse ropene er ikke hørbare for det menneskelige øre, men vi kan omforme og høre dem med et hjelpemiddel – en ultralyddetektor. Slike detektorer er blitt et svært nyttig verktøy for å studere flaggermus. Med slike kan vi oppdage flaggermus uansett hvor mørk natten er, og de er også til hjelp ved artsbestemmelsen.

Det å artsbestemme flaggermus kun på lyd er imidlertid ikke alltid helt enkelt, og enkelte arter er helt umulige å skille (f.eks. skjegg- og skogflaggermus). Det er derfor viktig å skaffe seg erfaring med aktuelle arter og være klar over begrensningene. Det finnes flere metoder for å omforme ultralyd, men for de fleste er en detektor som bruker heterodyne-metoden den enkleste. Det finnes også detektorer som kan kobles til en smarttelefon. Det tilhørende programmet kan vise spektrogrammer og gjøre opptak av lydene, det kan også analysere dem og foreslå art (ikke alltid til å stole på). I tillegg finnes det detektorer med dataloggere, som kan stå ute i ukesvis, for ikke å si månedsvis, og registrere lyder fra flaggermus.

Kommentarer

Kommentaren din publiseres her. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan.

Du må være logget inn for å kommentere.

eller registrer deg