Akustické (to je zvuk) signály jsou omni directional (tj. pohybují se ve všech směrech) a lze vysílat na velké publikum, včetně zamýšlené a nezamýšlené posluchači, a těm, v zobrazení a skrytý od pohledu. Být krátkodobý a záměrný, akustické signály jsou užitečné pro poskytování informací o okamžité situaci, spíše než o konstantním stavu. Prostřednictvím odrazu, lomu a absorpce jsou akustické signály degradovány prostředím způsobem, který je často mnohem větší pro vysokofrekvenční zvuky než pro nízkofrekvenční zvuky. Sloni jsou specialisté na výrobu nízkofrekvenčního zvuku a na používání dálkové komunikace. Podívejte se na několik dobrých příkladů akustické komunikace slonů v článku „Co slon volá znamená: uživatelská příručka“ publikovaná společností National Geographic v roce 2014 na základě práce ElephantVoices.

rozsah zvuků sloni produkují

Sloni produkovat širokou škálu zvuků, od velmi nízké frekvence duní na vyšší frekvenci funí, štěká, řve, výkřiky a další svérázné hovory. Asijští sloni také produkují cvrlikání. Nejčastěji používanou kategorií volání, alespoň pro africké slony, je velmi nízkofrekvenční rachot. Můžete vyhledávat, poslouchat a číst o četných zvucích v sekci multimediální zdroje – typy hovorů a kontexty.

Chcete – li získat představu o rozsahu frekvencí používaných slony, může být užitečné je porovnat s rozsahem používaným lidmi. Typický lidský mužský hlas v řeči kolísá kolem 110 hertzů (Hz nebo cyklů za sekundu), ženský hlas kolem 220 Hz a dětský kolem 300 Hz. Mezi slony se typický mužský rachot pohybuje kolem průměrného minima 12 Hz (více než 3 oktávy pod mužským hlasem), ženský rachot kolem 13 Hz a tele kolem 22 Hz.

v normální lidské řeči se může frekvence vibrací lišit v průběhu 2:1 poměr, jinými slovy přes jednu oktávu, zatímco hlas zpěváků může mít rozsah přes dvě oktávy. Naproti tomu základní frekvence v rámci jednoho hovoru Slona se může lišit nad 4 oktávy, počínaje rachotem při 27 Hz a odstupňováním do řevu při 470 Hz! Včetně harmonických volání slonů může obsahovat frekvence v rozmezí více než 10 oktáv, od nízkých 5 Hz až po vysoké více než 10 000 Hz. Představte si hudební kompozici s některými operními slony!

sloni mohou produkovat velmi jemné, měkké zvuky, stejně jako extrémně silné zvuky. Níže si můžete poslechnout několik příkladů. (Doporučuje se sluchátka/Zvukový systém) některé hovory vyvolané slony mohou být stejně silné jako 112 decibelů (dB) zaznamenaných ve vzdálenosti 1 metru od zdroje. Decibelů měří na logaritmické stupnici a dát vám nějakou představu o tom, jak nahlas slon, zní to jsme zkopírovali informace z tabulky v Věda o Zvuku, T. D. Rossing, který dává příklady typických hladin zvuku se můžete setkat.

Jet takeoff (60 m)	120 dB
Construction site	110 dB Intolerable
Shout at 1.5 m	100 dB
Heavy truck at 15 m	90 dB Very noisy
City street	80 dB
Vehicle interior	70 dB Noisy
Normal conversation at 1 m	60 dB
Office, classroom	50 dB Moderate
Living room	40 dB
Bedroom at night	30 dB Quiet
Broadcast studio	20 dB
Šustění listí	10 dB Sotva slyšitelný

Jak sloni produkovat takovou škálu zvuků?

zvuk se vytváří, když vzduch vytlačený z plic prochází hlasivkami nebo hrtanem, což je struktura u slonů asi 7,5 cm dlouhá. Pohybující se vzduch způsobuje, že hlasivky Vibrují na určité frekvenci v závislosti na typu zvuku, který slon vydává. Prodloužením nebo zkrácením hlasivek může slon produkovat širokou škálu frekvencí. sloupce vzduchu vibruje ve sloní rozšířené vokálního traktu nebo rezonanční komoru a, v závislosti na tom, jak slon drží jednotlivé části této komory (kufr, úst, jazyka, hltanu váček, hrtanu) je schopen upravit a zesílit jednotlivé složky zvuku.

některé hovory slonů jsou spojeny se zvláštními postoji hlavy a uší. To je naše přesvědčení, že, tím, že drží jeho hlavu v určité pozici a mávání jeho uši v určitém rytmu a úhel slon je schopen ovlivnit svaly kolem hrtanu, tak úpravou konkrétní výzvy, aby se dosáhlo požadovaného zvuku. Poslechněte si zde musth-rachot, který je spojen se zvláštním pulzujícím klapáním ucha známým jako mávání uší.

Velmi rozdílných výsledků může být dosaženo se stejnou základní rumble u zdroje (doba trvání a frekvence) v závislosti na tom, zda slon drží jeho ústa široce otevřené nebo zavřené, hlavu držel vysoko nebo nízko, uši stabilní, mávání pomalu nebo rychle, nebo možná zvedl a složil. A v závislosti na umístění kmene a rychlosti a trvání vzduchu, který se jím pohybuje, jsou sloni schopni produkovat nádhernou směs vyšších kmitočtových zvuků.

sloni jsou schopni produkovat velmi nízkofrekvenční zvuky z několika důvodů. V první řadě jsou schopny produkovat nízké zvuky, protože jsou velké, dužnaté a, stejně jako v hudební nástroje, delší a volnější vibrační řetězec (nebo hlasivky) a větší rezonanční komory, nižší frekvence produkoval. Kromě toho, že jsou velká zvířata, mají sloni několik úprav, které jim umožňují ještě větší rezonující komoru a jejich hlasové akordy ještě delší, a tak produkují ještě nižší zvuky, než bychom očekávali.

první z nich je sloní kmen, který u dospělého samce může přidat až 2 metry na délku rezonující Komory.

za Druhé, struktury jazylky přístroje (řada kosti u kořene jazyka) a svaly, které podporují jazyk a hrtan v slony se liší od ostatních savců. Hyoidní aparát slonů má spíše pět než devět kostí a ty jsou připojeny k lebce svaly, šlachy a vazy, spíše než kosti jako u většiny ostatních savců. Toto poměrně volné uspořádání umožňuje větší pohyb a flexibilitu hrtanu, a proto se předpokládá, že usnadňuje produkci a rezonanci nízkofrekvenčních zvuků.

za třetí, u většiny savců poskytuje hyoidní aparát podporu pro jazyk a hrtan. Volnější uspořádání v slony také domy hltanu váček, struktura jedinečné pro slony se nachází na spodní části jazyku, které kromě toho poskytuje nouzový zdroj vody, se zdá, že funkce při výrobě nízká frekvence hovorů.

u lidí a odvozením také u slonů pomáhají svaly hrtanu stahovat a uvolňovat hlasivky. Větší flexibilitu hrtanu, tím větší schopnost tyto svaly protáhnout a uvolnit, což má vliv na kontrakci a uvolnění hlasivek a následně hřišti nebo frekvenci zvuku, který se vyrábí. Takže, změna v slony jazylky přístroje k domu hltanu pouzdro také umožňuje rozšíření rezonanční komoru snížením volně připojené hrtanu. V důsledku toho jsou sloni schopni produkovat velmi nízkofrekvenční zvuky.

hltanový váček

během extrémně horkého počasí je vidět, jak sloni vkládají své kmeny do úst a odvádějí vodu z hrdla. Ukazuje se, že sloni jsou schopni uložit několik litrů vody do hltanu (což znamená v oblasti hltanu), což je struktura jedinečná pro slony umístěné na základně jazyka. Sloni mohou odstoupit vody tam uloženy vložením kufru až do hltanu, stahující svaly na obvodu hltanu tvoří pevné utěsnění kolem špičku kufru, a pak škrtit svaly hltanu váček tak, aby vytlačit vodu směrem nahoru, což umožňuje slon vyplnit kufru.

přenos Zvuku

nejčastěji vyrábí zvuky ze strany sloni spadají do kategorie označované jako rachotí. Tyto velmi nízkofrekvenční zvuky byly pojmenovány, protože lidé si kdysi mysleli, že některé z nich pocházejí z trávicího traktu slona, a tak jim dali jméno žaludek-rachot! Tyto velmi nízkofrekvenční zvuky přitahovaly velký zájem a výzkum ze dvou důvodů. Za prvé, nejnižší složky těchto slonů jsou mezi jednou a dvěma oktávami pod spodní hranicí lidského sluchu. A za druhé, protože zvuk s nižší frekvencí cestuje dále než zvuk s vyšší frekvencí, sloni používají silnější z těchto hovorů ke komunikaci na velké vzdálenosti.

Zvuk cestuje vzduchem tlumí zpětně náměstí zákon v 6 decibelů (dB) pro každou zdvojnásobení vzdálenosti od zdroje. Například zvuk měřící 100 dB na jeden metr od zdroje bude snížen na 94 dB na 2 metry, 88 na 4 metry, 82 dB na 8 metrů a tak dále. Zvuk také zeslabuje „nadměrným útlumem“, když cestuje prostředím. Stupeň nadměrného útlumu je ovlivněn frekvencí zvuku a typem prostředí, kterým prochází. Ale velmi nízkofrekvenční zvuk, jako jsou velmi nízké frekvence produkované duněním slonů, trpí malým, pokud jakýmkoli nadměrným útlumem. V travnatých savanách a lesích by sloni komunikující na vzdálenosti větší než 100 metrů měli být schopni vnímat nízkofrekvenční hovory lépe než volání s vyšší frekvencí. Skupiny slonů mají často průměr přes 100 metrů a podskupiny příbuzných slonů jsou často odděleny několika kilometry. Silné dunění zvuky jsou prostředky, kterými tito jedinci zůstat v kontaktu s sebou.

některé hovory slonů jsou mimořádně silné a mohou dosáhnout až 112 dB na 1 metr od zdroje. Tato volání spadají do rozsahu hladiny zvuku „nesnesitelné“ v tabulce výše. Jak daleko může takový zvuk unést? No, pomocí reverzní náměstí zákon můžeme odhadnout, že volání 112 dB na 1 m by být kolem 46 dB na 2,048 m od zdroje. Prostřednictvím experimentů s přehráváním Karen McComb ukázala, že během dne jsou sloni schopni detekovat tato volání a rozpoznat hlasy konkrétních jedinců až do 1-1, 5 km a příležitostně až do 2.5 km od zdroje!

při přenosu zvuku v různých denních dobách se stane něco zajímavého. Na savaně se ukázalo, že podmínky prostředí sledují docela pravidelný denní cyklus. Kolem večera se obvykle vytvoří silná teplotní inverze, která se rozptýlí až do úsvitu. Největších oblastí je dosaženo během tvorby a rozpouštění těchto nočních inverzí, zejména při bezmračném a relativně nerušeném počasí. Za takových podmínek je možné, aby slon měl rozsah volání 300 km2 – oblast téměř o velikosti celého národního parku Amboseli! Jinými slovy, slon může být schopen detekovat volání jiného slona téměř 10 km daleko. Během dne, bez pomoci inverze a s faktory, jako jsou těžké slunce a vítr často přichází do hry, volat oblasti velikost je výrazně snížena, v rozmezí od několika desítek až 150 čtverečních km.

nejen, že jsou sloni‘ nízké frekvence duní dobře hodí pro dlouhé komunikace na dálku, ale to, že zvuk s bohatou harmonickou strukturou umožňují také poslech sloni pro výpočet vzdálenosti volání slon. Je to proto, zblízka plné harmonické struktury bude beze změny, zatímco s rostoucí vzdáleností vyšší frekvence bude stát relativně slabší, nakonec opouštět jen na nižší a střední rozsah frekvencí přetrvávají.

detekce Zvuku

naměřené horní mez slyšení vzduchu se narodil zvuku u savců pohybuje od 12 kHz (sloni) 114 kHz (little brown bat), a dolní hranice se pohybuje od méně než 0.016 kHz (sloni) 10.3 kHz (little brown bat), v rozsahu více než devět oktáv.

savci s malými hlavami a úzkými ušima jsou lépe schopni slyšet vysokofrekvenční zvuky než savci s velkými hlavami a širokými ušima. Velkých savců jsou obecně specializují na nižší frekvenci sluchu, protože větší lebky může zahrnovat delší ucha kanály (meatuses), širší bubínkové membrány (membrány, která uzavírá střední ucho z exteriéru) a prostorný střední uši. Jak tyto tři faktory podporují vyšší citlivost při nízkých frekvencích?

V normálním vzduchu-provádí sluch zvukové vlny nastavení bubínku a středního ucha kosti (nebo kůstek) v vibrací, což způsobuje pohyby na oválné okénko a mění tlakový gradient v kochleární kapaliny.

jednou z potíží s nízkofrekvenčním zvukem je poměr signálu k šumu. V nižších frekvencích bývá vyšší úroveň šumu v pozadí, a proto zvířata, která se specializují na nízkofrekvenční sluch, musí mít způsob, jak odlišit signál od šumu. Množství zvukové energie shromážděné bubínku se zvyšuje s rostoucí membrány oblasti, čímž se zvýší poměr signálu k šumu na úrovni vnitřního ucha. Takže čím větší je tympanická membrána, tím lépe zvíře slyší při nízkých frekvencích. Drobné středního ucha kosti, nebo kůstek (kladívko, kovadlinka a třmínek), musí být schopen odolávat vyšší síly produkované vibrace většího bubínku, a tak zvířata s velkými bubínkové membrány mají také masivní (relativně!) ossicles středního ucha. Jako kovadlinka dospělé samice slona Afrického (sebrané Joyce z lebky slona jménem Emily, která zemřela v září 1989, když jí bylo 39 let), vážil 237 mg. Kladívko a třmínek tohoto slona se odhaduje Nummela a kolegy, aby být 278 mg a 22.6 mg, respektive a bubínku oblasti 855 čtverečních mm.

Velké bubínkové membrány, nicméně, představovat problém: Savčí bubínkové membrány jsou velmi tenké a riziko poškrábání a poškození jim může zabránit bubínkové membrány většina velkých savců vyvíjí příliš velký. Obrovská lebka slona však umožnila vývoj vnějšího zvukovodu o délce asi 20 cm, což poskytuje dostatečnou ochranu pro jeho velmi velkou tympanickou membránu. Od velkého slona středního ucha kosti nebrání přenosu nízké frekvence a velké bubínku umožňuje high signál-šum poměry, slon střední ucho odráží zvláštní adaptace na nízké frekvenci sluchu.

konečně, ještě jedna struktura ucha slona, kochle, může usnadnit nízkofrekvenční sluch. Spolu s jejich příbuznými Sirenia (moronů a kapustňáci), sloni jsou jedinečné mezi moderní savců v tom, že se vrátil do plazí jako kochleární struktury, které mohou usnadnit větší citlivost na nižších frekvencích. Vzhledem k tomu, že kochleární struktura plazů usnadňuje ostrou citlivost na vibrace, bylo navrženo, že podobná struktura u slonů jim může umožnit detekovat vibrační signály, také.

takže se všemi těmito speciálními úpravami, jak nízko mohou sloni slyšet? Jediná studie citlivosti na sluch slonů byla provedena na slonu asijském. Studie byla bohužel dokončena několik let předtím, než bylo známo, že sloni produkují velmi nízkofrekvenční zvuky a extrémně nízkofrekvenční zvuky nebyly testovány. Z této studie však víme, že sloni mají velmi dobrý sluch do infrazvukového (pod lidským sluchem) rozsahu. Tento konkrétní slon, mladistvá asijská žena, byl schopen slyšet až 16 Hz při 65 dB. Vzhledem k tomu, že 65 dB lze popsat jako mírný až hlučný zvuk, sloni pravděpodobně slyší výrazně nižší než toto. Joyce má nahrávky slon hovory tak nízké, jak 8 Hz a ostatní lidé hlásili hovory tak nízké, jak 5 Hz, takže je pravděpodobné, že sloni mají způsob, jak zjistit tyto extrémně nízké frekvence, jinak proč by jejich výrobě? Nedávné studie ukázaly, že sloní rachoty jsou také přenášeny zemí nebo seismicky. Když jsme se jednoho dne dozvěděli, že sloni jsou schopni slyšení až do 5 Hz, pak můžeme zjistit, že místo toho, oni vyzvednout tyto zvuk s pomocí své citlivé nohy (můžete si přečíst více o tomto v rámci seismické komunikace).

na druhém konci stupnice nejsou sloni schopni slyšet nad 12 kHz, což z nich činí zvíře s nejnižším vysokofrekvenčním limitem sluchu ze všech testovaných savců.

lokalizace zvuku

sloni jsou velmi dobří v lokalizaci zvuků. To bylo navrhl, že větší prostor mezi zvířecí uši (inter-sluchová vzdálenost), tím lepší schopnost lokalizace zvuku, protože rozdíl v času a intenzity zvuku dosažení každého ucha mohou být použity jako podněty v lokalizaci zvuku. Sloni rozšiřují uši kolmo k hlavám, aby lépe lokalizovali zvuky.

jeden mladistvý slon asijský, jehož sluch byl testován, byl schopen lokalizovat kliknutí a výbuchy hluku do 1 stupně. Byla méně dobrý v rozlišování tónů, ale byl lépe schopen rozlišit nižší frekvencí než vyšší frekvenční tóny; pod cca 300 Hz byla schopna lokalizovat tón do 10 stupňů s 75% přesností, 20 stupňů s přibližně 80% přesností a 30 stupňů s přesností 90%.