7 دقیقه
اگر با دقت به نعرهٔ یک اسب گوش دهید، در واقع دو «صدای» موازی را میشنوید: یک بم و طولانی شبیه وزش صدا و یک قسمت تیز و بلند که شبیه سوت است. منشأ بخش دوم مدتها رمزآلود بود تا اینکه پژوهشگران با استفاده از دوربینهای آندوسکوپی، تصویربرداریهای دقیق و آزمایشهای جریان هوا توانستند مستقیماً به آناتومی صوتی اسب بنگرند و مکانیک نعره را بررسی کنند.
چگونه صدا تولید میشود
معمولاً پستانداران بزرگ صداهای با فرکانس پایینتری تولید میکنند، زیرا دستگاه صوتی و بافتهای حنجرهای آنها بزرگتر است. اما چرا نعرهٔ اسب علاوه بر بخش عمیق، یک مؤلفهٔ نیشزننده و پردهدارِ فرکانس بالا نیز دارد؟ مطالعهٔ جدیدی که در نشریه Current Biology منتشر شده نشان میدهد پاسخ در یک «سوت حنجرهای» نهفته است. دانشمندان دوربین اندوسکوپی مینیاتوری را از راه حلق و بینی اسبها گذراندند تا حنجره را در هنگام نعره و خرخر ضبط کنند. آنها مشاهدات زنده را با تصویربرداریهای دقیق و آزمایشهای آزمایشگاهی تکمیل کردند؛ در آزمایشگاه حنجرههای برداشتهشده را با عبور هوای کنترلشده تهویه کردند تا جریان هوا و تولید صوت را شبیهسازی نمایند.
بخشهای بم نعره همانطور که انتظار میرفت از ارتعاش بافتها پدید میآیند: هوا که از روی نوارهای ارتعاشی در حنجره میگذرد—که عملکردی مشابه تارهای صوتی انسان دارند—یک سیگنال پایدار و با فرکانس پایین تولید میکند. اما منبع صداهای تیز و فرکانس بالا جای تعجب داشت. در هنگام نعره، منطقهای بالای نواحی ارتعاشی تنگ میشود و یک روزنهٔ کوچک شکل میگیرد. هوایی که با سرعت از این روزنه عبور میکند یک سوت آئرودینامیک ایجاد میکند که همراه با صدای ارتعاشی خارج میشود. به بیانی دیگر، اسبها دو مکانیزم آکوستیکی متمایز را همزمان ترکیب میکنند—ارتعاش بافتی کلاسیک و سوتی که توسط جریان جت هوا شکل میگیرد—تا یک نعرهٔ دوصدایی تولید کنند. این پدیده شبیه سوت زدن با دهان انسان نیست؛ منبع سوت درون حنجره و داخل جعبهٔ صوتی قرار دارد.
این یافته نه تنها نحوهٔ تولید صدا را روشن میکند، بلکه نحوهٔ تعامل بین ساختار آناتومیک و قوانین آئرودینامیک را نشان میدهد. در آزمایشهای آزمایشگاهی، تغییرات کوچک در هندسه روزنه و سرعت جریان هوا منجر به تغییرات چشمگیر در فرکانس و شدت سوت شد؛ بدین معنا که شرایط عصبی، موقعیت زبان یا فشار تنفسی میتواند رنگ صوتی نعره را بهسرعت تغییر دهد. این محققان از مدلهای عددی و ویدیوهای اندوسکوپی برای همسوسازی نتایج استفاده کردند و نشان دادند که فرکانس سوت تابعی از قطر مؤثر روزنه و میزان برش جریان (shear) است—مشابه پدیدههایی که در تولید سوتهای آئرودینامیک در مهندسی مطرح میشوند.
به علاوه، مشاهدات نشان داد که کاهیده شدن یا فشردهسازی بعضی از بخشهای نرمه و بافتهای اطراف حنجره میتواند بهعنوان تنظیمکنندهٔ دینامیکی عمل کند؛ این یعنی اسب میتواند با تغییرات جزئی در ساختار حنجره، همزمان دو پیام صوتی مختلف ارسال کند.
«من انتظار نداشتم در نعرهٔ اسب بخش سوت مانند وجود داشته باشد»، گفت جنیفر نادو از دانشگاه کنتیکت که در این مطالعه حضور نداشت. «وقتی بدانید باید به دنبال آن بگردید، ساختار برایتان واضح میشود.»
حیوانات بزرگ دستگاه صوتی بزرگتری دارند، چیزی که معمولاً به صداهای عمیقتر منتهی میشود.
اهمیت برای ارتباطات حیوانی
نعرهٔ با دو مکانیسمِ تولید صوت در میان پستانداران نادر بهنظر میرسد. جوندگان کوچک مانند موشها و موشهای صحرایی صداهای شبیه سوت تولید میکنند، اما اسبها اولین پستانداران بزرگ ثبتشده هستند که درون حنجره همزمان با تولید صدای دارای ارتعاش، یک سوت را نیز شکل میدهند. این ترکیب میتواند به اسبها پالت آکوستیکی غنیتری برای سیگنالدهی اجتماعی بدهد: جزء بم میتواند اطلاعات فاصله و هویت را انتقال دهد، در حالی که سوت با فرکانس بالا ممکن است اضطرار، حالت عاطفی یا تاکید بیشتری را اضافه کند.
اسبهای پرژوالسکی و برخی از اعضای خانوادهٔ گوزنها هم صداهای چندبخشی تولید میکنند، اما خویشاوندان نزدیکتر مانند الاغها و گورخَرها فاقد بخش فرکانس بالا هستند. اینکه این ویژگی چرا در برخی شترمرغسانان (equids) تکامل یافته و در برخی دیگر نه، پرسشی باز است. یکی از فرضیات این است که نعرهٔ دوصدایی به اسبها اجازه میدهد همزمان پیامهای متفاوتی را پخش کنند—مثلاً محلیابی همراهان و اعلام وضعیت عاطفی در یک زمان—که در گروههای اجتماعی پیچیده میتواند مزیت انتخاب طبیعی داشته باشد.
آلیسا هرست از مرکز علوم اسب دانشگاه راتگرز اهمیت رفتاری این یافته را برجسته کرد: دانستن اینکه یک نعره از دو فرکانس متمایز تشکیل شده که توسط مکانیزمهای مختلف ایجاد میشوند، نحوهٔ تحلیل و تفسیر این صداها را تغییر میدهد. پژوهشگران باید در تجزیهوتحلیل صوتی بهطور جداگانه اجزای ارتعاشی و سوتی را تفکیک کنند تا پیامهای ارتباطی واقعی و معناهای رفتاریشان آشکار شود.
برنامهٔ بعدی محققان، ترسیم زمانی و مکانی استفادهٔ اسبها از سوت در بستر طبیعی و آزمایش این موضوع است که آیا دریافتکنندگان—سایر اسبها—بهطور متفاوتی به اجزای جداگانه پاسخ میدهند یا خیر. اگر پاسخ متفاوتی وجود داشته باشد، سوت حنجرهای میتواند ابزاری ظریف اما قدرتمند برای حیوانات اجتماعی باشد که نیاز دارند بیش از یک پیام را همزمان منتقل کنند.
تحقیقات آینده میتواند به سوالات دیگری نیز پاسخ دهد: آیا تنوع گونهای در پارامترهای آناتومیک مربوط به حنجره موجب تفاوتهای آکوستیکی میشود؟ آیا آموزش و تجربهٔ اجتماعی بر استفاده از جزء سوت تأثیر میگذارد؟ و چگونه یائسگی، سن یا وضعیت فیزیولوژیک تولیدکننده بر نسبت انرژی بین اجزای بم و سوت تأثیر میگذارد؟ پاسخ به این پرسشها نیازمند نمونهبرداری گستردهتر، ضبطهای میدانی با کیفیت بالا، و آزمایشهای بازپخش (playback) است.
اسبها برای خوشآمدگویی به یکدیگر نعره میزنند.
درک فیزیک چنین ترفندهای صوتی تصویر ما از ارتباطات حیوانی را عمیقتر میکند و سؤالات تازهای دربارهٔ تکامل صدا مطرح میسازد. نعرهٔ دوصدایی اسب یادآور این است که صداهای آشنا میتوانند پیچیدگیهای شگفتانگیزی پنهان کنند که با ابزارها و لنزهای درست آشکار میشوند.
از منظر صوتشناسی و زیستشناسی رفتاری، این کشف اهمیت بالایی دارد: نشان میدهد که چگونه آناتومی، فیزیک جریان هوا و نیازهای اجتماعی در همآمیخته میشوند تا یک زبان صوتی چندلایه ایجاد کنند. برای کسانی که به مطالعهٔ صداسازی جانوری، ارتباطات صوتی حیوانات و آناتومی حنجره علاقهمندند، نتايج این مطالعه مسیرهای پژوهشی جدیدی را باز میکند—از مدلسازی ریاضی تا آزمایشهای میدانی و تحلیلهای فرکانسی پیشرفته.
در نهایت، این یافته نه تنها به ما میگوید اسبها چه میگویند، بلکه به ما کمک میکند بفهمیم چگونه و چرا این پیامها به این شکل ساخته میشوند؛ موضوعی که میتواند به بهبود روشهای نگهداری، آموزش و رفاه حیوانات نیز بینجامد، چرا که شناخت بهتر زبان صوتی اسبها میتواند منجر به تشخیص زودهنگام اضطراب یا نیازهای اجتماعی آنان شود.
منبع: sciencealert
نظرات
بلاکتون
خلاصه اینکه ترکیب ساختار و آیرودینامیک قشنگ توضیح داده شده، حالا باید ببینن دریافتکنندهها چی واکنش میدن
دانیکس
من تو مزرعه یه بار نعرهای شنیدم که شبیه دو تا صدا بود، فکر میکردم گوشم داره بازی درمیاره. حالا میفهمم، خیلی جالب و به درد مطالعات رفتاری میخوره
ارمین
صادقانه شک دارم، آیا واقعاً تو همه اسبها هست؟ آزمایش آزمایشگاه خوبه ولی طبیعت فرق میکنه...
اتمویو
وااای، جدی؟! یعنی اسب هم میتونه دو تا صدا همزمان بده؟ تصویر حنجره رو ببینم نُم میبره، عجیب و جذاب.
ارسال نظر