a throbbing in the air: infraääniviestinnän löytäminen norsujen keskuudessa on antanut tutkijoille aivan uuden tavan kuulla asioita

toukokuussa 1984 Katharine (Katy) Payne vieraili Washington Parkin eläintarhassa Portlandissa, Oregonissa. Akustinen biologi, joka oli tutkinut valaiden lauluja 15 vuotta, Payne oli kiinnostunut siitä, miten norsut kommunikoivat keskenään. Hän vietti lähes jokaisen valveillaolohetken kokonaisen viikon ajan tarkkaillen—ja kuunnellen-eläintarhan Aasiannorsuja.

mutta vasta lennolla kotiin New Yorkin Ithacaan Payne tajusi, että hän olisi saattanut löytää jotain uutta ja jännittävää. Toisinaan se oli norsujen tarkkailuviikolla kuullut heikkoa jyrinää ja tuntenut jyskytystä ilmassa. ”Se oli ollut kuin ukkosen tunne, mutta ukkosta ei ollut ollut. Ei ollut kuulunut lainkaan kovaa ääntä, vain sykkimistä ja sitten ei mitään”, Payne kirjoitti tuoreessa kirjassaan Silent Thunder: in the Presence of Elephants (Simon & Schuster, 1998). Nyt lentokoneessa hän muisti yhtäkkiä nämä tuntemukset ja muisteli samanlaista tunnetta monta vuotta aikaisemmin, jolloin hän oli tuntenut kirkon uruilla soitettujen matalimpien bassosävelten syvää värinää. Urkujen syvät äänet olivat taajuuksilla, jotka olivat lähellä ihmisen matalampaa kuulokynnystä-taajuuksia, joita Payne tiesi käytettävän evävalaiden ja sinivalaiden viestinnässä.

Payne ja hänen kollegansa Cornellin yliopiston ornitologian laboratorion Bioakustiikan tutkimusohjelmasta havaitsivat lopulta, että monet sekä aasialaisten että Afrikannorsujen kutsuista ovat infraäänialueella—eli taajuuksilla, jotka ovat liian matalia ihmiskorvien havaittavaksi. Ensimmäisen löydön jälkeen Payne ja hänen kollegansa Cornellista ja muualta ovat tutkineet norsuja Afrikan savannilla oppiakseen infraäänien merkityksestä kaukoviestinnässä.

useita vuosia sitten Virginian yliopiston tutkijat osoittivat, että Afrikan savannien ilmasto—olosuhteet todennäköisesti vaikuttavat siihen, kuinka pitkälle norsujen kutsut voivat kulkea-ja voivat sen seurauksena jopa vaikuttaa eläinten käyttäytymiseen. Michael Garstang, trooppinen meteorologi Virginian Department of Environmental Sciences, ja David Larom, sitten jatko-opiskelija Virginian yliopistossa, lopulta sai yhdessä Payne jakaa tietoa ja ideoita ja suunnitella tulevaa yhteistyötä.

norsut ja infraäänet

vaikka muut tutkijat olivat epäilleet norsujen tuottavan matalataajuisia puheluita, Payne todisti sen ensimmäisenä. Lokakuussa 1984 hän palasi Washington Parkin eläintarhaan varustettuna lainatulla nauhurilla ja mikrofoneilla, joilla pystyi poimimaan matalataajuisia ääniä ja mittaamaan niiden voimakkuutta ja taajuutta. Payne ja kaksi kollegaansa, William Langbauer ja Elizabeth Thomas, tekivät eläintarhassa äänityksiä 11 Aasiannorsusta. Tutkijat tekivät myös muistiinpanoja norsujen liikkeistä ja käyttäytymisestä sekä panivat merkille satunnaiset ajat, jolloin ne tunsivat ilmassa kummallista sykkimistä.

Payne vei nauhat Takaisin akustisen biologin Carl Hopkinsin laboratorioon Cornelliin. Hopkins kytki nauhurin laitteeseen, joka näyttää äänisarjan pisteinä näytöllä. Payne soitti yhden nauhoista takaisin 10-kertaisella äänitysnopeudella, mikä nosti sävelkorkeutta noin 2,5 oktaavia. ”Kun teimme niin”, Payne kertoo, ” kas kummaa—nyt oli läsnä kaikenlaisia ääniä, joita emme olleet ennen kuulleet.”Sillä nopeudella norsujen infraäänet kuulostivat hänen mukaansa” vähän kuin lehmälaumalta navetassa.”

on käynyt ilmi, että suurin osa sekä aasialaisten että Afrikannorsujen kutsujen energiasta keskittyy 14-35 Hz: n taajuuksille lähelle tai alle ihmisen kuulon alarajan, joka on noin 20 Hz. Joidenkin näiden puhelujen korkeamman taajuuden komponentit ovat kuultavissa ihmisille matalina, pehmeinä jyrininä. Paynen mukaan norsun sisäkorvan simpukka näyttää soveltuvan matalataajuisten äänten kuulemiseen. Hän huomauttaa, että norsuilla on paras matalataajuinen kuulo kaikista maanisäkkäistä, joille tämä kyky on mitattu.

äänen kulkema matka riippuu väliaineesta, äänen voimakkuudesta ja taajuudesta. Vaikka norsut kuulevat parhaiten 1000 Hz: n taajuudella, tällä taajuudella olevat äänet eivät kulje yhtä kauas kuin matalammilla taajuuksilla olevat. Lyhyemmät aallonpituudet, joista muodostuu korkeampitaajuisia ääniä, hajaantuvat tai imeytyvät todennäköisemmin ympäristöön matkallaan menettäen energiaa maahan, kasvillisuuteen ja muihin esteisiin sekä ilmaan. Kun etäisyys äänen lähteestä kasvaa, norsun kyky havaita matalataajuisia ääniä alkaa ylittää sen kyvyn kuulla korkeataajuisia ääniä. Siksi kyky käyttää infraääntä antaa norsuille selkeän edun, kun kyse on pitkän kantaman viestinnästä.

todisteet pitkän kantaman viestinnästä

tutkiessaan norsujen sosiaalisia vuorovaikutuksia ja liikkeitä kenttäbiologit Afrikassa olivat jo joitakin vuosia epäilleet, että norsut pystyvät kommunikoimaan pitkiäkin matkoja. ”Afrikassa tehty pitkäaikainen tutkimus osoitti norsujen käyttäytymisen koordinoitumista useiden kilometrien etäisyyksillä” tuuliolosuhteissa, jotka sulkivat hajuaistin pois, Payne sanoo. Esimerkiksi Sengwassa Zimbabwessa tehdyissä radiokollaroituja norsuja koskevissa tutkimuksissa Rowan Martin havaitsi, että bond-ryhmään kuuluvat perheet (KS.tekstiruutua 355) pystyvät koordinoimaan liikkeitään keskenään 1-5 kilometrin etäisyyksillä, ”tietyn etäisyyden päässä toisistaan päiväkausia liikkuessaan ja syödessään”, Payne sanoo. Ja Keniassa, Joyce Poole ja Cynthia Moss olivat ihmetelleet korkea-arvoisin mies, joka on musth (aikana lisääntynyt seksuaalinen aktiivisuus ja aggressiivisuus) kyky löytää harvinainen naaras, joka oli huippu estrus. Poole ja Moss huomasivat myös, että aggressiiviset mustiaisurokset pystyvät välttämään toisiaan vaeltaessaan ympäriinsä etsien vastaanottavaisia naaraita, jolloin yhteenottojen riski on mahdollisimman pieni.

nämä ja muut raportit yhdistettynä infraäänen mahdolliseen hyödyllisyyteen pitkän matkan viestinnässä johtivat Paynen Afrikkaan tutkimaan norsujen kutsumista. Työskennellessään Poolen kanssa vuosina 1985 ja 1986 Amboselin kansallispuistossa Keniassa Payne havaitsi, että vankeudessa elävien Aasiannorsujen tavoin vapaasti liikkuvat Afrikannorsut tuottavat puheluita, joissa on infraäänikomponentteja. Useimmat näistä huudoista, kuten eläintarhan norsujen soitot, ovat voimakkaita-jotkut jopa 117 desibeliä (dB; vertailun vuoksi rakennusäänen voimakkuus on 110 dB ja rock-konsertin 120 dB.) Tämän voimakkuuden äänet voivat tutkijoiden laskelmien mukaan olla kuultavissa muille norsuille useiden kilometrien säteellä.

Poole ja Payne havaitsivat ja tallensivat norsujen kutsuvan useissa sosiaalisissa yhteyksissä, jotka viittasivat siihen, että eläimet kommunikoivat suhteellisen pitkiä matkoja. Esimerkiksi erään kerran pari naarasnorsua, jotka olivat erillään toisistaan, vaihtoivat puheluita yli 2 kilometrin matkan. Tutkijat tallensivat myös toistuvasti hedelmällisten naaraiden tekemiä estrus – ilmoituskutsuja ja havaitsivat urosten reagoivan kävelemällä nopeasti kutsuvia naaraita kohti. Poole ja Payne myös nauhoittivat sonnien puheluita musthissa ja löysivät todisteita siitä, että nämä puhelut ilmoittavat sonnien tilasta sekä naaraille että muille uroksille. Tutkijat näkivät joka päivä monta kertaa norsujen kuuntelevan—”ne pysyvät täysin paikoillaan, kohottavat ja jäykistävät korviaan ja heiluttavat hitaasti päätään vasemmalta oikealle ikään kuin paikantaakseen puhelun lähteen”, Payne sanoo—mikä viittaa siihen, että ne vastasivat puheluun tai soittivat ja odottivat vastausta.

Paynen ja Poolen Keniasta keräämät tiedot, jotka tosin vihjailevat, eivät vielä todistaneet, että norsut voisivat todella kuulla ja vastata toistensa infraääniin useiden kilometrien etäisyyksillä. Payne ja useat kollegat (Langbauer, Russell Charif, Ferrel Osborn ja Elizabeth Thomas Cornellista sekä Lisa Rapaport Washington Parkin eläintarhasta) lähtivät Etoshan Kansallispuistoon Namibiaan. Siellä he suorittivat langbauerin suunnitteleman ”toistokokeiden” sarjan, jossa tutkittiin etäisyyksiä, joilla norsujen huudot ovat kuultavissa muille norsuille.

näissä kokeissa Payne selittää: ”meillä oli valtava kaiutin, joka pystyi lähettämään äänitteitä infraäänipuheluista. Nostimme sen pakettiauton päälle, ja se oli keinonorsumme.”Kaksi tutkijaa oli sijoitettu pakettiautoon johonkin useista paikoista 1,2-2,0 kilometrin päähän näkötornista, joka oli rakennettu norsujen suosiman vesilätäkön päälle. Kun pakettiautosta lähetettiin ennakkoon nauhoitettuja norsupuheluja, joiden voimakkuus oli puolet voimakkaimpien nauhoitettujen norsupuhelujen voimakkuudesta, Payne ja muut torniin lähetetyt tutkijat—jotka eivät tienneet pakettiauton sijaintia eivätkä lähetysten ajankohtaa—tekivät ääni-ja videotallenteita lähistöllä olleista norsuista.

kun tutkijat vertasivat tallenteitaan norsuista ennen ja heti toistoaikojen jälkeen, he havaitsivat norsujen ilmeisesti reagoivan toistoihin 1.2 ja 2.0 kilometrin päässä ääntelemällä, nostamalla ja levittämällä korviaan ja pysymällä liikkumattomana tässä asennossa ja siirtämällä päätään puolelta toiselle. Kun naaraspuoliset estrus-huudot soitettiin pakettiauton kaiuttimesta, urosnorsujen nähtiin suuntaavan itsensä puhelun suuntaan ja kävelevän vähintään kilometrin kohti kaiuttimen sijaintia.

koska kaiuttimien rajoitukset mahdollistivat sen, että puheluita voitiin soittaa vain puolella voimakkaimpien nauhoitettujen norsujen infraäänien voimakkuudesta, ja koska näillä etäisyyksillä odotettiin vain vähän tai ei lainkaan vaimennusta tällaisille matalataajuisille puheluille, tutkijat arvioivat, että voimakkaimmat infraäänet ovat kuultavissa muille norsuille vähintään 4 kilometrin etäisyydeltä.

toiston kokeista saadut havainnot antoivat lisätukea olettamukselle, että norsut käyttävät infraääntä viestiäkseen ja koordinoidakseen liikkeitään vähintään useiden kilometrien etäisyyksillä. Mutta se, pystyvätkö norsut kommunikoimaan huomattavasti yli 4 kilometrin etäisyyksillä, jäi tuntemattomaksi. Siinä Garstangin ja Laromin työt astuvat kuvaan.

ilmakehän vaikutukset

Garstang oli Virginian yliopistossa kuullut Paynen alustavasta löydöstä norsujen infraäänistä. Meteorologi, jonka tutkimus keskittyy ilmakehään lähellä maanpintaa—jossa suurin osa maaeläinten viestinnästä tapahtuu-Garstang tajusi, että näiden puhelujen välittymistä rajoittaisi lähellä maanpintaa olevan ilman rakenne. ”Erityisesti pitkän kantaman viestintää käyttäville eläimille”, hän sanoo, ” Se, mitä ilmakehä tekee, vaikuttaa paljon siihen, miten onnistuneita tai epäonnistuneita ne ovat pitkien kantamien välisessä viestinnässä.”

Garstang oli mukana monikansallisessa tutkimuksessa, jossa selvitettiin eteläisen Afrikan alailmakehän suuren otsonikerroksen syytä. Tapahtumapaikka, johon Garstangin, Laromin ja muiden oli määrä asentaa meteorologiset laitteensa, oli Laromin mukaan ”smack keskellä Etoshan kansallispuistoa”—puisto, jossa Payne kollegoineen teki toistokokeitaan.

Garstang esitti, että hän ja Larom pyrkivät ajatukseen, että ilmakehän olosuhteet voisivat vaikuttaa siihen levinneisyysalueeseen, jolla norsut voivat kommunikoida. Nämä tutkimukset saivat innoituksensa osittain Garstangin kokemuksesta kasvaa eteläisessä Afrikassa, missä Zuluheimot kutsuivat iltaisin toisiaan pitkillä, matalilla äänensävyillä yli puolentoista kilometrin läpimittaisissa laaksoissa.

vasta paljon myöhemmin Garstang alkoi ymmärtää sääilmiötä, joka mahdollisti tällaisen kaukopuhelun. Hän selittää:” kun kylmä ilma valuu iltaisin noihin laaksoihin, ilma kerrostuu—muodostaa kerroksia—ja nämä kerrokset muodostavat kanavia, joiden avulla ääni välittyy melkoisten etäisyyksien päähän.”Tätä ilmiötä, jossa lähellä maanpintaa oleva viileämmän ilman kerros peittyy lämpimämmän ilman alle, kutsutaan lämpötilan inversioksi. Garstang pohti, voisiko tämä ilmakehän vaikutus voimistaa eläinten kutsujen-erityisesti Afrikan savannien norsujen infraäänien—kaukokulkeutumista.

vaikka tutkijat ovat tutkineet eri ympäristötekijöiden vaikutusta eläinten kutsumusalueeseen, norsujen kutsuminen soveltuu erityisen hyvin tämän kysymyksen tutkimiseen monestakin syystä, Larom ja Garstang sanovat. Ensinnäkin, koska norsujen puhelut ovat äänekkäitä ja matalataajuisia ja koska ne pystyvät välittymään pitkiäkin matkoja missä tahansa olosuhteissa, niitä on luonnostaan helpompi tutkia kuin monia muita puheluita. Ja norsujen Afrikan savannien elinympäristö tarjoaa suhteellisen yksinkertaistetun järjestelmän tällaisia tutkimuksia varten, koska kova, tasainen maasto ja niukka kasvillisuus vaikuttavat vain vähän äänen siirtymiseen—erityisesti matalataajuisiin ääniin. Tämän seurauksena tärkeimmät tekijät, jotka vaikuttavat äänen siirtymiseen lähellä maanpintaa tässä ympäristössä, ovat kutsun voimakkuus ja taajuus, kuulokynnys sekä lämpötila-ja tuuliolosuhteet alailmakehässä.

miten sää vaikuttaa kutsualueeseen

todisteet siitä, että sääolosuhteet, jotka voivat parantaa pitkän kantaman äänensiirtoa, esiintyvät Afrikan savannilla, tulivat Etoshassa 45 päivän ajalta kuivan kauden lopussa kerätyistä tiedoista. Tutkijat mittasivat lämpötilaa ja tuulen nopeutta pitkin päivää ja yötä 1 senttimetrin ja noin 1 500 metrin korkeudella maanpinnasta. Tuulen nopeudessa ja suunnassa oli voimakas vuorokausirytmi, jossa koillisesta tuulee päivällä kovaa ja yöllä kevyttä etelätuulta. Mutta alkuillasta ja aamunkoitteessa, ennen kuin tuulet vaihtoivat suuntaa, oli usein aika vähän tai ei ollenkaan tuulta. Tutkijat havaitsivat myös, että useimpina päivinä maan pinnan lähelle muodostui voimakkaita lämpötilanvaihteluita ennen auringonlaskua ja ne jatkuivat läpi yön auringonnousuun asti. Yöllisiä lämpötilanvaihteluita muodostuu maan ylle useimpiin paikkoihin maapallolla, Garstang sanoo, mutta erityisen voimakkaita ne ovat savannilla kuivan kauden aikana ja kuivina päivinä sadekauden aikana.

käyttäen Richard Raspetin kehittämää tietokoneohjelmaa Mississippin yliopiston National Center for Physical Acoustics-keskuksessa Larom tutki, miten Etoshassa tallennetut vaihtelevat lämpötila-ja tuulennopeusolosuhteet vaikuttaisivat 15 Hz: n ja 30 Hz: n äänien vaimenemiseen etäisyyden funktiona. Larom kirjoitti toisen ohjelman, joka otti lähdöt Raspetin ohjelmasta ja laski ennustetun kutsualueen käyttäen joitakin valistuneita oletuksia elefanttikutsun voimakkuudesta ja kuulokynnyksestä.

tietokonemallinnuksen tulokset osoittivat, että soittoalue illalla on jopa nelinkertainen keskipäivään verrattuna. Kaukokutsun olosuhteet alkavat kohentua dramaattisesti noin tunti ennen auringonlaskua, ja huippuolosuhteet tapahtuvat 1-2 tuntia auringonlaskun jälkeen, jolloin inversio on voimakkain ja tuulet vähäisimpiä. Toisen huippujakson äänen välitykselle ennustetaan koittavan aamunkoitteessa, jolloin tuulet laantuvat jälleen ja lämpötilan inversio, vaikkakin heikentynyt, on edelleen olemassa.

suhteellisen voimakas lämpötilan inversio itse asiassa tehostaa matalataajuisen äänen etenemistä etäisyyden yli niin, että äänen voimakkuus kasvaa yli tietyn alueen lähteestä. Tämä tehostuminen johtuu alemman ilmakerroksen inversion aikana muodostamasta ”äänikanavasta”; kanavointi aiheuttaa äänienergian taittumisen alaspäin sen sijaan, että se haihtuisi ilmassa, mikä nostaa äänitasoja lähellä maanpintaa. Inversiot myös tehostavat äänensiirtoa siten, että maanpinnan lähellä oleva ilmakerros on kitkattomasti ”irti” yllä olevasta ilmasta, Garstang sanoo. Hän sanoo, että” ilma maassa rauhoittuu”, jolloin turbulenssi ja tuulenpuuska vaimentavat ääntä mahdollisimman vähän.

optimaalisissa olosuhteissa mallin mukaan kovimmat infraääniset norsujen huudot-etenkin matalimmilla taajuuksilla—voivat olla kuultavissa muille norsuille vähintään 10 kilometrin etäisyyksillä. Larom ja Garstang käyttivät myös tietokonemallinnusta ennustaakseen, miten heidän Etoshan alailmakehässä mittaamansa vuorokausilämpötila ja tuuliprofiilit vaikuttaisivat kokonaispinta-alaan, jolta tietyn taajuuden ja voimakkuuden puhelu voidaan kuulla. Tuulen vaikutus kutsualueeseen on monimutkainen ja riippuu sekä tuulen nopeudesta että suunnasta. Tutkijat havaitsivat, että kutsuva alue voi laajentua ja supistua jopa 10: llä minä tahansa päivänä, jolloin se ulottuu noin 30 neliökilometristä 300: aan.

mitä se merkitsee elefanteille

kun Garstang ja Larom (yhdessä Etoshan ekologisen instituutin tutkijoiden Raspetin ja Malan Lindequen kanssa) toimittivat ensimmäiset tutkimustuloksensa julkaistavaksi, Payne oli yksi niistä tiedemiehistä, joita pyydettiin tarkistamaan artikkeli. Hänen mielestään heidän työnsä oli niin mielenkiintoista, että hän otti heihin yhteyttä ja ehdotti, että he kokoontuisivat keskustelemaan enemmän seurauksista. Monet biologit, Payne sanoo, ” eivät olleet ajatelleet paljoakaan ilmakehän vaikutusta eläinten käyttäytymiseen, ja tässä oli todisteita siitä, että vaikutus saattaisi olla hyvin voimakas.”

Haven Wiley, yksi monista biologeista, jotka ovat pohtineet näitä vaikutuksia, sanoo, että ”vaikka akustiset insinöörit ja eläinten käyttäytymistieteilijät ovat jo jonkin aikaa tutkineet kysymystä ilmakehän olosuhteiden vaikutuksesta äänen leviämiseen, näiden vaikutusten huolellinen dokumentointi luonnollisissa tilanteissa on silti ollut hyvin tarpeellista.”Wiley, joka tutkii eläinten viestintää ja käyttäytymistä Pohjois–Carolina-Chapel Hillin yliopistossa, sanoo, että Garstangin ja Laromin työ on ”hyvin elegantti demonstraatio, jossa ilmakehän mittauksia on itse asiassa käytetty vahvistamaan ajatuksia, että muuttuvat ilmakehän olosuhteet vaikuttavat äänen etenemiseen.”

Garstangin ja Laromin löydöt tukevat jokseenkin kiistanalaista hypoteesia, jonka mukaan ilmakehän olosuhteet, jotka suosivat kaukoliikennettä tiettyinä vuorokaudenaikoina Afrikan savanneilla ja muilla alueilla, ovat toimineet evolutionaarisen ajan kuluessa valikoivana paineena norsujen ja muiden näillä alueilla elävien lajien käyttäytymiselle. On siis itsestään selvää, soittavatko norsut useammin niihin vuorokaudenaikoihin, jolloin ilmakehän olosuhteet ovat otollisimmat pitkän kantaman äänensiirtoon.

Langbauerin, Paynen ja muiden Zimbabwessa tekemien tutkimusten alustavat tiedot osoittavat, että norsujen huippukutsuaika keskittyy noin kello 17—aikaan, jolloin äänen siirto on ”melko hyvä ja nopeasti paraneva”, mutta ei optimaalinen, Larom sanoo. ”Siinä on hyvä istuvuus, siinä on korrelaatiota, but…it ei ole erinomaista”, hän sanoo. Vähemmän kuin täydellinen korrelaatio viittaa siihen, että muut tekijät todennäköisesti vaikuttavat siihen, milloin ja miksi norsut kutsuvat. Norsut tekevät suurimman osan pitkistä vaelluksistaan päivän loppupuolella ja tapaavat muita norsuja vedenkoloilla meluisissa ryhmissä, mutta kutsumus laantuu pian auringonlaskun jälkeen. Soittaminen auringonlaskun jälkeen herättäisi todennäköisemmin Leijonien huomion, jotka nukkuvat auringonlaskuun asti ja aloittavat metsästyksen pimeän tultua.

vaikka Garstang on samaa mieltä siitä, että kutsumuskäyttäytymiseen vaikuttavat kiistatta muutkin tekijät, hän on vakuuttunut siitä, että ilmakehän vaikutukset ovat merkittävässä roolissa. ”Ilmapiiri määrää ehdottomasti, mitä voi tai ei voi tehdä” kaukoliikenteen suhteen, hän sanoo. Esimerkiksi estrus – naarasnorsu saattaa soittaa jatkuvasti pitkin päivää, mutta ilmasto – olosuhteet ratkaisevat sen, kykeneekö jonkin matkan päässä oleva musth-koiras kuulemaan nuo huudot vai ei. Siksi, hän sanoo, ”siellä tulee vielä olemaan vuorokausivaste puolelta urokset, koska nousee suuruusluokkaa keskipäivästä alkuillasta.”

Payne toteaa, että tulevissa tutkimuksissa tutkijoiden on seurattava paitsi soittamisen ajoitusta myös ”norsujen kuuntelujaksojen” ajoitusta, jotta voidaan määrittää, esiintyykö norsuilla enemmän kuuntelukäyttäytymistä aikoina, jolloin äänen siirto on paras. Tällaisella kuuntelukäyttäytymisellä voi olla osansa siihen, että klaaneihin kuuluvat sukulaisperheet liikkuvat koordinoidusti, minkä Payne kollegoineen havaitsi tutkimuksissaan Zimbabwessa.

Martinin aiempien tutkimusten jatkeena hän, Langbauer, Payne ja muut seurasivat naarasnorsujen liikkeitä ja kutsuja useissa saman kotiseudun jakaneissa perheryhmissä. He havaitsivat, että saman bond-ryhmän norsut (eli norsut, joilla on taipumus olla geneettisesti läheistä sukua) pysyivät muita klaanin norsuja todennäköisemmin kuuloetäisyydellä toisistaan. ”Emme löytäneet mitään todisteita ilmeisistä puheluista, jotka olisivat ilmoittaneet esimerkiksi, että norsu aikoo nyt kääntyä pohjoiseen”, Payne sanoo. ”Mutta havaitsimme laumojen välillä koordinoituja liikkeitä, ja epäilemme, että ne voitaisiin koordinoida yksinkertaisesti kuuntelemalla toistemme puheluita etäältä, eivätkä he koskaan päästäisi toisiaan täysin kuuloetäisyyden ulkopuolelle.”

kuivan kauden aikana on mielenkiintoista huomata, että norsuperheiden pitäisi pystyä koordinoimaan liikkeitään pidemmillä matkoilla, koska voimakkaiden yöllisten lämpötilainversioiden muodostumisen odotetaan maksimoivan kutsualueen. Kuivalla säällä perheet voisivat siten pitää enemmän etäisyyttä toisiinsa ja pysytellä yhä kuuloetäisyydellä, mikä vähentäisi kilpailua resursseista aikana, jolloin resurssit ovat vähissä.

vaikutukset muihin eläimiin

norsut eivät ole ainoita lajeja, joiden käyttäytymiseen ilmakehän olosuhteet voivat vaikuttaa. Myöskään yöllisten lämpötilanvaihtelujen mahdollisuus lisätä äänten kulkuetäisyyttä ei rajoitu Afrikan savanneille tai matalataajuisille äänille.

Afrikan savanneilla elävät Leijonat mölyävät enimmäkseen auringonlaskun ja auringonnousun välillä, ja joidenkin kenttätietojen mukaan leijonat kutsuvat huippuja aamunkoitteessa ja iltahämärässä. Leijonien öisen karjumisen uskotaan osallistuvan osaltaan reviirien perustamiseen ja ylläpitämiseen. Olisi siksi edullista, että pystyisimme kutsumaan pidemmältä etäisyydeltä, kuten se olisi niille monille lintulajeille, jotka ovat tunnettuja aamu-ja iltahämäristään. ”Olisi järkevämpää sanoa ’minun, minun, minun—Tämä alue on minun’ aikana, jolloin joku tulee kuulemaan sinut useiden satojen metrien päässä kuin silloin, kun hän saattaa kuulla sinut vain sadan metrin päässä”, Larom sanoo.

tutkijat panevat merkille, että Leijonien tavoin muutkin hyvin reviiritietoiset eläimet, kuten kojootit ja sudet, tekevät suurimman osan kutsumisestaan yöllä ja osoittavat voimakasta aamu-ja iltahuippua, mikä on sopusoinnussa sen hypoteesin kanssa, että ilmakehän olosuhteet saattavat vaikuttaa niiden kutsumuskäyttäytymiseen. Ja Purduen yliopistossa työskentelevän Peter Waserin työ osoittaa, että trooppisten metsien latvustoapinat ääntelevät suurimman osan pitkän matkan äänestään muutamina tunteina auringonnousun jälkeen, jolloin suotuisan lämpötilagradientin ääni välittyy todennäköisimmin latvuston yläpuolella.

myös monet sammakot ja hyönteiset ovat yleensä äänekkäämpiä aamunkoitteessa ja iltahämärässä, ja näilläkin lajeilla ilmakehän tekijät voivat osaltaan vaikuttaa käyttäytymiseen. Moira Van Staaden ja Heiner Römer Grazin Karl-Franzens-yliopistosta, Itävallasta, osoittivat, että urospuolisten rakkosirkkojen seksuaalisten signaalien kutsualue eteläisessä Afrikassa—joiden huomattavat yölliset puhelut ovat kuultavissa ihmisille useiden kilometrien ajan—laajenee dramaattisesti yöllä.

palasten kokoaminen

Payne, Garstang, Larom ja heidän yhteistyökumppaninsa suunnittelevat tulevia kenttätutkimuksia norsujen viestinnästä, joiden he toivovat yhdistävän Afrikan savannin ilmakehän tietokonemallinnuksesta saadut tiedot norsujen ja muiden eläinten todellisiin käytös-ja kommunikaatiomalleihin tässä elinympäristössä. Garstang sanookin, että ”kukaan ei ole todellisuudessa osoittanut kentällä, että norsut – – pystyisivät kommunikoimaan yli 10 kilometrin etäisyyksillä”, kuten tietokonemallinnus antoi ymmärtää. Tutkijoiden on yksiselitteisesti todettava, että norsut voivat projisoida, kuulla ja vastata puheluihin noiden kantamien yli, hän sanoo.

National Geographic Societyn myöntämän apurahan turvin Garstang aikoo palata Namibiaan joskus tänä vuonna tekemään pilottiprojektin, jossa hän kerää alustavia kenttätietoja tukemaan ehdotusta laajemmasta tutkimuksesta. Hän toivoo voivansa vahvistaa varmemmin, että on olemassa vuorokausivaihtelu, ei vain norsujen vaan myös muiden eläinten, jotka käyttävät ääniä matalammalla taajuusalueella. Hän selvittää myös, vastaako tämän syklin ajoitus ilmakehän olosuhteita, jotka suosivat pitkän matkan viestintää.

tutkijat toivovat, että heidän saamansa tieto eläinten kutsumisesta auttaa lopulta suojelutyössä. Esimerkiksi Payne ja Larom toteavat, että olisi mahdollista kehittää järjestelmä metsänorsujen (Loxodonta africana cyclous) akustiseen sensurointiin. Tästä nopeasti katoavasta alalajista tiedetään vain vähän, ja eläimiä on vaikea laskea niiden metsäisessä elinympäristössä. (Nykyiset menetelmät perustuvat epäsuoriin lähestymistapoihin, kuten lantamääriin.) Savanninorsujen alustavat tutkimukset, joissa eläimiä voidaan seurata sekä näön että äänen avulla, saattavat antaa tutkijoille mahdollisuuden kehittää menetelmiä, joilla puheluiden määrä ja laji voidaan suhteuttaa norsujen populaatiorakenteeseen ja lisääntymisterveyteen.

”jos meidän on suojeltava lajeja, meidän on tiedettävä, millä alueella ne ovat”, Garstang toteaa. Hän uskoo, että kyky laskea nopeasti eläimen suurin kutsuma-alue mahdollistaa sen, että biologit saavat kohtuullisen ensimmäisen arvion eläimen reviirin koosta. Käyttämällä kolmea tekijää, hän sanoo, ”optimaalinen sääolosuhteet, kynnys kuulo, ja äänekkyys puhelun, voit determine…an alue, jonka kyseinen eläin voi ”ensonifioida”.”Se alue, hän uskoo, ”vastaa sen reviiriä lähellä likiarvoa … oli se sitten liikkuva alue, kuten norsu, tai staattisempi alue, kuten leijona.”Vaikka Larom ja Payne tunnustavat, miten tärkeä rooli ilmakehän vaikutuksilla voi olla, he uskovat, että monet muut tekijät vaikeuttavat eläinten käyttäytymistä kotiseudulla.

on selvää, että Paynen ensimmäinen havainto norsujen infraääniviestinnästä ja sitä seurannut Laromin, Garstangin ja muiden työ ovat viitoittaneet tietä eläinten viestinnän, käyttäytymisen ja evoluution ymmärtämiselle ja tarjonneet uusia tapoja tarkastella näitä kysymyksiä. ”Kun on keksinyt aivan uuden keinon hahmottaa maailmaa”, Larom sanoo, ” kysymys siitä, mitä siellä on hahmotettavaa, nousee keskeiseksi ja mahdollisuudet löytämiseen ovat valtavat.”