Marsvins akustiske verdensbillede er tilsyneladende større, end vi troede

Marsvin og andre tandhvaler navigerer og jager ved at udsende klik og lytte efter ekkoer – de ekkolokaliserer.

Når marsvin jager småfisk, justerer de deres udsendte klik både i lydstyrke og klikrate i takt med, at de kommer nærmere og nærmere byttet: Når afstanden til byttet bliver mindre, sænkes klikkenes lydstyrke, og klikkene produceres hurtigere efter hinanden – et mønster man også finder hos både delfiner og flagermus.

Man har derfor længe studeret tandhvaler ud fra en antagelse om, at ekkolokaliseringsadfærden primært er koblet op på afstanden til det bytte eller den genstand, som dyrene er i gang med at undersøge.

Et nyt dansk studie med trænede marsvin, som jeg har stået i spidsen for, viser dog, at både lydstyrke og klikrate i høj grad også påvirkes af det miljø, som dyrene befinder sig i.

Det betyder, at marsvin ikke blot forholder sig til den ene genstand, de undersøger eller jagter, men at også hele det omkringværende miljø samtidig undersøges og dermed bliver en del af dyrenes akustiske verdensbillede.

I denne artikel vil jeg uddybe, hvordan vi har fundet frem til dette ved at studere de fynske marsvin Sif og Freja i nye omgivelser.

Men først lidt om, hvad ekkolokalisering overhovedet betyder, og hvordan marsvinene bruger den.

Ekkolokalisering: en aktiv sans

Hvaler er pattedyr som os selv, men lever størstedelen af deres liv under betingelser, hvor vi selv ville drukne eller dø af kulde. De har gode øjne, men meget af tiden finder de vej og fanger deres føde i komplet mørke.

Alt det løser de uden problemer, da de har et unikt sansesystem, som vi dog kan have svært ved at forholde os til.

Hvordan tandhvaler rent faktisk oplever deres omgivelser, når de ekkolokaliserer, er stadig lidt af en gåde – faktisk var det først i 1961, vi overhovedet blev klar over, at delfiner og andre tandhvaler sanser verden via ekkolokalisering (også kaldet biosonar).

Tandhvalernes biosonar adskiller sig markant fra vores egne sansesystemer, idet dyrene selv producerer de signaler, som omgivelserne undersøges med.

Biosonar siges at være et aktivt sansesystem, hvorimod vores syns- og høresans er passive sansesystemer, hvor information om omgivelserne kun er muligt ved at opfange lys- og lydenergi, der findes i omgivelserne.

LÆS OGSÅ: Hjælp forskerne: Hvor er marsvinene?

Klik, klik, klik… haps!

Da tandhvalerne selv producer de klik, som de ekkolokaliserer med, kan de selv aktivt justere på for eksempel hvor kraftige klik, der produceres, og hvor hurtigt efter hinanden klikkene udsendes.

Dermed ændrer de dels på rækkevidden af deres sonarsystem (kraftigere klik gør det muligt at detektere genstande længere væk), og på hvor ofte de modtager ny information om omgivelserne (hurtigere klikrate er lig højere opdateringsfrekvens).

Hvalerne klikker dog ikke hele tiden så kraftigt og så hurtigt, de kan, for på den måde at få en lang sonarrækkevidde og høj opdateringsfrekvens: Dyrene venter normalt med at udsende et nyt klik, indtil ekkoerne fra det, de undersøger, er vendt tilbage.

Eksempelvis vil et marsvin, der jager småfisk, typisk udsende omkring 20 relativt kraftige klik per sekund, mens dyret søger efter og finder et bytte.

I takt med at marsvinet nærmer sig byttet, klikkes der gradvist hurtigere og med svagere klik, og når marsvinet er indenfor en halv til en hel meter fra fisken, skruer det pludseligt helt op for klikraten, der stiger til cirka 500 klik per sekund.

Desuden justerer marsvinene også på bredden af den lydkegle, der udsendes (det kan du læse mere om i Videnskab.dk-artiklen 'Marsvin bruger 'lommelygte'-teknologi til at jage').

(GIF: Malene Thyssen)

Hvor meget 'ser' marsvin, når de ekkolokaliserer?

Den tætte sammenhæng mellem afstanden til det, der undersøges, og den lydstyrke og klikrate, hvalerne ekkolokaliserer med, er observeret både for tandhvaler, der jager i det fri og i en lang række studier på trænede dyr i fangenskab.

Meget tyder altså på, at hvalerne i høj grad fokuserer på den strøm af ekkoer, der kommer fra byttet. Derfor har man i mange studier antaget, at man ud fra viden om dyrenes klikrate og lydstyrke kan komme med et kvalificeret bud på afstanden til det, som dyrene er i gang med at undersøge.

Men ud over ekkoerne fra selve byttet kommer der også ekkoer tilbage fra alt det andet, der måtte være i omgivelserne, og de ekkoer skal hvalerne på en eller anden måde også forholde sig til eller alternativt ignorere.

Men hvordan studerer man lige, om hvalerne kan bruge biosonar til at holde fokus på mere end én ting af gangen, når de ekkolokaliserer?

Det spørgsmål satte jeg og min kollega Peter Teglberg Madsen (også fra Aarhus Universitet) os for at undersøge.

LÆS OGSÅ: Marsvin flygter fra skibsstøjen i de danske farvande

Sif og Frejas nye hjem

For to år siden blev marsvinebassinet på Fjord&Bælt i Kerteminde Havn renoveret, og mens det stod på blev de to marsvin, Sif og Freja, flyttet til et stort, men lavvandet bassin på land.

Marsvinenes normale bassin i Kerteminde Havn er cirka tre meter dybt og giver marsvinene naturlige forhold med tidevand, vilde fisk, der svømmer ind og ud af bassinet, og dyr og planter på sandbunden.

Det midlertidige bassin derimod var et noget anderledes miljø for dyrene med en vanddybde på godt én meter og med bund og sider af plastik, hvilket gør, at dyrenes ekkolokaliseringsklik og alle andre lyde reflekteres frem og tilbage (dvs. det giver genklang).

Sif og Freja blev trænet til at løse præcis den samme opgave i de to forskellige bassiner. De blev trænet til at få bløde sugekopper sat over øjnene, så de ikke kunne se, mens de løste opgaven, samtidig med at de bar en lille lydoptager på ryggen.

Dyrenes opgave var så at svømme ca. otte meter hen til en anden lydoptager, som de skulle sætte næsen på. Ved at finde alle klikkene optaget på de to lydoptagere og ved præcist at synkronisere optagelserne, kunne vi udregne tidsforskellen mellem, hvornår hvert enkelt klik blev optaget på henholdsvis den ene eller den anden lydoptager.

Da lyd bevæger sig 1.500 m/s under vand, kunne tidsforskellene omsættes til en afstand mellem marsvinene og målet.

Dermed kunne vi sammenholde afstanden til målet med de lydstyrker og klikrater, som marsvinene ekkolokaliserede med undervejs.

Marsvinets biosonarjusteringer afhænger af omgivelserne

Vores studie viste kort fortalt, at i det relativt åbne bassin i Kerteminde Havn udsendte marsvinene klik med væsentligt højere lydstyrke og med væsentligt længere tidsrum mellem hvert klik end i bassinet på land.

I det midlertidige bassin, hvor målet stort set var det eneste, der var at undersøge i bassinet, justerede marsvinene gradvist både lydstyrke og klikrate i forhold til afstanden hen til målet under hele svømmeturen.

I marsvinenes normale bassin, derimod, var det kun de sidste to meter hen imod målet, hvor der var en klar sammenhæng mellem afstand, lydstyrke og klikrate.

Studiets samlede resultater tyder på, at marsvinene ud over at navigere efter målet, også danner sig et indtryk af hele havnebassinet – også de ting og strukturer, der ligger langt bag målet.

I det midlertidige bassin justerede marsvinene i højere grad i forhold til afstanden til målet og tilpassede tilsyneladende deres ekkolokaliseringsklik så genklangen fra omgivelserne blev mindsket.

Studiet viser altså, at for den samme opgave med at finde den samme genstand over den samme svømmeafstand i to forskellige miljøer, bruger marsvin vidt forskellige biosonarstrategier.

Tilpasninger er vigtige i et miljø i forandring

Den nye viden udvider vores forståelse af fleksibiliteten i tandhvalers biosonaradfærd. Marsvinestudiet understreger, at tandhvaler har evnen til hurtigt at tilpasse deres måde at undersøge omgivelserne på til det konkrete miljø, som dyrene befinder sig i.

Tandhvaler er evolutionært en meget succesfuld dyregruppe, der har tilpasset sig livet i samtlige verdenshave fra isfyldte til tropiske farvande og fra dybhavet til kystnære miljøer og endda visse flodsystemer.

Deres aktive sansesystem har uden tvivl hjulpet dem godt på vej.

Tandhvaler får bestemt også brug for at tilpasse sig i fremtiden, da menneskelige aktiviteter som skibstrafik og udvinding af råstoffer forårsager en markant øgning af baggrundsstøjen i havmiljøet – især i kystnære omgivelser med tæt skibstrafik, som vore hjemlige farvande, hvor marsvinet lever.

En øget baggrundsstøj gør det sværere for marsvinet at høre svage ekkoer fra eksempelvis små fisk, og selv med en fleksibel biosonar risikerer marsvinene at overse potentielle byttedyr.

LÆS OGSÅ: Lyserøde floddelfiner har skruet ned for lyden​

Danske marsvinestudier er vigtige for verdens hvalforskning

Hvor meget støj, der skal til, før marsvinene reelt kommer i problemer, og hvordan deres ekkolokaliserings- og høresans faktisk påvirkes af støj, er spørgsmål, vi stadig mangler at blive klogere på, hvis vi både vil udnytte havmiljøet og samtidig beskytte den lille fascinerende hval i fremtiden.

Hvert nyt studie tilføjer en lille brik i puslespillet om marsvinets biosonar og spændende levevis. Derfor er det også vigtigt, at vi i Danmark fortsat kan studere den lille hval i fangenskab, da kontrollerede studier på trænede dyr giver et mere detaljeret og helt andet indblik, end man får ved at observere dyr i det fri.

Især i udlandet stiger modstanden mod at holde hvaler i fangenskab, men i Danmark lever de trænede marsvin under gode forhold, hvilket dyreetisk er det eneste forsvarlige, men også en grundlæggende forudsætning for en høj kvalitet af de data, forskerne indsamler.

De trænede marsvin på Fjord&Bælt i Kerteminde er derfor en vigtig nøgle til at forstå og beskytte de tusindvis af marsvin, der lige nu bruger deres biosonar til at finde vej og jage fisk i vores danske farvande.

LÆS OGSÅ: Hvaler kan også få dykkersyge – derfor skal de ikke forstyrres​

LÆS OGSÅ: Marsvin er fantastisk dygtige jægere - men de er sårbare