1
Tak tvrdí vedoucí autor nové studie, která ukazuje, že hlasitý, nízkofrekvenční řev lvů a tygrů je předurčen fyzikálními vlastnostmi tkáně hlasivek – konkrétně schopností roztažení a střihu – a nikoli nervovými impulsy z mozku.
„Řev je podobný tomu, jak zní dítě, když pláče,“ říká logoped Ingo Titze, výkonný ředitel Národního centra pro hlas a řeč, které spravuje Univerzita v Utahu. „V některých ohledech je lev velkou replikou plačícího dítěte, hlasitou a hlučnou, ale s velmi nízkou výškou tónu.“
Studie hlasových záhybů lvů a tygrů a toho, jak vytvářejí řev – vokalizaci, kterou velké kočky používají, aby si nárokovaly své teritorium – měla být publikována 2. listopadu v internetovém časopise PLoS ONE, který vydává Public Library of Science.
Ačkoli toto srovnání nebylo součástí studie, Titze říká, že dítě „pláče, aby mu lidé přišli na pomoc. Lev používá podobný zvuk k upoutání pozornosti, ale hlavně proto, aby řekl: ‚Jsem tady, tohle je moje území, vypadni odsud‘.“
„V obou případech slyšíme hlasité, skřípavé zvuky, které lidi chytají za uši. Když pláče dítě, není to pěkný zvuk. Ten zvuk je v podstatě drsný. Vibrace nejsou pravidelné.“
To samé platí pro řev lvů a tygrů a stejně jako u miminek jsou jejich hlasivkové záhyby (běžně nazývané hlasivky) „velmi volné a gelové“ a vibrují nepravidelně, takže řev zní drsně, říká Titze. Hlavní rozdíl:
Frekvence řevu je dána strukturou hlasivkových záhybů
Klíčovým zjištěním nové studie je, že lvi a tygři mohou řvát hlasitě a hluboce, protože jejich hlasivkové záhyby mají plochý, čtvercový tvar a vydrží silné natažení a střih. To je v rozporu s teorií, že lvi řvou hluboce proto, že hlasivkové záhyby jsou zatíženy tukem.
Tuk naopak pomáhá hlasivkovým záhybům dát jejich čtvercový tvar v místě, kde vyčnívají do dýchacích cest, na rozdíl od trojúhelníkových hlasivkových záhybů u většiny druhů. Podle vědců může tuk také tlumit hlasové záhyby a poskytovat materiál pro jejich opravu při poškození.
„Snažili jsme se opravit dřívější předpoklad, že lvi a tygři řvou na nízkých základních frekvencích, protože mají obrovské hlasové záhyby,“ říká spoluautor studie Tobias Riede, odborný asistent biologie na Utažské univerzitě a výzkumný pracovník Národního centra pro hlas a řeč.
„Je pravda, že mají velké hlasové záhyby, ale díky jejich tvaru a viskoelastickým vlastnostem je řev tak hlasitý a hluboký.“
Riede říká, že se vědci „rozhodli zjistit vztah mezi strukturou hlasových záhybů a tím, jak fungují při vytváření řevu u lvů a tygrů. Zkoušeli jsme, zda nám mechanické vlastnosti hlasivkových záhybů umožňují předpovídat, jak bude zvuk znít.“
To se jim podařilo. Měření odolnosti hlasivek vůči natahování a střihu umožnilo vědcům přesně předpovědět rozsahy „základních frekvencí“, při kterých lvi a tygři řvou, a tlak v plicích potřebný k vytvoření tohoto řevu.
Titze a Riede prováděli výzkum společně s první autorkou Sarah Klemuk, docentkou komunikačních věd na Iowské univerzitě; a Edwardem Walshem, ředitelem fyziologie sluchu v Boys Town National Research Hospital v Omaze ve státě Neb. Titze působí na fakultě University of Iowa a University of Utah, kde je výzkumným profesorem otolaryngologie a lékařské chemie. Výzkum byl financován Národními ústavy zdraví a Národní vědeckou nadací.
„Studujeme spoustu zvířat – jeleny, losy, psy a kočky,“ říká Riede. „Lvi a tygři jsou právě zajímavými příklady velmi hlasité a nízkofrekvenční vokalizace.“
Tyto studie mají i praktický aspekt. „Pokud pochopíte, jak jsou hlasové záhyby strukturovány a jaký vliv má tato struktura na produkci hlasu, mohlo by to podle něj pomoci lékařům při rozhodování o tom, jak rekonstruovat poškozenou tkáň hlasivek“ u lidí, jako jsou pacienti s rakovinou, zpěváci, učitelé, trenéři a cvičitelé.
Hlasy velkých koček
Nová studie analyzovala hlasové záhyby zevnitř hrtanu, obecně známého jako hlasivky. Hrtany byly vyříznuty třem lvům a třem tygrům, kteří byli z humánních důvodů utraceni kvůli pokročilému onemocnění v Zoo Henry Doorly v Omaze. V době smrti jim bylo od 15 do 22,4 roku. Tři lvi byli samice. U tygrů se jednalo o samice tygra sumaterského a bengálského a samce tygra amurského (sibiřského).
Vokalizace je složitá a zahrnuje faktory, které nebyly zahrnuty do nové studie hlasivek: jak je vzduch vytlačován z plic, jak zvuk rezonuje v hlasovém ústrojí, jak se pohybuje jazyk a čelist a pohyb svalů a chrupavek hrtanu.
Studie zahrnovala vyšetření tkáně hlasivek, což je měkká pojivová tkáň v podobě elastinu, kolagenu, maziva známého jako hyaluronan a tuku.
Lvi a tygři mají velké hlasivky: asi 1 palec vysoké shora dolů, 1 palec tlusté ze strany na stranu a 1,5 palce dlouhé zepředu dozadu. Vyčnívají z hrtanu do dýchacích cest těsně nad průdušnicí a u většiny druhů tvoří trojúhelníkový tvar na každé straně dýchacích cest, u lvů a tygrů však mají tvar čtverce.
Vědci již věděli, že lvi a tygři mají v hlasivkách značné množství tuku. Nová studie ukázala, že u velkých koček se tento tuk nachází hluboko ve vazivu hlasivek a pomáhá jim dát zploštělý, čtvercový tvar.
Tento tvar „usnadňuje tkáni reagovat na procházející proud vzduchu“, což umožňuje hlasitější řev při menším tlaku na plíce, říká Riede.
Když vzduch prochází kolem hlasivek a vydává zvuk, záhyby vibrují ze strany na stranu a nahoru a dolů, čímž se záhyby roztahují a stříhají – tyto vlastnosti vědci testovali.
Nejprve připojili hlasivkové záhyby lva a tygra k pákám, které měřily sílu a vzdálenost, jak se tkáň napínala „jako struny kytary“, říká Riede.
Poté vědci vložili malé kruhové disky tkáně hlasivek mezi desky a pomalu a rychle otáčeli jednou deskou o několik stupňů, přičemž měřili sílu, která k tomu byla potřeba. To ukázalo, jak dobře materiál odolává střihu při řevu.
Vědci pak tato měření tahu a smykové síly hlasivek velkých koček použili k předpovědi plicních tlaků a rozsahu „základních frekvencí“, při kterých zvířata řvou – rozsahu rychlostí, při kterých jsou hlasivky schopny vibrovat.
Dospěli k hodnotám 10 až 430 hertzů neboli cyklů za sekundu, což odpovídá známým frekvencím řevu 40 až 200 hertzů u lvů a 83 až 246 hertzů u tygrů, říká Riede. Muži mluví s frekvencí 100 až 120 hertzů a ženy s vyšší frekvencí 200 až 250 hertzů, ale velké kočky jsou mnohem hlasitější, protože účinněji přeměňují tlak v plicích na akustickou energii.
Dává smysl, že frekvence lvů a tygrů při řevu je funkcí mechanických vlastností jejich hlasivek, nikoliv hmotnosti nebo váhy. Koneckonců losi mají podobně velké hlasivkové záhyby, a přesto se u nich ozývá vysokofrekvenční troubení, nikoliv nízký řev, říká Titze.
„Je to potvrzení toho, že frekvence fonace jsou popsány mechanickými vlastnostmi hlasivkových záhybů, a nikoliv nervovými impulsy z mozku,“ dodává.
Lví nebo tygří řev může pro člověka stojícího několik metrů daleko dosáhnout 114 decibelů, což „je asi 25krát hlasitější než plynová sekačka na trávu“, říká Titze. A lvi neřvou po jednom, ale zhruba padesátkrát v devadesátivteřinových intervalech.
„Řvou zvukem, který lidi děsí, protože je drsný a syrový,“ říká Titze. „Lvi a tygři jsou považováni za krále šelem, částečně i kvůli svému řevu. Představte si, že by zpívali krásné melodie a byly by to melodie s velmi nízkou frekvencí. Kdo by se toho bál?“
.