1
Așa susține autorul principal al unui nou studiu care arată că răcnetele puternice, de joasă frecvență, ale leilor și tigrilor sunt predeterminate de proprietățile fizice ale țesutului faldurilor vocale – și anume, capacitatea de a se întinde și de a se forfeca – și nu de impulsurile nervoase din creier.
„Răcnetul este similar cu ceea ce sună un bebeluș atunci când plânge”, spune specialistul în logopedie Ingo Titze, director executiv al Centrului Național pentru Voce și Vorbire, care este administrat de Universitatea din Utah. „Într-un fel, leul este o replică mare a unui bebeluș care plânge, tare și zgomotos, dar cu o tonalitate foarte joasă.”
Studiul faldurilor vocale ale leului și tigrului și a modului în care acestea produc răgetul – vocalizări folosite de marile feline pentru a-și revendica teritoriul – a fost stabilit pentru publicare pe 2 noiembrie, în jurnalul online PLoS ONE al Bibliotecii Publice de Știință.
Deși comparația nu a făcut parte din studiu, Titze spune că un bebeluș „plânge pentru ca oamenii să vină să îl ajute. Leul folosește un sunet similar pentru a atrage atenția, dar în principal pentru a spune: „Sunt aici, acesta este teritoriul meu, pleacă de aici.””
„În ambele cazuri, auzim sunete puternice, răzlețe, care atrag urechile oamenilor. Când un copil plânge, sunetul nu este frumos. Sunetul este practic dur. Vibrația nu este regulată.”
Același lucru este valabil și pentru răgetul leilor și tigrilor și, la fel ca și în cazul bebelușilor, faldurile lor vocale (numite în mod obișnuit corzi vocale) sunt „foarte libere și asemănătoare unui gel” și vibrează neregulat pentru a face ca răgetul să sune aspru, spune Titze. Principala diferență: Bebelușii plâng la o frecvență înaltă, în timp ce pisicile mari au un răget de frecvență joasă.
Frecvența de răcnet dictată de structura pliurilor vocale
Descoperirea cheie a noului studiu este că leii și tigrii pot răcni puternic și profund deoarece pliurile lor vocale au o formă plată, pătrată și pot rezista la întinderi și forfecări puternice. Acest lucru contrazice o teorie conform căreia leii răcnesc adânc pentru că faldurile vocale sunt îngreunate de grăsime.
În schimb, grăsimea ajută la conferirea formei pătrate a faldurilor vocale, acolo unde acestea ies în evidență în căile respiratorii, spre deosebire de faldurile vocale triunghiulare de la majoritatea speciilor. Grăsimea poate, de asemenea, să amortizeze faldurile vocale și să ofere material de reparare atunci când acestea sunt deteriorate, spun cercetătorii.
„Am încercat să corectăm o presupunere anterioară conform căreia leii și tigrii răcnesc la frecvențe fundamentale joase deoarece au faldurile vocale uriașe”, spune coautorul studiului, Tobias Riede, profesor asistent de cercetare în biologie la Universitatea din Utah și cercetător asociat la Centrul Național pentru Voce și Vorbire.
„Este adevărat că au falduri vocale mari, dar forma și proprietățile viscoelastice fac ca urletele să fie atât de puternice și profunde”, spune el.
Riede spune că oamenii de știință „și-au propus să afle relația dintre structura faldurilor vocale și modul în care acestea funcționează pentru a produce urletul la lei și tigri. Am testat dacă proprietățile mecanice ale faldurilor vocale ne-au permis să facem predicții cu privire la sunet.”
Au reușit. Măsurătorile rezistenței faldurilor vocale la întindere și forfecare le-au permis cercetătorilor să prezică cu exactitate intervalele de „frecvențe fundamentale” la care se știe că leii și tigrii răcnesc, precum și presiunile pulmonare necesare pentru a produce aceste răcnete.
Titze și Riede au realizat cercetarea împreună cu primul autor, Sarah Klemuk, profesor asistent adjunct de științe ale comunicării la Universitatea din Iowa; și Edward Walsh, director de fiziologie auditivă la Boys Town National Research Hospital din Omaha, Neb. Titze face parte din corpul profesoral al Universității din Iowa și al Universității din Utah, unde este profesor de cercetare în otolaringologie și chimie medicală. Cercetarea a fost finanțată de National Institutes of Health și National Science Foundation.
„Studiem o mulțime de animale – cerbi, elani, câini și pisici”, spune Riede. „Leii și tigrii sunt doar exemple interesante pentru vocalizarea foarte puternică și de frecvență joasă.”
Aceste studii au un aspect practic. „Dacă înțelegeți cum sunt structurate faldurile vocale și ce efecte are această structură asupra producției vocale, atunci ar putea ajuta medicii să ia decizii cu privire la modul în care să reconstruiască țesutul afectat al faldurilor vocale” la persoane precum pacienții cu cancer, cântăreții, profesorii, antrenorii și sergenții de instrucție, spune el.
Vocile marilor pisici
Noul studiu a analizat faldurile vocale din interiorul laringelui, cunoscut în mod obișnuit sub numele de cutie vocală. Laringele au fost extirpate de la trei lei și trei tigri eutanasiați din motive umanitare din cauza unei boli avansate la grădina zoologică Henry Doorly din Omaha. Aceștia aveau între 15 și 22,4 ani la momentul morții. Cei trei lei erau femele. Tigrii erau femele de tigru de Sumatra și de Bengal și un mascul de tigru Amur (siberian).
Vocalizarea este complexă și implică factori care nu au fost incluși în noul studiu al corzilor vocale: cum este împins aerul din plămâni, cum rezonează sunetul în tractul vocal, cum se mișcă limba și maxilarul și mișcarea mușchilor și cartilajelor laringelui.
Studiul a inclus examinări ale țesutului pliurilor vocale, care este un țesut conjunctiv moale sub formă de elastină, colagen, un lubrifiant cunoscut sub numele de hialuronan și grăsime.
Leii și tigrii au pliuri vocale mari: aproximativ 1 inch înălțime de sus în jos, 1 inch grosime de la o parte la alta și 1,5 inch lungime de la față la spate. Acestea ies din laringe și intră în căile respiratorii chiar deasupra traheei, formând o formă triunghiulară de fiecare parte a căilor respiratorii la majoritatea speciilor, dar o formă pătrată la lei și tigri.
Științii știau deja că leii și tigrii au o cantitate semnificativă de grăsime în interiorul faldurilor vocale. Noul studiu a arătat că, la pisicile mari, această grăsime este localizată adânc în interiorul ligamentului pliurilor vocale și ajută la a da pliurilor forma lor aplatizată, pătrată.
Această formă „face ca țesutul să răspundă mai ușor la fluxul de aer care trece”, permițând răcnete mai puternice la o presiune pulmonară mai mică, spune Riede.
Când aerul trece pe lângă pliurile vocale pentru a produce un sunet, pliurile vibrează dintr-o parte în alta și în sus și în jos, întinzând și forfecând pliurile – proprietăți testate de cercetători.
În primul rând, ei au atașat faldurile vocale de leu și de tigru la pârghii care au măsurat forța și distanța pe măsură ce țesutul era întins „ca și corzile chitarei”, spune Riede.
În continuare, cercetătorii au pus mici discuri circulare de țesut al faldurilor vocale între plăci și au răsucit o placă cu câteva grade, încet și repede, în timp ce măsurau forța necesară pentru a face acest lucru. Acest lucru arată cât de bine rezistă materialul la forfecare în timpul răcnetului.
Cercetătorii au folosit apoi aceste măsurători ale tensiunii și rezistenței la forfecare a faldurilor vocale ale pisicilor mari pentru a prezice presiunile pulmonare și intervalul de „frecvențe fundamentale” la care animalele răcnesc – intervalul de viteze la care faldurile vocale sunt capabile să vibreze.
Ei au ajuns la 10 până la 430 hertzi, sau cicluri pe secundă, ceea ce este în concordanță cu frecvențele de răget cunoscute de 40 până la 200 hertzi la lei și 83 până la 246 hertzi la tigri, spune Riede. Bărbații vorbesc la o frecvență de 100 până la 120 de hertzi, iar femeile la o frecvență mai mare, de 200 până la 250 de hertzi, dar pisicile mari sunt mult mai zgomotoase pentru că transformă mai eficient presiunea plămânilor în energie acustică.
Este logic că frecvența leilor și a tigrilor atunci când răcnesc este o funcție a proprietăților mecanice ale faldurilor lor vocale, nu a masei sau a greutății. La urma urmei, elanii au falduri vocale de dimensiuni similare, dar au o goarnă cu tonuri înalte și nu un răget scăzut, spune Titze.
„Este o confirmare a faptului că frecvențele de fonație sunt descrise de proprietățile mecanice ale faldurilor vocale și nu de impulsurile nervoase din creier”, adaugă el.
Un răget de leu sau de tigru poate atinge 114 decibeli pentru cineva aflat la câțiva metri distanță, ceea ce „este de aproximativ 25 de ori mai tare decât o mașină de tuns iarba cu gazon”, spune Titze. Iar răcnetele nu sunt emise pe rând; în schimb, leii răcnesc de aproximativ 50 de ori în reprize de 90 de secunde.
„Ei răcnesc cu un sunet care este înfricoșător pentru oameni, deoarece are această calitate aspră și brută”, spune Titze. „Leii și tigrii sunt considerați regii fiarelor, în parte din cauza răgetului lor. Imaginați-vă dacă ar cânta melodii frumoase și ar fi melodii de frecvență foarte joasă. Cui i-ar fi frică de asta?”
.