O dokonalosti zvířecích smyslů (4): Echolokace

Živočichové, kteří se ve svém životě téměř výlučně spoléhají na sluch, jsou netopýři. Lze dokonce říct, že tito savci vidí svět kolem sebe svýma ušima, ty jim zajišťují orientaci v prostoru, ale i lov potravy.

Ústním otvorem nebo i nosem vydávají tóny o vysoké frekvenci až 100 000 Hz. Sluchem, ale i lebečními kostmi zachycují odražené vlny od objektů a díky této echolokaci jsou schopni registrovat nejen letící hmyz, ale vyhnout se i překážkám a nalézt v jeskyních i desetiny milimetrů široké štěrbiny, kde se mohou zavěsit. Při frekvenci 103 Hz mají vlny jejich sonaru délku jen 3 milimetry a díky tomu snadno vyhledají kořist, která je větší než tato vlnová délka. Netopýři cvičení k rozlišování tvarů a velikostí se vyhýbali drátům o průměru 80 mikrometrů, snadno rozlišovali velikost předmětu, jeho tvar (trojúhelník, čtverec, kruh), objem a materiál, z kterého byl objekt vyroben (dřeva, plexiskla, aluminia). Při těchto drezurních cvičeních, kdy každý kladný pokus musí být odměňován potravou, se netopýr postupně naučí přesně rozlišovat jednotlivé tvary.

Obdivuhodná je ta skutečnost, že celou složitou analýzu odražených vln vykonává mozek, který u malých netopýrů neváží více než jeden gram. Někteří noční motýli, kterými se netopýři hojně živí, mají svůj sluchový orgán naladěný na jejich ultrasignály. Jakmile jejich sluch zachytí signály netopýra, motýl přitáhne křídla a volným pádem se z dosahu sonaru snaží uniknout.

Podobný echolokační systém mají i kytovci. Vzhledem k tomu, že ve vodě se zvuk šíří přibližně čtyřikrát rychleji než ve vzduchu, je pro zvýšení přesnosti třeba, aby orientační signály delfínů měly aspoň třikrát vyšší frekvenci. Teprve při kmitočtu 280 kHz jsou vlny patřičně krátké - 1,5 až 5 mm - a jsou schopny zachytit i malé předměty. Při testech s cvičenými delfíny se zjistilo, že tito vodní savci dovedou na 100 metrů lokalizovat kovové kuličky od průměru 1 mm. V zoologických zahradách díky svému echolokačnímu systému rozpoznávají celé čerstvé ryby od ryb rozmrazených. Jedině ozubení kytovci, tedy delfíni a vorvaň, používají při orientaci tento echolog a mají velmi rozsáhlý rejstřík jednotlivých signálů, od 24 kHz až do téměř 300 kHz. Nízké, pro nás slyšitelné komunikační zvuky vydávají pomocí chvění okrajů dýchacího otvoru na vypouklém čele, tzv. melounu. Vysoké tóny se vytvářejí v nosním vakua delfín může využít pro echolokaci i různých frekvencí, odražené vlny zachycuje dutinou v dolní čelisti, která je vyplněná olejovitou tekutinou. Malé ušní otvory jsou zpravidla ucpány voskovými zátkami.

Podobně jako u netopýrů i kytovci se individuálně poznávají podle hlasu, a dokonce se u nich jako u ptáků dají v jednotlivých oblastech rozšíření stanovit dialekty. Podobně jako lékařské přístroje pracující na principu ultrazvuku mohou i delfíni zachytit kromě celkového tvaru kořisti i její vnitřní anatomii - kostru, plynový měchýř.

Výkon sonaru dosahuje u menších druhů kytovců až 700 wattů a akustický tlak ve zlomku sekundy dosahuje hodnoty 50-70 kilopascalů (500-800 atmosfér), a proto lze vysílané signály použít jako účinné akustické dělo k omráčení kořisti. Naopak pro vzájemnou komunikaci užívají jak netopýři, tak i kytovci hlubších tónů a kytovci v určité hloubce vody, kde existuje zóna, kterou se zvuky obzvláště dobře šíří, se mohou domlouvat i na vzdálenosti přes 100 km. V místech, kde na plochém dně moří, zvláště v ústí řek, je vrstva měkkého bahna, od které se neodrážejí vysílané vlny, dochází k funkční poruše echolokačního systému, která vede k občasnému uvíznutí některých druhů na souši, obvykle vykládané novináři jako hromadné velrybí sebevraždy.

Echolokační systém musí pracovat prakticky trvale, a proto se u delfínů vyvinul nesmírně zajímavý způsob spánku. K zajištění funkce sonaru delfíni mohou spát jen na jednu polovinu mozku. Dokonce levá hemisféra mozku, která analyzuje přijaté signály, může spát kratší dobu než hemisféra pravá. Echolokační smysl se vyvinul i u ptáků. Jihoamerický lelek jeskynní a jihoasijští rorýsi salangány používají krátkých vysílaných signálů k orientaci ve velkých a složitých jeskynních systémech, kde žijí. Tyto signály na rozdíl od netopýrů, ale i kytovců jsou v námi slyšitelné frekvenci 4-8 kHz.