Sloní zemětřesení: Jak obří savci využívají otřesy země k dálkové komunikaci

Sloni afričtí i sloni indičtí jsou zvířata nadmíru společenská a vzájemná komunikace hraje v jejich životě významnou roli. Pocity vzrušení nebo znepokojení vyjadřují hlasitým „troubením“, které vyluzují při mohutném výdechu chobotem. V poklidnějších situacích se ozývají jakýmsi hřmotivým bručením, jež vydávají pootevřenými ústy. Žádný z těchto zvuků lidskému sluchu neunikne. Sloni se ovšem dorozumívají i způsobem, který je pro nás nezachytitelný – prostřednictvím infrazvuku, tedy zvuků o nízké frekvenci v rozmezí 15 až 35 hertzů. Jejich intenzita se blíží ke 120 decibelům a nesou se na mnohakilometrové vzdálenosti.

Zvířecí bubeníci

Infrazvuky se nepřenáší jen vzduchem. Kmity se vážou na zem a putují zcela samostatně v podobě slabých vibrací, což ve zvířecí říši není ojedinělé. Zvířata rozechvívají zemi buď přímo údery nejrůznějších částí těla anebo nepřímo prostřednictvím zvukových vln. K mistrům v komunikaci prostřednictvím úderů patří jihoafričtí zlatokrti. Tito drobní hmyzožraví savci žijí pod zemí, oči mají zakrnělé a navíc překryté kůží. Proto se řídí především hmatem, s jehož pomocí vyhledávají oblíbenou kořist – termity. Ti se před nebezpečím vzájemně varují tlučením hlavou do stěn termitiště a vyvolávají vibrace, které mají stejný význam jako jekot sirén varujících lidi před pohromou. Ve snaze zachytit toto chvění zastrkává zlatokrt do země svůj citlivý čumák a napjatě vyčkává, jestli odhalí termití varovné signály.

Výstražný systém severoamerických tarbíkomyší je termitímu poplachu podobný. Tito hlodavci se navzájem varují před nebezpečím dupotem zadních nohou a zároveň doufají, že dupání odradí případného nepřítele od útoku. Podobné chování známe dobře i od našich králíků. Mohutní samci rypouše sloního vyvolávají na mořském pobřeží otřesy tak, že zvednou přední část až čtyřtunového těla do výšky a vzápětí padnou dolů. Hrudí přitom udeří o zem jako bucharem. Mezi zdatné „bubeníky“ patří i sloni, kteří při zastrašování předstírají zuřivý útok a často přitom tlučou o zem chobotem.

Když se chvěje zem

Malá zvířata sice úspěšně „bubnují“, ale rozechvění země pomocí nízkofrekvenčních zvuků je jim zapovězeno. Jejich tělíčko není na tvorbu zvukových vln v nízké frekvenci stavěno. Zato sloni jsou jako největší suchozemští tvorové k vyluzování infrazvuku dokonale uzpůsobeni. Mají neuvěřitelně prostorný hrtan a přímo impozantně rozlehlou nosní dutinu. Nosní dýchací cesty jsou navíc překryty vrstvou tuku a chrupavky. Struktura těchto tkání nápadně připomíná vnitřní stavbu kulovité „boule“, která vyrůstá v přední části hlavy kulohlavcům z příbuzenstva delfínů. Tito kytovci pomocí výrůstku zesilují zvuky, které využívají k orientaci pod vodou. Zoologové podezírají slony, že i jim slouží tuk a chrupka v chobotu jako „zesilovač“ zvukových vln.

TIP: Příliš mnoho slonů? aneb Pravda o afrických chobotnatcích

Sloni jsou na vibrace půdy velmi citliví. Svědčí o tom i výsledky pokusů, při kterých vědci poslali sloní rodině půdou nahrávku poplašného volání a uvedli tím všechna zvířata ve stádě do stavu pohotovosti.

Nohy místo uší

Slonům se nabízejí hned dva způsoby, jak zachytit chvění půdy. Prvním je přenos vibrací kostmi nohy do lopatky a odtud do lebky. Tam vibrace rozkmitají sluchové kůstky středního ucha a zvíře díky tomu vibrace „slyší“. Tak registrují otřesy půdy zlatokrti. Prozrazuje to na ně extrémně zvětšená kůstka kladívka ve středním uchu. V poměru rozměrů kladívka k velikosti těla jsou zlatokrti ve zvířecí říši bezkonkurenčními rekordmany.

Pro slona přijímajícího seismický signál je typické, že na chvíli „ztuhne“. Nehybně stojí a přenáší váhu na přední nohy, které díky své anatomii vedou vibrace přímo do středního ucha, kde je zachytí kladívko impozantních rozměrů. Sloní končetina přitom funguje jako velmi účinný zesilovač zachycených vibrací a to díky zvláštnímu tukovému polštáři, který se skrývá pod kůží na patě chodidla. Tuková poduška slouží jako „seismická čočka“. Soustředí seismické vlny přicházející ze země a směruje je ke kostem nohy, kterými pak vibrace putují dál. Tukový zesilovač je pro slona zřejmě životně důležitý. Svědčí o tom výmluvně fakt, že tuková poduška nemizí z chodidla, ani když slon během roku hubne a přichází o tukové rezervy v jiných částech těla.

Záložní vibrační anténa

Slon má zřejmě ještě další „anténu“, s jejíž pomocí dokáže vnímat jemné otřesy půdy. Na konci chobotu má tzv. Paciniho tělíska určená k vnímání tlaku i tzv. Meissnerova tělíska zprostředkovávající hmatové vjemy. Oba dva typy tělísek jsou citlivé na otřesy s frekvencí odpovídající slonímu infrazvuku i slonímu „bubnování“ chobotem. Citlivost sloních hmatových tělísek je neuvěřitelná. Jsou s to zachytit i náhodné chvění molekul, tzv. Brownův pohyb.

Paciniho tělíska citlivá na změny tlaku má slon i v chodidle. Soustředí se ve větším množství ve špičce chodidla a také na patě, kde se nachází i tukový polštář zesilující otřesy. Je vysoce pravděpodobné, že sloni přijímají seismické signály i touto cestou. Usvědčeni z toho ale zatím nebyli. S jistotou byl prokázán příjem „zemětřesných“ zpráv hmatem u klokanů, kteří mají v nohou četná hmatová tělíska reagující na změny tlaku.

Cesty zvuku

Sloni nejenže „slyší“ chvění země, ale dokáží určit směr, ze kterého k nim seismický signál přichází. Napomáhají si k tomu střídavým zvedáním levé a pravé přední nohy i natáčením celého těla. Když jsou „na příjmu“ staví se střídavě čelem a bokem k přicházejícímu signálu a bezpečně tak lokalizují jeho zdroj. Tím však výčet jejich dovedností nekončí. Dovedou například odlišit, kdo se jim prostřednictvím seismické komunikace ozval. Když zachytí poplašný signál od slona, kterého osobně znají, je jejich reakce o poznání silnější, než když detekují volání nějakého cizáka. Jako vodítko jim podle všeho slouží změna ve frekvenci seismických kmitů. Sloní ucho je velice citlivé a spolehlivě odliší kmity lišící se ve frekvenci o necelý jeden hertz. Podobně citlivá jsou i hmatová tělíska. Těm neuniknou změny ve frekvencích menší než dva hertze.

Slonům ale často usnadní luštění seismických „depeší“ současně zachycené zvuky šířené vzduchem. Zpráva předávaná dvěma různými kanály – vzduchem i zemí – má větší naději, že si najde adresáta a ten ji správně rozluští. Někdy je „čitelnější“ seismický signál. To když například fouká vítr, který odnáší zvuky stranou. Zvláště důležité mohou být seismické signály pro africké pralesní slony nebo pro slony indické obývající hustě zalesněné oblasti. V bujné tropické vegetaci se zvuk šíří špatně a rychle zaniká. Vlhká pralesní půda však nese vibrace na velké vzdálenosti. Jindy hraje prim naopak zvuk. To když se seismický signál půdou špatně šíří a umlká.

Sloní „tichá pošta“

Sloni si sami dávají pozor na to, aby jejich zvukovým a seismickým zprávám bylo rozumět a nebyly přehlušeny třeba úprkem zebřího stáda. Signály posílají dlouho a opakovaně. V situaci, kdy je třeba vydat poselství nejvyšší priority, signály ještě protahují a opakují je s umanutou tvrdošíjností. Například říjné samice avizují svou připravenost k páření mnohem častějšími a prodlouženými signály. Není divu. Zabřeznout můžou jednou za čtyři roky v období, jež se obvykle neprotáhne na víc než na pět dní a propásnutí vhodné příležitosti k početí potomka si nemohou dovolit. Dlouhé a časté signály umožní slonovi, který je „na příjmu“, aby se náležitě „naladil“.

Slon, jemuž je zpráva určena, má dostatek příležitosti ke změnám v postavení těla. Může ve vhodnou chvíli „ztuhnout“ a plně se soustředit na zachycení zprávy. Pro tyto účely mají sloni ve zvukovodu ucha zvláštní sval, který se v reakci na podráždění hmatových tělísek na chodidle stáhne a uzavře ucho. Sloni se tak odříznou od zvuků a mohou naplno vnímat seismické vibrace přicházející do středního ucha přes končetinu. Těží i z nemalých schopností svého obřího mozku. Jsou natolik inteligentní, že se proberou zachycenými vibracemi a vytáhnou si z nich jen to, co je pro ně důležité.

Jak daleko je slyšet zem?

Dobře známá jsou „zemětřesení“, která vyvolávala splašená tisícihlavá stáda bizonů pádících severoamerickými prériemi. Pak se v okolí skutečně třásla zem. Slabší, ale přesto dobře znatelné otřesy způsobí i stádo běžících afrických zeber nebo antilop a šelmy dokážou podle otřesů rozeznat druh prchajících zvířat a přizpůsobují tomu taktiku lovu.

Vědcům se zatím nepodařilo změřit, na jakou vzdálenost se vibrace půdy vyvolané zvířecím „bubnováním“ šíří. Určitou představu si můžeme udělat na základě ověřené skutečnosti, že poskakující dospělý muž o hmotnosti kolem 75 kilogramů dokáže vyvolat otřesy půdy měřitelné i ve vzdálenosti jednoho kilometru. Tělesné „bubny“ slonů nebo rypoušů jistě přenášejí vibrace mnohem dál. Z teoretických propočtů vyplývá, že slon o hmotnosti 2 700 kg by se mohl „dobubnovat“ na vzdálenost 32 kilometrů. Dospělý býk slona afrického může vážit až šest tun a tomu zřejmě odpovídá i dosah jeho „tamtamu“.

O tom, jak daleko zemětřesení vyvolané sloním infrazvukem poputuje, rozhoduje celá řada faktorů. Některé může slon více či méně ovlivnit, například sílu infrazvuku nebo jeho frekvenci. Jiné důležité faktory ale změnit nedokáže. K těm patří například složení půdy, jež významně ovlivňuje šíření infrazvukových vln. Obecně platí, že zvuk při šíření vzduchem utichá dvakrát rychleji než vibrace šířící se půdou. Seismická komunikace je tedy překvapivě účinná.

Sloni a kapustňáci – bratranci z dávných časů

Sloni mají nad dýchacími cestami vrstvu tuku a chrupavky, která jim  umožňuje zesilovat zvukové vlny nízké frekvence. Podobnými „seismickými čočkami“ vybavila příroda také delfíny. U těch se potřebný tuk nachází v čelisti a v kulovitém výběžku na čele. Když se porozhlédneme po zvířecí říši, zjistíme, že tuk pro detekci jemných otřesů má na čelistech i zlatokrt. Zřejmě ne náhodou jsou jím vybaveni také mořští savci kapustňáci a dugongové, kteří jsou se slony evolučně spřízněni. Kdysi dávno měly tyto „mořské krávy“ se slony stejného předka, jenž se proháněl vodním prostředím. Sloni zdědili po předcích z těch dob lebku z kostí plných dutin a také tuk, který obklopuje základ chobotu. Dědictví sloni zjevně zúročili při seismické komunikaci. Bez zajímavosti není ani fakt, že podle některých molekulárních genetiků patří do širšího okruhu příbuzenstva slonů i další přeborník v seismické komunikaci – zlatokrt.