Pełny tekst artykułu (PDF, ~60 kB)

Letnia symfonia na łące
Na pewno wielu z Was lubi spędzać wakacje na łonie przyrody. Spacerując po
łące, nie raz Waszą uwagę zwróciły różne dźwięki dochodzące zewsząd. Nie
wszystkie są dla nas przyjemne, na przykład odgłos komara. Zapewne jednak
dobrze, że ten dźwięk dobiega do naszych uszu, przynajmniej mamy czas na obronę
przed potencjalnym atakiem. No ale do rzeczy. Czy zastanawialiście się kiedyś nad
tym, w jaki sposób słyszymy dźwięki z otoczenia?
Dźwięki, czyli drgania cząsteczek powietrza, rozchodzą się w atmosferze
podobnie jak fale na powierzchni wody, gdy wrzucimy do niej kamień. Każde
drgające w powietrzu ciało wytwarza chwilowe zgęszczenia i rozrzedzenia
otaczającego go gazu. Pobudzają one do drgań coraz to dalsze cząstki powietrza i w
ten sposób do naszych uszu dociera ślad tego zaburzenia atmosfery w postaci
następujących po sobie drobnych zagęszczeń i rozrzedzeń powietrza. Odbieramy je
jako dźwięki o różnej wysokości, zależnie od tego, ile takich drgań na sekundę
występuje. Wysokość dźwięku, czyli liczbę drgań na sekundę, podaje się zazwyczaj
w hercach (w skrócie Hz, a jednostka ta wywodzi się od nazwiska fizyka
niemieckiego Heinricha Hertza).
Człowiek słyszy dźwięki od 16 Hz do 20 tys. Hz i to tylko w młodości. Z wiekiem
niestety zdolność słyszenia wysokich tonów stopniowo się pogarsza. Czasem
zdarzają się ludzie słyszący wyższe dźwięki niż 20 tys. Hz. Takie zdolności wykazują
np. dzieci chorujące na astmę, które słyszą nawet 30 tys. Hz.
Do wychwytywania odgłosów dochodzących z naszego otoczenia, jak wszyscy
wiedzą, służą nam uszy. Nasz aparat do słuchania składa się z kilku bardzo
finezyjnych urządzeń przekształcających mikroskopijne zmiany ciśnienia powietrza
na ruch mechaniczny, a ten z kolei na impulsy elektryczne w komórkach nerwowych.
Można wyodrębnić w nim trzy części: ucho zewnętrzne, środkowe i wewnętrzne.
Ucho zewnętrzne to małżowina uszna i krótki, niespełna 3-centymetrowy przewód
powietrzny zakończony błoną bębenkową. Ta elastyczna błona oddziela ucho
zewnętrzne od środkowego i zamienia drgania powietrza na ruch trzech kosteczek
(młoteczka, kowadełka i strzemiączka) połączonych ze sobą tak, iż zwiększają one
wielokrotnie siłę drgań błony bębenkowej i przekazują te drgania do ucha
wewnętrznego. Ucho wewnętrzne zawiera spiralnie skręcony kanał wydrążony w
kości, tzw. ślimak, długi na ponad 3 centymetry, wypełniony płynem, zwanym
perylimfą. Na całej niemal długości jest on przedzielony przegrodą, na której znajduje
się skomplikowany system przetwarzania drgań perylimfy na impulsy komórek
nerwowych. Jest to tzw. organ Cortiego. Nie wdając się w szczegóły funkcjonowania
tego organu, zresztą do końca jeszcze nie zbadane, dopowiedzieć tylko trzeba, że
wytwarza on serie impulsów zrozumiałych dla naszego mózgu i w niczym już
nieprzypominających akustycznego pierwowzoru, podobnych natomiast do
zapisanych na taśmie programów komputerowych.
Skoro już wiemy, jak słyszymy, przejdźmy do rzeczy. Na łące najczęściej piszczą,
brzęczą, cykają i chrzęszczą owady. Wielu dźwięków wydawanych przez nie już nie
słyszymy, bo sięgają one 45 tys. Hz. Piszczą także drobne ssaki, myszy i ryjówki,
wytwarzając ultradźwięki do 30 tys. Hz. Zapewne psy i koty, które odbierają znacznie
wyższe tony niż ludzie, słyszą ten hałas w trawie daleko barwniej.
Źródłem wielu dźwięków jest sam ruch owadów, zwłaszcza latających. Dość
wysoki ton wydają skrzydełka komara, które wykonują 300 uderzeń na sekundę
(rosyjski zoolog J.A. Cinger zmierzył nawet 594) wytwarzając w powietrzu dźwięk o
częstotliwości dwukrotnie wyższej, to znaczy od 600 do prawie 1000 Hz, trochę
niższe tony 300-400 Hz wzbudza w powietrzu przelot muchy, która macha skrzydłami
140-220 razy na sekundę, pszczoła miodna brzęczy z częstotliwością ok. 440 Hz,
trzmiel wykonuje od 123 do 230 uderzeń skrzydłami na sekundę, a więc najniższe
częstotliwości dźwięku to 250 Hz. Wielki żuk gnojowy warczy w locie jak mały
samolot, z główną częstotliwością ok. 170 Hz.
Motyle poruszają się nieomal bezgłośnie, chociaż oczywiście wytwarzają słabe,
bardzo niskie tony. Zdarza się jednak usłyszeć motyla, gdy przeleci bardzo blisko
ucha. Lot bielinka kapustnika, który porusza skrzydłami 6 do 9 razy na sekundę,
powoduje falę dźwiękową na dolnej granicy słyszalności naszego ucha, natomiast
inny motyl, rusałka żałobnik, wytwarza bardzo niski, ale już wyraźnie słyszalny ton o
wysokości 20 Hz.
Motyle nocne, czyli ćmy, poruszają skrzydłami nieco szybciej: 30 do 40 razy na
sekundę, zależnie od gatunku. Dźwięk powstający przy tej okazji jest raczej niski, w
rejestrach kontrabasu: 60-80 Hz. Motyle nocne mają zresztą powody, by ich skrzydła
nie wydawały żadnych wyższych dźwięków. Nietoperze polujące w nocy mają bardzo
wyczulone ucho na wysokie dźwięki.
Natura wyposażyła niektóre owady w specjalne urządzenia do wydawania
dźwięków. Sygnalizacja akustyczna służy im bowiem do odnajdywania i wabienia
partnera. Na przykład pasikonik zielony jest tak doskonale zamaskowany
ubarwieniem ochronnym, że gdyby nie donośne ćwierkanie, którym wabi bezgłośną
samicę, nie miałby wielkich szans na przedłużenie gatunku. Podobnie jest ze
świerszczem, zarówno polnym, jak i tym domowym, grającym za kominem (za
kominem dlatego, że świerszcze lubią ciepło). Pasikoniki i świerszcze wytwarzają
swoje ćwierkania za pomocą tzw. aparatu strydulacyjnego - jak fachowo mówią
entomolodzy, a przekładając to na normalny język: przez pocieranie o siebie pokryw
skrzydeł, z których jedna ma coś w rodzaju grzebyka, a druga chitynowe twarde
ostrze. Efekt jest taki, jakby igłą gramofonu jeździć w poprzek rowków płyty, tyle że
wobec małych wymiarów elementów promieniujących dźwięki, w cykaniu świerszczy
przeważają tony ostre, bardzo wysokie, przechodzące w ultradźwięki.
Tekst został opracowany na podstawie książki Jana Rurańskiego Dlaczego woda jest
mokra, czyli odpowiedzi na głupie pytania, Dom Wydawniczy JAR, Warszawa 1994.