Dánští zoologové zjistili, že vodní netopýři – a pravděpodobně i další netopýři – vysílají vysokofrekvenční echolokační volání a nízkofrekvenční agonistická sociální volání pomocí různých laryngeálních struktur. Ty první jsou produkovány rezonujícími membránami pravých hlasivek a ty druhé vibracemi nepravých hlasivek. Zajímavé je, že lidé mohou také produkovat nižší zvuky pomocí falešných hlasivek, na čemž je založena hudební technika death metalového folkcordu a jedné z odrůd tuvanského hrdelního zpěvu. Jak je uvedeno v článku v časopise Biologie PLoSecholokace a sociální signály vyžadují různé vlastnosti, takže není divu, že netopýři používají k výrobě každého samostatné struktury.
Netopýři loví, navigují ve vesmíru a komunikují se svými příbuznými pomocí zvuku a ultrazvuku. Není divu, že tito netopýři jsou schopni produkovat akustické signály v působivě širokém rozsahu od 1 do 120 kilohertzů.
Předpokládá se, že stejně jako většina savců i netopýři vydávají zvuky prostřednictvím hlasivek na sliznici hrtanu. Jejich hlasový aparát se však liší řadou neobvyklých vlastností. Například hlasivky netopýrů končí tenkými membránami o tloušťce šest až deset mikrometrů, které se pravděpodobně podílejí na produkci vysokofrekvenčních zvuků (podobné struktury se nacházejí také u kočkovitých šelem a některých subhumánních primátů). Kromě toho se podobné, menší membrány rozkládají směrem dolů z falešných hlasivek. Jejich funkce zůstává v tuto chvíli neznámá.
Tým zoologů pod vedením Jonase Håkanssona z University of Southern Denmark se rozhodl dozvědět se více o tom, jak funguje hlasový aparát netopýrů. Vědci předpokládali, že membrány na pravých a falešných hlasivkách dávají těmto savcům schopnost produkovat širší rozsah zvuků než normální hlasivky.
Zejména uvedením falešných a pravých hlasivek do kontaktu by netopýři mohli zvětšit hmotnost vibrujících struktur a tím produkovat nižší zvuky než použití samotných skutečných hlasivek. Na podobném principu stojí folkskord hudební technika charakteristická pro death metal (příklad skladby s jeho využitím je na odkazu) a jeden ze stylů tuvanského hrdelního zpěvu – kargyraa.
Aby ověřili své předpoklady, Håkansson a jeho spoluautoři se zaměřili na vodní netopýry (Myotis daubentonii). Tito netopýři, původem ze severní Eurasie, produkují vokalizace v rozmezí od jednoho do devadesáti pěti kilohertzů.
Vědci chytili a humánně usmrtili osm můr, poté každému z nich odstranili průdušnici, hrtan a okolní tkáně. Průdušnice s hrtany byly použity pro vizuální kontrolu a poté umístěny do experimentálního zařízení, které přivádělo zvlhčený vzduch pod přesně řízeným tlakem. Manipulací s vnitřními strukturami hrtanu a průchodem vzduchu přes něj autoři zaznamenávali vibrace pravých a nepravých hlasivek a jejich membrán na vysokorychlostní videokameru a zaznamenávali všechny produkované zvuky.
Zkoumání pěti exemplářů potvrdilo, že vodní netopýři mají na svých pravých a nepravých hlasivkách tenké blány. Autoři navíc zjistili, že mají hypertrofované laryngeální svaly, velkou krikotyreoidní membránu a kalcifikované štítné a krikoidní chrupavky. Tyto anatomické rysy odlišují hrtan netopýra od průměrného hrtanu většiny ostatních savců.
Håkansson a jeho kolegové během experimentů na vzduchotechnickém zařízení zjistili, že pokud se spojí falešné hlasivky netopýra a pak se vzduch profoukne průdušnicí, začnou vibrovat a produkovat zvuky o frekvenci jednoho až tří kilohertzů. . Zda skutečné hlasivky a jejich membrány vibrovaly, není jasné, ale s největší pravděpodobností ne.
Vědci poté odstranili falešné hlasivky ze čtyř vzorků, přiblížili jejich skutečné hlasivky k sobě a znovu zavedli vzduch přes hrtan. V důsledku toho začaly membrány pravých hlasivek vibrovat a produkovat zvuk o frekvenci 10 až 20 kilohertzů. Samotné pravé hlasivky zůstaly nehybné.
Výzkumníci zjistili, že prahový tlak potřebný k tomu, aby falešné hlasivky vibrovaly a vydávaly zvuk, byl 3,99 kilopascalů, přičemž tlak se měnil rychlostí 1 kilopascal za sekundu. Membrány skutečných hlasivek v experimentech však vibrovaly téměř výhradně při prudkém zvýšení tlaku. Jejich prahový tlak pro produkci zvuku byl 3,23 kilopascalů při rychlosti změny tlaku 130 kilopascalů za sekundu. Aby tedy membrány skutečných hlasivek začaly vibrovat a vydávat zvuk, musí tlak překročit minimální práh a měnit se dostatečně vysokou rychlostí.
Dá se předpokládat, že pomocí falešných hlasivek produkují vodní netopýři – a pravděpodobně i další netopýři s podobnou strukturou hlasového aparátu – nízkofrekvenční zvuky pro komunikaci s příbuznými v určitých situacích.
Při pozorování netopýrů žijících v zajetí se totiž autorům podařilo zjistit, že samci těchto netopýrů vydávají při konfliktech s příbuznými agonistické signály s frekvencí od jednoho do pěti hertzů. Je zajímavé, že pokud u lidí, ale i některých koček a prasat falešné hlasivky napomáhají mechanickému kontaktu s těmi pravými produkovat nižší zvuky a v důsledku toho zvyšují vibrující povrch, pak u netopýrů působí falešné hlasivky odděleně od skutečných hlasivek.
Membrány skutečných hlasivek se zase používají k vytváření zvuků s vyššími tóny: některé další typy společenských hovorů a echolokačních hovorů. Funkce membrán falešných hlasivek přitom zůstala neznámá.
Jak bylo uvedeno výše, horní hranice zvukového rozsahu nočních světel je 95 kilohertzů. Håkansson a jeho kolegové předpokládali, že tito netopýři produkují své nejvyšší zvuky stažením krikotyroidního svalu a protažením skutečných hlasivek. Aby vědci otestovali tuto myšlenku, simulovali kontrakci cricothyroidního svalu pohybem štítné chrupavky směrem dolů. Když pak procházeli vzduchem hrtanem, frekvence produkovaného zvuku se zvýšila na 70 kilohertzů.
Autoři poznamenávají, že existují protichůdné evoluční tlaky na signály pro echolokaci na jedné straně a komunikaci se shodnými druhy v určitých situacích na straně druhé. První by měla mít vysokou frekvenci a být úzce zacílena, zatímco druhá by měla být naopak nízkofrekvenční a co nejširší.
Není divu, že místo toho, aby se netopýři snažili produkovat zvuky s protichůdnými vlastnostmi ze stejné struktury, produkují je pomocí dvou různých. Zajímavé je, že k podobnému rozdělení se dostali kaloni z rodu létajících psů (Rousettus): Vytvářejí echolokační signály klikáním jazykem a vytvářejí sociální hovory pomocí hrtanu.
Dříve jsme hovořili o tom, jak zoologové objevili důležitý rozdíl mezi dvěma moderními skupinami netopýrů. Ukázalo se, že u zástupců podřádu Yangochiroptera, do kterého patří většina moderních netopýrů, má anatomická stavba vnitřního ucha zvaná Rosenthalův kanálek otevřenou nebo prolamovanou stěnu a struktura tohoto kanálu se u jednotlivých druhů velmi liší. To má pozitivní vliv na jejich echolokační schopnosti. Není divu, že zástupci skupiny Yangochiroptera dokázali zvládnout různé ekologické výklenky.
Pro srovnání, u netopýrů z podřádu Yinpterochiroptera, který zahrnuje kaloně a některé netopýry, má kanál Rosenthal husté stěny a u různých druhů je strukturován přibližně stejně.
