Sonar delfínů je (stále) mnohem lepší než lidský

O vynikající technologii echolokace u netopýrů a delfínů víme již dlouho. Je podobná umělému sonaru, ale je mnohem lepší, protože využívá k výpočtu vzdálenosti a rychlosti pohybu objektů zvukové ozvěny. Dr. Josefin Starkhammarová z katedry biomedicínského inženýrství na Univerzitě ve švédském Lundu zkoumala, co dělá delfíny v echolokaci tak „fenomenálně dobrými“.¹

Delfíni vytvářejí zvukový paprsek pomocí svých „fonických rtů“ pod dýchacím otvorem. Pak tento paprsek, trvající pouze 70 mikrosekund, prochází tukovým „melounem“ v přední části lebky. Ten funguje jako zvuková čočka, produkující kuželový zvukový paprsek. Dr. Starkhammarová sestrojila během svého doktorského studia měřicí systém se 47 hydrofony pro zaznamenávání rozdílů v paprsku. Signály však byly tak složité, že požádala o pomoc své kolegy z matematické statistiky s vývojem algoritmu pro zpracování signálu.

Hlavní objev spočíval v tom, že paprsek obsahuje „svazek dvou propletených paprsků“ – jeden nízkofrekvenční a druhý vysokofrekvenční, což vytváří paprsek s překrývajícími se pulzy.^2,3 Paprsek má frekvenční gradient od spodu (nízká frekvence) nahoru (k vyšší frekvenci). To znamená, že kořist lze v paprsku lokalizovat přesněji: čím vyšší je frekvence ozvěny kořisti, tím výše se kořist fyzicky nachází ve zvukovém paprsku.

Dr. Starkhammarová doufá, že analýza echolokace delfínů pomůže vybudovat lepší ultrazvukové skenery, čímž se zlepší rozlišení skenování tenkých vrstev v těle.⁴ Vysvětluje, že nízkofrekvenční zvuky se mohou šířit dále pod vodou, zatímco zvuky vysoké frekvence mohou poskytnout více informací o tvaru objektu. Takže nová metoda zpracování signálů „…funguje téměř jako magický vzorec! Najednou můžeme vidět věci, které tradičními metodami zůstávaly skryté. Můžeme jen okopírovat princip používání zvukových paprsků, jejichž frekvenční obsah se po celém průřezu mění.“⁵ Analýza by také mohla zlepšit konstrukci lodních sonarů.¹

Dr. Starkhammarová (Kredit: Nils Rydén)

Nicméně dr. Starkhammarová toto připisuje „milionům let evoluce“.¹ Namítl bych, že jedním z problémů evolučního vysvětlení echolokace je to, že jak delfíni, tak i netopýři mají komplexní echolokační systém. A každý z nich je tvořen asi dvěma sty geny, které jsou si u obou druhů neuvěřitelně podobné. V evoluční teorii však nemají žádného společného předka s echolokací. Takže evolucionisté musí tvrdit, včetně Dr. Starkhammerové,⁶ že se jedná o případ konvergentní (souběžné) evoluce. To znamená, že podobná prostředí (v tomto případě špatná viditelnost a složité okolí) vytvářejí podobné selekční tlaky, které vedou k podobným řešením problému navigace. Nicméně fosilní záznam nedokumentuje žádnou evoluci sonarů u delfínů ani netopýrů. Jeden evoluční článek připustil:

„Struktura ucha u předků dnešních delfínů svědčí o tom, že i oni dokázali používat echolokaci stejně dobře jako jejich moderní příbuzní, a že i „nejstarší zkameněliny netopýrů“ měly ve vnitřním uchu rozsáhlé spirálové kostěné struktury, což je známkou toho, že byli schopni detekovat vysokofrekvenční „cvrlikání“ používané při echolokaci.“⁷

Lepší vysvětlení by mělo obsahovat princip analogie – na který se často odvolával i sám Darwin. To znamená, že pokud jsou umělé sonary výsledkem inteligence, oč více to platí pro mnohem lepší sonary delfínů?

Poděkování

Rád bych poděkoval Dr. Starkhammarové za svolení použít tento obrázek a za užitečné komentáře k tomuto článku.

Odkazy a poznámky

1. .Goodyer, J. (ed.), “Dolphins are phenomenally good at using echolocation, much better than man-made devices”, BBC Focus, Summer 2018, pp. 18–10.
2. Starkhammar, J., Moore, P.W., Talmadge, L., and Houser, D.S., Frequency-dependent variation in the two-dimensional beam pattern of an echolocating dolphin, Biology Letters 7(6): 836-839, 2011 | doi:10.1098/rsbl.2011.0396.
3. Lund University, Dolphins use double sonar: Researchers discover that dolphins can generate two sound beam projections simultaneously, sciencedaily.com, 8 June 2011.
4. Reinhold, I., Sandsten, M., and Starkhammar, J., Objective detection and time-frequency localization of components within transient signals, J. Acoustical Society of America 1434):2368–2378, 1 April 2018 | doi:10.1121/1.5032215.
5. Medimaging International staff writers, Dolphin echolocation could advance medical ultrasound, medimaging.net, 11 June 2018.
6. Sarfati, J., Echolocation ‘evolved in the same way’, creation.com/echolocation-homoplasy, 3 October 2013.
7. Perkins, S., Learning to listen: How some vertebrates evolved biological sonar, Science News 167(20):314, 2005.