Helid ja inimkõrv (0)

HELID JA INIMKÕRV
MIS ON HELI?
Heli tekkimiseks peab olema midagi, mis võngub. Selleks võib olla trumminahk, kitarrikeel, häälepaelad - võimalusi on väga palju. Võnkuma saab hakata ka õhk, kui ta surve all läbib avaust. Võnkumine kandub edasi õhu- või veeosakestele, isegi puidule või metallile - ka seal on osakesed, mis võnkumisest haaratud saavad. Väikesed õhuosakesed - molekulid - pressitakse võnkumise mõjul teatud suunas kokku. Need osakesed panevad omakorda liikuma neist eespool asuvad osakesed, samal ajal, kui nad ise tahapool asuvast hõrendusest (kuna enamus osakesi võnkuja survel oma ruumiosast minema peletati) tagasi kistakse. Nii tekibki võnkumine, mis ahelreaktsioonina levib keskkonnas - õhus või vees. Kui õhuosakeste võnkumine meie kõrvani jõuab, kandub võnkumine meie trumminahale, sealt läbi luukeste süsteemi sisekõrva. Seal võtavad meelerakud võnkumise vastu ja tõlgivad meie ajule arusaadavasse elektriliste impulsside keelde. Sellest keelest saame ka meie aru - see annab meile teada, kas heli oli vali, tasane, kõrge või madal, kas heliread moodustasid kõne, muusika või linnulaulu.
Helikõrgust mõõdetakse hertsides, mis sisuliselt näitab, mitu korda sekundis helilaine võngub. 20 000 hertsi (Hz) ehk 20 kilohertsi (kHz) näitab, et helilaine võngub 20 000 korda sekundis.
KUIDAS LOOMAD HELI TEKITAVAD?
Nagu öeldud, on heli tekitamiseks vaja võnkuvat objekti. Seda võnkumist võib eluslooduses tekitada viiel erineval moel:
1. Lihasjõul pannakse võnkuma mingi kile või kotike. Selliseks kileks on näiteks tsikaadide heliorgan, mis kujutab endast väikest trummi, kus trumminahale mitte ei lööda, vaid see tõmmatakse lihasjõul tagasi ja lastakse lahti. Kileja koti võngutamisega tekitavad helisid mõned kalad .
2. Hõõrutakse ühte kehaosa vastu teist. Enamasti on nendel kehaosadel erilised moodustised, mis siis võnkuma hakkavad. Rohutirtsudel on näiteks jalgadel väikesed liistud ja tiibadel tillukesed kidad. Kui rohutirts oma jalgadega üle nende näsade tõmbab, hakkavad need vibreerima ja tekibki meile kuuldav sirin.
3. Surudes õhku või vett läbi kitsa ava, hakkab see samuti võnkuma ning võnkumise vastu võtja kuuleb seda helina . Seda meetodit kasutavad linnud ja imetajad , inimene kaasa arvatud.
4. Jätkete vibreerimine lihasjõul. Näiteks võib tuua sääsed, kes kasutavad taandarenenud tagatiibu - sumisteid - teatud sagedusega helide tekitamiseks.
5. Vastu alust koputamise teel. See on äärmiselt lihtne meetod, mida kasutavad näiteks mõned ritsikad ning ka inimesed, kui nad kellelegi külla lähevad, kellel uksekella ei ole.
Kui rohutirtsu poolt tekitatav sirin otsemaid õhku paiskub, siis on olendeid , kes algset heli muudavad. Üheks selliseks olendiks on inimene. Heli muutub, kui ta peale tekkimist - inimese puhul siis häälepaeltest edasi liikudes - satub "kõlakambrisse". Seal põrkub vastu kõnetrakti seinu, lahkneb, liitub, osa helisid sumbub, osa saab võimendatud. Kuna inimese kurk ja suuõõs - mis on siis selleks "kõlakambriks" - on erinevad, siis mõjutavad nad ka hääle omadusi individuaalselt. Muidugi, selle, kui kõrge või madal hääl on, määrab siiski suuresti ära häälepaelte ehitus.
Möiraahvid ajavad oma kurgu puhevile, kui oma häälitsusi tekitavad - ka see on näide, kus heli peale tekitamist mõjutatakse. Arvatakse, et ka mõnede dinosauruste koljus olevad õõnsused täitsid resonaatori ülesannet ja võimendasid nende hääli.
KUIDAS LOOMAD KUULEVAD?
Et "aru saada" loomade poolt tekitatud häältest, on vaja teada, kuidas loomad kuulevad. Tegelikult on mehhanism, mis võimaldab helisid kuulda, üsna sarnane selle mehhanismiga, mis võimaldab helisid tekitada. See tähendab, mingi kehaosa või organ hakkab võnkuma. Lõpuks kandub see võnkumine edasi meelerakkudele, mis kodeerivad võnkumise elektrilisteks impulssideks närvides.
Loomadele on oluline ka muu heliga kaasnev info: heli tugevus (kauguse määramiseks), sagedus, heli suund, faas. Erinevatel loomaliikidel on erinevad võimed nende heli omaduste tajumiseks.
Putukate kuulmiselundid on enamasti üsna lihtsad, paljudel kahetiivalistel on kuulmiselundeiks lihtsalt tillukesed tundekarvakesed tundlatel, mis helilaineist võnkuma hakkavad ja nii putuka kuulma panevad. Väga paljudel putukatel asub kuulmisorgan säärtes - see on seotud substraadil levivate võnkumiste vastuvõtmisega. Selline kuulmine on kasulik näiteks vaenlase avastamisel - rohukõrrel leviv krõbin mõne ämbliku liikumisest võetakse vastu läbi sääre ning putukas põgeneb.
Kaladel on kuulmine vees mõnevõrra raskendatud - seal kipub nimelt mitte ainult kuulmisorgan, vaid kogu keha võnkuma ning heli omadusi ei saagi kindlaks teha (sest liikumisele reageerivad rakud tegelikult keha suhtes ei võngu). See probleem on lahendatud looduses nii, et kalade kuulmiselundis lebab tunderakkudel muust kehast tihedam kuulmekivike - otoliit, mille võnkumine keha võnkumisest erineb. Selle võnkumise erinevuse järgi saabki kala närvisüsteem teada, milliste helidega on tegemist.
Lindude, reptiilide ja imetajate kuulmine.
Loomad, kes kasutavad kuulmist saagi leidmiselt ( nahkhiired , kakud, delfiinid ), on tundliku kuulmismeelega ja täpse asukohamääramisvõimega. Kakkude hea ruumiline kuulmine tuleneb nende väliskõrva ehitusest. Kõrv avaneb ettepoole , koonusekujulisse alasse, mille helisi koondavat kuju rõhutab veelgi sulgede asetus . Loorkakul (Tyto alba) on üks kõrvaava ülevalpool pea rõhttelge ning teine allpool rõhttelge. Selline ebasümmeetria võimaldab tal saaklooma asukohta ka vertikaaltasandil eristada. Konnadel piirdub kuulmine kuni 4 kHz-liste helidega, linnud ja reptiilid kuulevad helisid kuni 12 kHz, imetajate seas ulatub kuulmislävi maksimaalselt kuni 150 kHz. Seal kõrgemas spektriosas on näiteks nahkhiired ja hammasvaalad. Nii kõrgete helide kuulmine on seotud kajalokatsiooniga. Need loomad tekitavad ise kõrgeid helisid ja siis registreerivad saakloomadelt põrkunud kaja . Kuulmisvõimed erinevad loomadel ka helide ajalise eristamise poolest. Nii linnud kui ka imetajad suudavad keskmiselt eristada helisid, mille vahe ei ole väiksem kui 2-3 millisekundit.
MIDA KUULEB INIMENE LOODUSES?
Inimese kuulmisvõime helispektril ulatub 20 hertsist kuni 20 000 hertsini. See on küll noore inimese kuulmisskaala, 20 kilohertsi kõrguseid helisid kuulevad tegelikult vähesed inimesed. Vananedes ülemine kuulmispiir alaneb. Vanemad inimesed ei kuule enam isegi rohutirtsude sirinat, mis on enamasti 8-10 kilohertsi piires. Kuna inimene kasutab kõrgemaid helisid ruumilise asukoha kindlakstegemiseks, siis vanematel inimestel on raskem aru saada, kust mingi heli tuleb. Helisid, mis jäävad inimese normaalsest kuuldepiirkonnast ülalpoole, nimetatakse ultrahelideks. Sinna kuuluvad nahkhiirte ja kashelottide kajalokatsiooniks kasutatavad häälitsused. Kuuldepiirist allapoole jäävaid helisid nimetatakse infrahelideks. Infrahelisid kasutavad omavaheliseks suhtlemiseks väljaspool nägemispiirkonda näiteks elevandid . Kuna madalad helid on hea levikuga , siis on selline kasutus arusaadav. Mõned sellised madalsageduslikud võnkumised on inimesele paremini tajutavad läbi kehakontakti - kui näiteks võnkumine levib mingile kõvale pinnale, siis surudes kõrva sinna vastu, kuuleme heli paremini.
Kuidas teha kindlaks oma ülemine kuulmispiir?
Inimese kuulmisele aitavad kaasa ka kõrvalestad - väliskõrv. Nende abil saab täpsemalt määrata heliallikate asukohta ruumis. Kõrvalestade suurus ja kuju on küllalt muutlik , mistõttu on ka inimeste kuulmiselamus erinev.
Järgnevad helinäited illustreerivad, kui kõrgeid või madalaid hääli loomad teevad.
Juurde on lisatud spektrogrammid - joonised, millelt on näha, millisel helikõrgusel häälitseti. Tähele tuleks panna, et tihti koosneb heli eri kõrgusel olevatest osatoonidest, millest üks on siiski tugevaim - põhitoon. Põhitooni kõrgust tajub inimene tegeliku helikõrgusena.
Rohukonn 500 Hz
Kägu 500-600 Hz
Tiigikonn 1500 Hz
Aed-põõsalind 2000-4000 Hz
Kilk 4000-21 000 Hz
Pöialpoiss 8000 Hz
Karihiir 13 000 Hz