Ny forskning fra Aarhus Universitet: Marsvin skruer selv ned for støjen

Marsvin er helt afhængige af deres hørelse for at overleve. De finder vej, jager og holder kontakt med andre marsvin ved at sende hurtige kliklyde ud i vandet og lytte til ekkoerne. Men i takt med, at havene bliver stadig mere støjfyldte, bliver det sværere for marsvin at ’høre sig frem’. Særligt støj fra skibe giver problemer. Selv om skibsmotorer primært udsender lavfrekvent støj, udsender de også højfrekvent lyd, som kan overdøve marsvins egne klik. Kliklydene er skarpe og korte og rækker kun over begrænsede afstande - derfor er de sårbare overfor støj fra kilder tæt på dem.

Et studie fra Institut for Biologi ved Aarhus Universitet, offentliggjort i The Journal of the Acoustical Society of America giver nu ny indsigt i, hvordan marsvins høresystem reagerer, når deres lydverden forstyrres. Til forskernes overraskelse viser studiet, at marsvin faktisk ikke er helt forsvarsløse over for de høje lyde.  

Det forklarer Kristian Beedholm, biolog og ansat som forskningsprogrammør på Institut for Biologi på Aarhus Universitet og førsteforfatter på den videnskabelige publikation. Han har blandt andet haft ansvaret for den software, som forskerne brugte til at aflæse marsvinets hjernerespons, efter dyret blev udsat for høj støj.

”Et marsvin kan tilsyneladende ’skrue ned’ for deres høresensitivitet, når de forventer støj. Det fungerer som en form for naturlig høreværnsmekanisme og kunne være en vigtig beskyttelse i en verden, der bliver stadig mere støjende for de marsvin, der lever i havet,” siger Kristian Beedholm.

Selvom hjerneresponsen er tydelig nok, mangler forskerne stadig at afdække de præcise processer i marsvinets indre øre, der er ligger til grund for fænomenet.

”Det er kompliceret at kigge dybt ind i høresystemet på et levende dyr, så vi ved faktisk ikke helt, hvordan det foregår i praksis endnu,” lyder det fra Kristian Beedholm.

Freja lagde ryg til forsøg

Studiet er udført på marsvinet, Freja, som normalt svømmer frit i et indhegnet havneområde i forskningscenter Fjord & Bælt i Kerteminde. Freja er trænet til at stå stille i vandet i korte perioder, og i forbindelse med forsøget fik hun monteret to små elektroder i sugekopper på ryggen; én ved blæsehullet, hvilket er tæt på hjernen, og én tæt ved rygfinnen.
 
Først blev der stimuleret med ekkolignende klik uden støj, og herefter blev hun udsat for 20 sekunders mere eller mindre kraftig støj, og herefter måltes der videre, efter støjen var ovre. Ved hjælp af elektroderne kunne forskerne måle forskellene i hendes hjernes reaktion, som blev vist som signaler på en computerskærm, både før, under og efter støjen.

”Når et marsvin ikke selv kan fortælle, hvad det hører, og hvad det ikke hører, er dette en effektiv metode til at undersøge, hvordan høresystemet reagerer på både kliklyde og støj i realtid, ” siger Kristian Beedholm.

Tidligere studier har primært undersøgt, hvordan støj påvirker marsvins evne til at høre lange, ensartede toner. Det svarer lidt til at teste menneskers hørelse med én lang biplyd – selvom vi normalt lytter til tale. Marsvin bruger nemlig ikke lange toner, men korte, skarpe klik, når de orienterer sig og jager. Derfor har de tidligere metoder kun givet et begrænset billede af, hvordan støj direkte påvirker marsvinenes ekkolokation i virkeligheden.

I det nye studie valgte Kristian Beedholm og hans forskerkolleger derfor den anderledes og hurtigere metode. Her målte de Frejas hjernes reaktion på kliklyde, samtidig med at der var realistiske niveauer af støj i baggrunden, hvilket giver et mere retvisende billede af marsvinets lydverden og følsomhed over for den slags støj.

Støj fra skibstrafik forstyrrer stadig

”Målet var at finde ud af, hvordan den højfrekvente del af støjen fra skibe påvirker marsvinets hørelse – og om støjen gør det sværere for dyret at høre sine egne klik,” forklarer Kristian Beedholm.

Når støj fylder det samme frekvensområde og optræder samtidig med de lyde, et dyr forsøger at opfange, kan støjen overdøve signalet. Det fænomen kaldes maskering. I det første forsøg målte forskerne derfor marsvinets hjernes svar på kliklyde omkring 125 kilohertz, mens der blev afspillet støj med præcis samme frekvens. Støjniveauerne svarede til det, marsvin kan møde fra skibstrafik i havet.

Resultaterne viser, at selv ved relativt lave støjniveauer kan marsvin have sværere ved at høre de kliklyde, de normalt bruger til at orientere sig, mens støjen foregår.

”Når støj forstyrrer ekkoerne, bliver marsvinets ”lydbillede” sløret. Det kan gøre det svært at finde føde. Hvis en speedbåd suser forbi, kan marsvinet ganske enkelt miste ekkoet - og dermed både orienteringen og den fisk, det var ved at fange, eller endnu værre: overse et fangstnet og blive viklet ind i det,” siger Kristian Beedholm.

Ingen høreskader trods høj støj

Kraftig støj kan dog også have en lidt anden, mere alvorlig effekt. Selv efter støjen er forsvundet, kan hørelsen hos dyr være svækket i en periode. Det kaldes midlertidig hørenedsættelse og bruges ofte som mål for, hvor skadelig støj er for f.eks. havpattedyr.

”Videnskaben er dog splittet på området. De laboratorieforsøg, der findes i dag, spænder så vidt, at det er svært at fastsætte en præcis grænse for, hvornår marsvinets hørelse tager permanent skade”, siger Kristian Beedholm.

For at undersøge det med realistiske skibsstøjsniveauer udsatte forskerne marsvinet for 20 sekunders højfrekvent støj. Bagefter målte de, om dyrets hørelse var blevet dårligere i tiden efter. Resultaterne viste altså, at højfrekvent skibsstøj nemt kan overdøve marsvinets ekkolokalisering og kommunikation – selv på flere hundrede meters afstand, imens støjen er til stede. Til gengæld tyder det ikke på, at marsvinet får hørenedsættelse, efter at støjen er ovre. Faktisk virkede det til, at hørelsen var en anelse bedre, efter støjen var stoppet, helt stik imod det, forskerne forventede, nemlig en forringelse af hørelsen på grund af støjen.

”Det skyldes formentlig, at marsvin kun opholder sig tæt på støjkilden i ganske kort tid. Samtidig ser de ud til at kunne skrue lidt ned for hørelsen for at beskytte sig selv – og derefter skrue op igen,” forklarer Kristian Beedholm.

”Det faktum, at de dæmper følsomheden, mens de venter på støjen, gør, at deres tilstand ser bedre ud, når støjen stopper. Det var et resultat, vi fandt meget mystisk til at starte med,” siger Kristian Beedholm, som håber, at den nye viden kan være med til at forbedre forholdene for marsvin i de danske farvande.

”Fordi selvom marsvinene tilsyneladende har en evne til at beskytte deres hørelse en smule, overdøver skibsstøj stadig deres vigtigste sans, hvilket kan være direkte livstruende. Vores kriterier for, hvad der er acceptable støjniveauer, er sandsynligvis for høje. Derfor håber jeg, at studiet kan bidrage til et mere lydvenligt havmiljø for marsvin,” siger Kristian Beedholm.

Fakta

En nylig europæisk undersøgelse af bestande af hvaler viser, at bestanden af marsvin i de indre danske farvande nu er nede på ca. 14.000 marsvin. Det er er langt lavere end optællinger i 2012 og 2016, der viste ca. 40.000 marsvin: https://dce.au.dk/aktuelt/nyheder/nyhed/artikel/marsvinebestand-mere-end-halveret-undersoegelse-afsloerer-drastisk-nedgang-i-danske-farvande

Bag om studiet:

Studietype: Non-invasiv elektrofysiologi

Eksterne samarbejdspartnere: University of Southern Denmark, Húsavík Research Center, University of St Andrews, Fjord & BæltEkstern finansiering: Office og Naval Research, FNU

Der er ingen interessekonflikt.

Link: Moderate levels of high-frequency noise mask harbor porpoise hearing, but do not cause temporary threshold shift | The Journal of the Acoustical Society of America | AIP Publishing

 

Kontakt:

Kristian Beedholm, biolog, forskningsprogrammør
Institut for Biologi
kristian.beedholm@bio.au.dk
25 38 36 85