Ornithologie: hoe vogels hun zang waarnemen

Latere studies ondersteunden deze hypothese. In 2016 meldde een onderzoeksteam onder leiding van Timothy Ginter van de University of California, San Diego, dat spreeuwen (Sturnus vulgaris) Getransformeerde sequenties zijn alleen herkenbaar als alle subtiliteiten uit de geluiden zijn verwijderd. De resultaten bevestigen het belang van micro-elementen voor dieren bij het luisteren naar hun liedjes.

De golfvorm van een audiosignaal kan op twee niveaus worden beschreven: omhulling en microstructuur. De eerste bestaat uit langzame fluctuaties in amplitude, terwijl de laatste bestaat uit snelle fluctuaties in frequentie en amplitude binnen de golfvorm (zie ‘Fijne structuur’). De fijne structuur van het audiosignaal weerspiegelt veranderingen in de millisecondeschaal. Veel ornithologen hebben ze in het verleden genegeerd, deels omdat ze niet direct zichtbaar zijn op spectrogrammen. Als je echter naar de golfvorm van een enkele lettergreep kijkt met gedetailleerde versterking, wordt de subtiele fonetische structuur zichtbaar in de details.

Robert Dowling van de Universiteit van Maryland was een pionier in de studie van de precieze structuur van vogelzang. Al tientallen jaren onderzoeken hij en zijn collega’s het vermogen van vogels om dergelijke vocale details te detecteren. In een baanbrekende studie uit 2002 testten onderzoekers het vermogen van vogels en mensen om onderscheid te maken tussen geluiden die alleen verschillen in hun subtiele structuur. Alle soorten vogels – zebravinken, kanaries of papegaaien – deden het veel beter: de dieren konden twee tot drie keer kleinere verschillen in microstructuur identificeren dan mensen. Het exacte fysiologische mechanisme voor deze hoge gevoeligheid is nog onbekend. Aangenomen wordt dat het verband houdt met kenmerken van het binnenoor van vogels, die, in tegenstelling tot mensen, een korter, slechts licht gebogen slakkenhuis hebben in plaats van een spiraalvormig opgerold slakkenhuis.

Ogenschijnlijk simpele uitvoering

Toen ik in 2015 vogelzang begon te vergelijken met menselijke spraak als onderdeel van mijn promotieonderzoek aan de Universiteit van Maryland, hechtte ik geen bijzonder belang aan deze opmerkelijke structuur. In plaats daarvan zocht ik naar de taalachtige grammaticale vaardigheden van de vogels. Maar naarmate ik dieper op de vraag inging en vele experimenten uitvoerde, werd het me steeds duidelijker dat de sleutel tot het begrijpen van vogelzang misschien meer in deze subtiele akoestische details lag dan in de sequenties waarin het voorkwam.

De kampioen Dooling-vogel die in zijn onderzoek uit 2002 werd getest, was een zebra (Taeniopygia guttata). Deze levendige zangvogel, afkomstig uit Australië, heeft zichzelf gevestigd als de meest populaire soort in experimenteel zangvogelonderzoek, niet in de laatste plaats omdat hij gretig zingt en zelfs in gevangenschap succesvol broedt. Bovendien ziet zijn uitvoering, die uitsluitend door mannen wordt uitgevoerd, er heel eenvoudig uit: het bestaat uit een enkel motief van drie tot acht coupletten, die – meestal in dezelfde volgorde – voortdurend worden herhaald. Door de heldere structuur leent de zang van de zebravink zich beter voor wetenschappelijke studies dan de roep van andere vogels. Aangezien mannen de lettergrepen en sequenties die voorkomen van de leraar – meestal hun vader – leren, is het redelijk om te concluderen dat beide aspecten van het lied een belangrijke rol spelen bij de cognitie.

We hebben deze hypothese in 2018 getest door te onderzoeken hoe goed zebravinken het verschil konden horen tussen natuurlijke en gemanipuleerde zangvormen, waarin sommige lettergrepen in omgekeerde of omgekeerde volgorde verschenen (zie ‘Stemsequenties onderscheiden’). Om dit te doen, leerden we de vogels om ons te vertellen over de verschillen in geluid die ze opmerkten: Eerst werden hun stemmen herhaaldelijk gespeeld. Als ze vervolgens op een knop drukken, begint er een experiment waarbij de tonen veranderen of hetzelfde blijven. Als de vogel met zijn snavel op een bepaalde knop tikte terwijl de geluiden veranderden, werd dit geteld als een geldige treffer en kreeg het proefdier het voer als beloning. Aan de andere kant, als hij op de knop klikte terwijl het geluidspatroon hetzelfde bleef, gingen de lichten in de kooi als straf uit en werd het resultaat geclassificeerd als een bug. Met behulp van deze experimentele opstelling konden we het vermogen van de vogels bepalen om onderscheid te maken tussen een natuurlijk, repetitief zangmotief en nieuwe geluiden (versierde of gewijzigde lettergrepen). Voor de vogels draaide het allemaal om lekker eten.