Elephant Communication

Elephant Communication

O’ Connell-Rodwell, a postdoctoral fellow at Stanford University, has travelled to Namibia’s first-ever wildlife reserve to explore the mystical and complicated realm of elephant communication. She, along with her colleagues, is part of a scientific revolution that started almost 20 years ago. This revolution has made a stunning revelation: elephants are capable of communicating with each other over long distances with low-frequency sounds, also known as infrasounds, which are too deep for humans to hear.

As might be expected, African elephants able to detect seismic sound may have something to do with their ears. The hammer bone in an elephant’s inner ear is proportionally huge for a mammal, but it is rather normal for animals that use vibrational signals. Thus, it may be a sign that suggests elephants can use seismic sounds to communicate.

Other aspects of elephant anatomy also support that ability. First, their massive bodies, which enable them to give out low-frequency sounds almost as powerful as the sound a jet makes during takeoff, serve as ideal frames for receiving ground vibrations and transmitting them to the inner ear. Second, the elephant’s toe bones are set on a fatty pad, which might be of help when focusing vibrations from the ground into the bone. Finally, the elephant has an enormous brain that sits in the cranial cavity behind the eyes in line with the auditory canal. The front of the skull is riddled with sinus cavities, which might function as resonating chambers for ground vibrations.

It remains unclear how the elephants detect such vibrations, but O’ Connell-Rodwell raises a point that the pachyderms are ‘listening’ with their trunks and feet instead of their ears. The elephant trunk may just be the most versatile appendage in nature. Its utilization encompasses drinking, bathing, smelling, feeding and scratching. Both trunk and feet contain two types of nerve endings that are sensitive to pressure – one detects infrasonic vibration, and another responds to vibrations higher in frequencies. As O’ Connell-Rodwell sees, this research has a boundless and unpredictable future. ‘Our work is really interfaced of geophysics, neurophysiology and ecology,’ she says. ‘We’re raising questions that have never even been considered before.’

It has been well-known to scientists that seismic communication is widely observed among small animals, such as spiders, scorpions, insects and quite a lot of vertebrate species like white-lipped frogs, blind mole rats, kangaroo rats and golden moles. Nevertheless, O’Connell-Rodwell first argued that a giant land animal is also sending and receiving seismic signals. ‘I used to lay a male planthopper on a stem and replay the calling sound of a female, and then the male one would exhibit the same kind of behaviour that happens in elephants—he would freeze, then press down on his legs, move forward a little, then stay still again. I find it so fascinating, and it got me thinking that perhaps auditory communication is not the only thing that is going on.’

Scientists have confirmed that an elephant’s capacity to communicate over long distance is essential for survival, especially in places like Etosha, where more than 2,400 savanna elephants range over a land bigger than New Jersey. It is already difficult for an elephant to find a mate in such a vast wild land, and the elephant reproductive biology only complicates it. Breeding herds also adopt low-frequency sounds to send alerts regarding predators. Even though grown-up elephants have no enemies else than human beings, baby elephants are vulnerable and are susceptible to lions and hyenas attack. At the sight of a predator, older ones in the herd will clump together to form protection before running away.

We now know that elephants can respond to warning calls in the air, but can they detect signals transmitted solely through the ground? To look into that matter, the research team designed an experiment in 2002, which used electronic devices that enabled them to give out signals through the ground at Mushara. ‘The outcomes of our 2002 study revealed that elephants could indeed sense warning signals through the ground,’ O’Connell-Rodwell observes.

Last year, an experiment was set up in the hope of solving that problem. It used three different recordings—the 1994 warning call from Mushara, an anti-predator call recorded by scientist Joyce Poole in Kenya and a made-up warble tone. ‘The data I’ve observed to this point implies that the elephants were responding the way I always expected. However, the fascinating finding is that the anti-predator call from Kenya, which is unfamiliar to them, caused them to gather around, tense up and rumble aggressively as well—but they didn’t always flee. I didn’t expect the results to be that clear-cut.’

Khả năng giao tiếp của voi

O ‘Connell-Rodwell, một nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại Đại học Stanford, đã có chuyến đi đến khu bảo tồn động vật hoang dã đầu tiên của Namibia để khám phá lĩnh vực đầy bí ẩn và phức tạp về khả năng giao tiếp của voi. Cô cùng với các đồng nghiệp của mình là một phần của cuộc cách mạng khoa học được bắt đầu từ gần 20 năm trước. Cuộc cách mạng này đã mang đến một khám phá sửng sốt: loài voi có khả năng giao tiếp với nhau ở khoảng cách xa bằng âm thanh tần số thấp, còn được gọi là sóng hạ âm, quá trầm để con người có thể nghe thấy.

Đúng như dự đoán, khả năng phát hiện ra âm thanh địa chấn của voi châu Phi có thể liên quan đến tai của chúng. Xương búa nằm ở tai trong của voi rất lớn so với mức tương ứng ở động vật có vú, nhưng điều này khá bình thường với động vật có thể sử dụng các tín hiệu rung động. Vì thế, đó có thể là một dấu hiệu cho thấy voi có khả năng sử dụng âm thanh địa chấn để giao tiếp.

Các yếu tố khác về giải phẫu ở voi cũng ủng hộ cho khả năng đó. Đầu tiên, cơ thể khổng lồ cho phép chúng phát ra âm thanh tần số thấp mạnh gần bằng âm thanh mà máy bay phản lực tạo ra khi cất cánh, đóng vai trò là một cấu trúc lý tưởng để tiếp nhận các rung động từ mặt đất rồi truyền đến tai trong. Thứ hai, xương ngón chân voi được đặt trên một miếng đệm dày, có thể hữu ích khi gom các rung động từ mặt đất truyền vào xương. Cuối cùng, voi có một bộ não khổng lồ nằm trong khoang sọ phía sau mắt thẳng hàng với với ống thính giác. Mặt trước của hộp sọ chứa đầy các hốc xoang, có thể hoạt động như các buồng cộng hưởng tiếp nhận các rung động từ mặt đất.

Vẫn chưa biết rõ bằng cách nào những con voi phát hiện được những rung động như vậy, nhưng O ‘Connell-Rodwell nêu ra quan điểm rằng loài vật da dày này đang ‘lắng nghe’ bằng vòi và bàn chân của chúng thay vì dùng tai. Vòi voi có thể là bộ phận phụ linh hoạt nhất trong tự nhiên. Chức năng sử dụng của nó bao gồm uống, tắm, ngửi, đút thức ăn và gãi. Cả vòi và bàn chân đều chứa hai loại đầu dây thần kinh nhạy cảm với áp suất – một loại phát hiện rung động hạ âm còn loại kia phản ứng với các rung động có tần số cao hơn. Như những gì O ‘Connell-Rodwell thấy, nghiên cứu này có một tương lai rộng lớn và không thể đoán trước. Bà nói: ‘Công trình của chúng tôi thực sự giao thoa giữa địa vật lý, sinh lý học thần kinh và sinh thái học.’ ‘Chúng tôi đang đưa ra những vấn đề thậm chí chưa từng được xem xét trước đây.’

Các nhà khoa học đều đã biết rõ rằng giao tiếp qua địa chấn được quan sát thấy phổ biến giữa các loài động vật nhỏ, chẳng hạn như nhện, bọ cạp, côn trùng và khá nhiều loài động vật có xương sống như ếch môi trắng, chuột chũi mù, chuột kangaroo và chuột chũi vàng. Tuy nhiên, O’Connell-Rodwell lần đầu tiên kết luận rằng một loài động vật khổng lồ trên cạn cũng đang gửi và nhận các tín hiệu địa chấn. ‘Tôi từng đặt một con rầy đực lên thân cây và phát lại tiếng kêu của con cái, sau đó con đực sẽ biểu hiện kiểu hành vi giống như đã xảy ra ở voi — nó sẽ đứng yên, sau đó dẫm chân xuống, tiến về phía trước một chút, rồi lại đứng yên. Tôi thấy điều đó thật thú vị và khiến tôi nghĩ rằng có lẽ giao tiếp thính giác không phải là điều duy nhất đang diễn ra. ‘

Các nhà khoa học đã thừa nhận rằng khả năng giao tiếp từ khoảng cách xa của voi là điều cần thiết để sinh tồn, đặc biệt là ở những nơi như Etosha, nơi có hơn 2.400 con voi xavan sống trên một vùng đất rộng hơn bang New Jersey. Một con voi vốn đã khó tìm được bạn tình trong một vùng đất hoang dã rộng lớn như vậy, và đặc điểm sinh học về khả năng sinh sản của voi chỉ làm phức tạp thêm tình hình. Các đàn được nuôi cũng sử dụng âm thanh tần số thấp để gửi đi cảnh báo về những kẻ săn mồi. Mặc dù voi trưởng thành không có kẻ thù nào khác ngoài con người, nhưng voi con lại rất dễ bị tổn thương và dễ bị sư tử hay linh cẩu tấn công. Khi nhìn thấy một kẻ săn mồi, những con lớn trong đàn sẽ tụ tập lại với nhau để hình thành lớp bảo vệ trước khi bỏ chạy.

Giờ đây chúng ta biết rằng voi có thể phản ứng với những tiếng cảnh báo qua không khí, nhưng liệu chúng có thể phát hiện các tín hiệu chỉ truyền qua mặt đất không? Để xem xét vấn đề đó, nhóm nghiên cứu đã thiết kế một thí nghiệm vào năm 2002, sử dụng các thiết bị điện tử cho phép chúng phát tín hiệu truyền qua qua mặt đất tại Mushara. O’Connell-Rodwell nhận xét: ‘Kết quả nghiên cứu của chúng tôi năm 2002 cho thấy voi thực sự có thể cảm nhận được các tín hiệu cảnh báo truyền qua mặt đất.

Năm ngoái, một thí nghiệm đã được thiết lập với hy vọng giải quyết được vấn đề này. Ba đoạn ghi âm khác nhau đã được sử dụng – tiếng cảnh báo năm 1994 từ Mushara, tiếng cảnh báo kẻ săn mồi được ghi lại bởi nhà khoa học Joyce Poole ở Kenya và một tiếng giả chim hót líu lo. ‘Dữ liệu tôi quan sát được cho đến thời điểm này ngầm cho thấy những con voi đang phản ứng theo cách mà tôi luôn chờ đợi. Tuy nhiên, phát hiện thú vị là tiếng cảnh báo kẻ săn mồi từ Kenya, vốn xa lạ với chúng, đã khiến chúng tụ tập xung quanh, căng thẳng và gây ầm ĩ – nhưng không phải lúc nào chúng cũng chạy trốn. Tôi đã không nghĩ kết quả lại rõ ràng như vậy. ‘