Geluid

Om te begrijpen hoe het kan dat we geluiden horen, moet je eerst iets weten over geluid. Geluid is eigenlijk een “verstoring” die zich beweegt door bijvoorbeeld lucht. Een trillend voorwerp (een snaar, een trommelvel, een stemband) zet de luchtdeeltjes in beweging. Stel dat je de luchtdeeltjes zou kunnen zien, dan ziet dat er uit zoals in de figuur hieronder. Als het rode klepje een klein stukje heen en weer trilt, komen de luchtdeeltjes (de zwarte stipjes) afwisselend een beetje dichter bij elkaar en een beetje verder van elkaar te liggen.

Dit patroon beweegt zich van links naar rechts: de donkerdere banen bewegen zich, maar de stipjes (luchtdeeltjes) zelf bewegen maar een klein stukje van links naar rechts en terug.

De luchtdruk op één plek is dus afwisselend een beetje hoger en een beetje lager. Dit kan je ook tekenen als een golf. Je kunt zo’n geluidsgolf een beetje vergelijken met een springtouw dat je op en neer beweegt: het touw maakt een golfbeweging van boven naar beneden, maar de stukjes touw verplaatsen zich niet van links naar rechts.

Bij lage geluiden liggen de donkere banen verder uit elkaar dan bij hoge geluiden: lage geluiden hebben een langere golflengte dan hoge.

geluidsgolven van hoog (blauw) en laag (rood) geluid

Ook het verschil tussen harde en zachte geluiden kan je tekenen: harde geluiden hebben een hogere golf dan zachte.

geluidsgolven van zacht (links) naar hard (rechts)

Gehoor van zoogdieren

Zoogdieren zoals wij, vangen geluiden op met 2 oorschelpen, die aan de zijkant van ons hoofd zitten. Dat is handig, want daardoor kunnen we horen uit welke richting een geluid komt. Als er rechts van je hoofd een geluid gemaakt wordt, komt dat net iets eerder bij je rechter- dan bij je linker-oor aan. In je hersenen wordt dat ‘vertaald’, zodat jij weet aan welke kant je vriendje staat te roepen. Geluiden van links en rechts kunnen wij daardoor onderscheiden, maar omdat onze oren links en rechts op dezelfde hoogte zitten, is het voor ons moeilijk om te horen hoe hoog de maker van een geluid zich bevindt. Bijvoorbeeld als er vanuit een raam bovenin een huis geroepen wordt: dan zie je soms iemand zoekend om zich heen kijken, op zoek naar de bron van het geluid.

Als je één oor dicht houdt, hoor je dus ook veel minder goed waar het geluid vandaan komt. En je hoort juist beter als je je handen achter je oorschelpen houdt, zodat je grotere oren krijgt. Flaporen zijn dus eigenlijk heel handig!

Grote oren kan je ook nabootsen: toen er nog geen hoorapparaten waren zoals wij die nu kennen, gebruikten slechthorende mensen vaak een soort toeter om het geluid beter op te vangen.

Als je je oor ‘richt’ op het geluid, kun je het beter horen. Wij mensen moeten dat doen door ons hele hoofd te draaien: onze oorschelpen zitten vrij onbeweeglijk vast aan ons hoofd (behalve bij die ene oom die zijn oren kan bewegen).

Dieren kunnen wel soms hun oorschelpen draaien om geluiden nog beter op te kunnen vangen.

Bouw van ons mensen-oor

Als een geluid is opgevangen door je oorschelp, komt het via een buis, de gehoorgang, bij je trommelvlies (op het plaatje donkerblauw). Door de geluidsgolven gaat het trommelvlies trillen. Bij lage geluiden trilt je trommelvlies langzaam, bij hoge geluiden snel.

Aan de achterkant van het trommelvlies zit een klein botje vast, dat mee trilt met het trommelvlies. Dat botje ziet er uit als een hamer. Dat is het eerste van de ‘gehoor-beentjes’: 3 botjes, die aan elkaar vast zitten (iets lichter blauw in de tekening). Het gedeelte van je oor waarin de gehoorbeentjes liggen heet je middenoor. Door een slimme constructie van de 3 gehoorbeentjes komen de trillingen versterkt aan bij het volgende vlies, dat ovaal is van vorm.

bouw van het oor van een mens

Via dat ‘ovale venster’ worden de trillingen doorgegeven naar je binnenoor. Daar komen ze in het ‘slakkenhuis’ (lichtblauw in de tekening). Dat is, je raadt het al, een orgaantje in de vorm van een slakkenhuis, dat ongeveer 1 cm groot is. Het is gevuld met vloeistof. Er zitten zo’n 16.000 kleine haartjes in die de trillingen kunnen voelen. Trillingen van hoge geluiden zorgen op een andere plaats in het slakkenhuis voor beweging van de haartjes dan trillingen van lage geluiden. Door die haartjes worden signalen via je gehoorzenuw doorgegeven aan je hersenen.

De haartjes in je slakkenhuis kunnen ook beschadigd raken of zelfs dood gaan. Dit kan veroorzaakt worden door hard geluid, bijvoorbeeld doordat je je mp3-speler te hard zet. Ook als je te dicht bij de geluidsbox staat op een feest kan je hier last van krijgen. Soms hoor je dan de volgende dag nog steeds een ‘piep’ in je oor. Gehoorschade kan blijvend zijn: het gaat dan nooit meer over, want de haartjes in je binnenoor kunnen niet opnieuw aangroeien. Tegenwoordig hebben heel veel jonge mensen hier last van. Let dus op het volume van je mp3-speler, als je over een paar jaar nog steeds naar vogels of muziek wil kunnen luisteren!

Oren van andere zoogdieren: honden en katten

De bouw van het oor van een hond of kat is vergelijkbaar met die van ons oor.

De vorm van de gehoorgang is wel een beetje anders: bij honden loopt de gehoorgang eerst een heel stuk naar beneden en dan pas horizontaal. Bij katten is dit ook zo. Daardoor kunnen honden en katten hun oorschelpen makkelijker draaien om geluiden beter op te vangen. Het heeft ook een nadeel: er blijft makkelijker (zwem)water en vuil in zitten, waardoor de dieren oorontsteking kunnen krijgen.

Dolfijnen

Bij de meeste zoogdieren ziet het gehoororgaan er ongeveer uit zoals dat van de mens. Een speciale vermelding verdienen zoogdieren die in het water leven, zoals dolfijnen.

Geluidsgolven kunnen zich goed door water voortbewegen. Wanneer ze dan je hoofd bereiken, gaan ze via je gehoorgang, maar ook via je schedel verder. Dat is eigenlijk niet  handig voor het richting-horen, waarvoor immers een tijdsverschil nodig is tussen het ene en het andere oor. Toch kunnen dolfijnen goed bepalen uit welke richting een geluid komt. Dolfijnen zijn in staat om met echolocatie voorwerpen te lokaliseren, dat wil zeggen: door zelf geluid uit te zenden en te luisteren naar de echo die wordt opgevangen door hun oor.

Bij dolfijnen is onderzoek gedaan naar de bouw van de gehoororganen en de schedel daar omheen. Daaruit bleek, dat hun middenoor niet direct vast zit aan de schedel-beenderen. Dit zorgt ervoor dat de geluidsgolven niet via de schedel het binnenoor bereiken. Bij dolfijnen gebeurt dit echter ook niet via de uitwendige gehoorgang. Die hebben ze wel, met een opening die in een kuiltje ligt een stukje achter het oog, maar deze heeft geen rechtstreekse verbinding met het trommelvlies. In plaats van de uitwendige gehoorgang zorgt de onderkaak voor het opvangen van de geluidsgolven. Via het bot van de onderkaak worden drukgolven doorgegeven aan met vet gevulde kanalen, die in verbinding staan met een structuur die te vergelijken is met ons trommelvlies. Op deze manier kunnen de dolfijnen goed richting-horen. Ze kunnen op hun gehoor hun weg vinden en prooien vangen. Als ze een geluid uitzenden, kunnen dolfijnen aan het teruggekaatste geluid horen hoe groot iets is en hoe snel het beweegt. Zelfs dieren die zich onder het zand verbergen kunnen ze zo ontdekken.

Vleermuizen

Ook vleermuizen “kijken” met hun oren.

Daarvoor moeten ze natuurlijk ook extra goede oren hebben. Eigenlijk ziet het oor van een vleermuis er ongeveer net zo uit als dat van ons, maar dan relatief groot. Vleermuizen hebben niet alleen een grote oorschelp, maar ook een heel groot binnenoor. Dat ligt bij vleermuizen los in de schedel, dus niet ingebouwd zoals bij ons. Het slakkenhuis bij vleermuizen die echolocatie gebruiken is twee en een half tot drie en een half keer opgerold (dat van ons twee en een half keer). Voor die echolocatie gebruiken ze hele hoge tonen, die mensen alleen met behulp van speciale detectoren kunnen horen.

Gehoor van vogels

Ook sommige vogels zijn specialisten in richting-horen: de uilen. Van een aantal uilen zitten de oren links en rechts niet op dezelfde hoogte, waardoor ze niet alleen kunnen horen of een geluid van links of van rechts komt, maar ook hoe hoog of laag de maker van het geluid zit. Behalve het verschil in tijd tussen het linker- en het rechter-oor, let de uil hierbij ook op het verschil in intensiteit van het opgevangen geluid. Jonge uilen oefenen dit door met hun kop te bewegen, en het geluid te vergelijken van verschillende standen van hun kop.

Bij de kerkuil wordt het geluid extra goed opgevangen door de veertjes rondom hun hartvormige gezicht. De grote ooropeningen zitten aan de rand van die veertjes. Aan de voor- en achterkant van de ooropeningen zitten een soort kleppen, gevormd door huidplooien, die als een “richtmicrofoon” kunnen draaien om het geluid op te vangen.

Waarschijnlijk gaat het gehoor van vogels niet achteruit als ze ouder worden, omdat ze kapotte haarcellen in hun binnenoor kunnen herstellen. Mensen kunnen dat niet.

Gehoor van reptielen en amfibieën

Het gehoororgaan van de meeste andere gewervelde dieren zit minder ingewikkeld in elkaar dan dat van zoogdieren en vogels. De gehoorbotjes zijn minder ontwikkeld.

Schildpadden

Schildpadden hebben geen gehooropening. Ze horen ook niet erg goed. Een schildpad hoort vooral lage tonen. Als de grond trilt, bijvoorbeeld omdat er een vijand –of juist een soortgenoot– aan komt, voelen schildpadden dat met hun poten. Via de achterpoten en het schild komt het geluid bij het binnenoor.

Slangen

Ook slangen voelen het als de grond trilt. Dat is één van de redenen dat je in Nederland niet zo vaak een ringslang of een adder ziet, ook al komen ze hier wel voor. Als er een mens aan komt stampen, maken ze zich snel uit de ‘voeten’ en glijden weg. Vroeger dacht men, dat slangen doof zijn, omdat ze geen zichtbare gehooropeningen hebben en niet erg reageren op geluid. Toch hebben ze ook gehoorbotjes die bewegen bij geluid. Die trilling wordt doorgeven via een haarcel, die een zenuwsignaal naar de hersenen stuurt.

hagedis (foto: Marek Szczepanek)

Hagedissen en krokodillen

Ook bij hagedissen en krokodillen ontbreken de oorschelpen, maar hun gehoororganen hebben wel een duidelijke verbinding met de omgeving. Achter hun ogen zie je het trommelvlies duidelijk zitten.

Hagedissen reageren ook op trillingen van de grond. Zo ontwijken ze vijanden en sporen ze prooien op.

Krokodillen zijn eveneens gevoelig voor trillingen. In het water sporen ze zo zelfs kleine prooien op. Om eventuele partners te lokken gebruiken ze ook geluid; ze kunnen dan ook goed horen.

Kikkers en padden

Kikkers gebruiken geluid om soortgenoten te lokken. Natuurlijk moeten ze die geluiden dan ook kunnen horen.

Je kunt het trommelvlies van een kikker duidelijk zien zitten, achter zijn oog.

Gehoor van vissen

In het binnenoor van vissen zitten ‘oorsteentjes’ (otolieten), die ervoor zorgen dat de haartjes in het slakkenhuis bewegen bij geluid. Aan de otolieten kan je de leeftijd van de vis bepalen: er zijn groeiringen te zien, vergelijkbaar met die van bomen.

Sommige vissoorten, zoals de karper en de meerval, gebruiken hun zwemblaas als een soort trommelvlies. De zwemblaas is een soort ballon in het lichaam, waardoor de vis in het water kan zweven zonder te zwemmen. Bij de karper en de meerval is er een verbinding tussen de zwemblaas en het binnenoor, waardoor de trillingen van de zwemblaas ook het oor bereiken.

Net als vogels zijn vissen in staat om kapotte haarcellen in hun binnenoor te herstellen.

Gehoor van insecten

Het gehoororgaan zit niet bij alle insecten op dezelfde plaats. Er zijn ook insecten die ‘horen’ met de haren op hun lichaam.

mug

(foto: ©entomart)

Muggen

Steekmuggen vangen het zoemende geluid van hun soortgenoten op met hun geveerde antennes. Alleen de vrouwtjes zoemen. Iedere soort mug maakt zijn eigen geluid, zodat de mannetjes zich in het donker niet kunnen vergissen.

Krekels en sprinkhanen

Krekels en sprinkhanen kunnen goed horen. Hun gehoororgaan heeft zich ontwikkeld uit een stukje van hun ademhalingsorganen. Zoals alle insecten ademen krekels en sprinkhanen via openingen in hun lichaam, die uitkomen in buisjes, die de zuurstof direct naar hun cellen brengen. Bij krekels en sprinkhanen heeft een stukje van dat buizenstelsel zich ontwikkeld tot het gehoororgaan. Daarin liggen receptoren die geluidstrillingen opvangen en doorgeven aan de gehoorzenuwen.

een sabelsprinkhaan hoort met zijn poten

(foto: Georg Slickers)

Bij sommige dieren van deze groep liggen ze in het achterlijf, bij andere in de voorpoten. Op de foto van de sabelsprinkhaan zijn (bij de rode pijlen) de gehooropeningen in de voorpoten duidelijk te zien.

Als je hoort met je voorpoten, die tijdens het lopen steeds op een andere plek zijn, is het lastig om te bepalen waar een geluid vandaan komt. Bij deze dieren kan ieder gehoororgaan afzonderlijk bepalen waar het geluid vandaan komt. Insecten met het gehoororgaan in hun achterlijf hebben dat probleem niet; die kunnen wel stereo horen.

Vlinders

Niet alle soorten vlinders kunnen goed horen. De meeste dagvlinders horen niet goed, ze hebben dat ook niet nodig. Een uitzondering vormen de Zandoogjes. Voor hen is het wel handig als ze grazers horen aankomen: zandoogjes leven namelijk in grasland.

bruin zandoogje

(foto: J.F. Gaffard Jeffdelonge)

Over het algemeen horen nachtvlinders beter dan dagvlinders. Hun gehoororgaan zit niet op hun kop maar ligt in het borststuk, dicht bij de taille. Het is een met lucht gevulde holte met een vliesje erover, dat verbonden is met de gehoorzenuw. Er zijn ook berichten over gehoororganen in de vleugeladers en in de poten (www.vlinderstichting.nl).

Er is een nachtvlinder met een bijzonder goed gehoor, de Grote Wasmot, die waarschijnlijk het geluid van vleermuizen kunnen opvangen en zo op tijd en goed heenkomen kunnen zoeken om niet opgegeten te worden.

‘Horen’ zonder gehoororgaan

Sommige ongewervelde dieren kunnen goed horen, andere niet. Er zijn dieren die niet echt een gehoororgaan hebben maar wel trillingen kunnen voelen.

foto: Tomascastelazo, B. Kimmel

Schorpioenen

Schorpioenen hebben geen gehoororganen, maar wel een heleboel ‘haren’. Hiermee kunnen ze trillingen voelen. Dat is handig, want schorpioenen jagen ’s nachts. Door het tijdverschil waarmee de trillingen hun poten bereiken, kunnen ze zelfs de richting bepalen. Ook kunnen ze trillingen in de lucht voelen met lange haren die op hun schaar-achtige voorste “klauwen” zitten. Op die manier kunnen ze zelfs prooien uit de lucht plukken aan de hand van de trillingen die ze veroorzaken in de lucht. Deze zintuig-haren van de schorpioen worden wel vergeleken met “een binnenoor dat over de buitenkant van hun lichaam is uitgespreid”.

Spinnen

Een spin voelt het aan de trillingen in het web als er een prooi in vliegt. Zo ‘hoort’ een spin ook de plaats van de prooi in het web.

Regenwormen

Regenwormen voelen de trillingen in de grond. Ze kruipen naar boven als ze voelen dat er een mol aan komt, om niet opgegeten te worden. Sommige vogels maken daar handig gebruik van: je ziet wel eens een vogel in het weiland staan ‘trappelen’. De regenwormen voelen de trillingen en kruipen omhoog, waar ze een lekker hapje vormen voor de vogel.

Toonhoogtes

Niet alle dieren kunnen geluiden van dezelfde toonhoogte horen. Zo kunnen vleermuizen hele hoge geluiden horen, die voor ons te hoog zijn (ultrasoon). Olifanten kunnen juist hele lage geluiden horen, die voor ons te laag zijn (infrasoon). Die geluiden zijn voor de olifanten op grote afstand hoorbaar.

In het begin van dit themaverhaal staat, dat lage geluiden een langere golflengte hebben dan hoge. Toonhoogte wordt uitgedrukt in het aantal trillingen per seconde. De eenheid hiervan is Hertz (1 Hz is 1 trilling per seconde). In de tabel hieronder kan je zien welke toonhoogtes verschillende dieren kunnen horen.