Určování netopýrů podle
echolokačních signálů

(připravila Mgr. Helena Jahelková)

 

V současné době se v České republice využívají k terénním studiím (faunistickým, ekologickým, etologickým) ultrazvukové detektory. Díky druhově specifickým echolokačním signálům (ve vyhledávací fázi a typickém prostředí) lze určit většinu evropských druhů. Tento klíč je určen všem zájemcům o použití metody detektoringu v praxi. Kromě vlastního klíče k určování echolokačních signálů detektorem se systémem heterodyning (tvořeného textem a nahrávkami), zde naleznete také popisnou část pojednávající detektorech a základních aspektech potravního chování. Součástí jsou i základní informace o akustické analýze z nahrávek systémy time expansion a frequency division, a spolu s přehlednou tabulkou frekvenčních a časových parametrů, nahrávkami a sonogramy jednotlivých signálů a sekvencí, což usnadní určování jednotlivých druhů v rámci monitorovacích projektů ČESONU.

 

I. Ultrazvukové detektory

 

1. Heterodyning (HET) – úzkofrekvenční systém, je součástí většiny detektorů a umožňuje rozlišení různých druhů netopýrů přímo v terénu podle harmonických rysů signálů. Takto transformované signály ale nelze použít k analýze. Uvedený klíč k určování netopýrů v terénu je založen právě na rozlišení v tomto systému.

2. Frequency division (FD) – frekvence signálu je 10x snížena za současného zachování časových hodnot. Získané nahrávky je možno analyzovat, nelze však získat detailní údaje, převedený signál neodpovídá originálnímu. Systém pracuje v reálném čase a detektorů tak lze dobře využít např. pro dlouhodobé automatické nahrávky z jednoho pozorovacího bodu. Tento systém obsahují ultrazvukové detektory Anabat II, BatBox Duet, Pettersson D230, D940, UltraSoundAdvice U30, aj.

3. Time expansion (TE) s rozšířenou digitální pamětí, který ukládá přicházející signál do paměti a pak jej přehrává zpět zpomalený (většinou 10x nebo 20x); signály zachycené tímto typem detektoru zachovávají narozdíl od předchozího modelu informaci obsaženou v originálním signálu, jsou tedy vhodné k následné detailní analýze. Eystém obsahují např. Laar Explorer, Laar TR20, Pettersson D240X, D980, Ranquility II, aj.

 

Cenově nejdostupnější jsou detektory se systémem HET (tisíce Kč), k výzkumu se však používají detektory s analyzovatelnými výstupy, jejichž ceny je vyšší (nejlevnější v rámci desetitisíců Kč). V současnosti je možné kontaktovat řadu firem vyrábějící ultrazvukové detektory požadovaného typu, např.:
www.batsound.com
www.alanaecology.com
www.batbox.com
www.laartech.biz
www.econvergence.net

 

II. Typy prostředí  

 

Echolokační signály se mění podle prostředí, ve kterém netopýr loví. Typ prostoru se hodnotí z pohledu netopýra (např. lov těsně nad vodní hladinou je z pohledu netopýra zaplněný prostor). Obecně lze rozlišit tři typy loveckého prostředí
(obr. 1):

1. Otevřený prostor – prostor bez překážek, netopýr řeší jen echo odražené od kořisti, charakteristické jsou dlouhé signály a pomalý rytmus, nižší frekvence, např. Nyctalus noctula
2. Částečně zaplněný prostor – lov poblíž stromů, mezi domy, aj., netopýr řeší silné echo od kořisti a následné slabší echo od překážky, charakteristické středně dlouhé signály a středně rychlý rytmus, např. Pipistrellus sp.
3. Zaplněný prostor – lov v těsné blízkosti stromů a objektů, jakýkoli sběr z povrchů, echo kořisti je „ztracené“ v echu od povrchu, charakteristické krátké signály a rychlý rytmus, vyšší frekvence, např. Myotis naterreri

Řada druhů využívá více typů loveckého prostředí, obecně lze říci, že čím více zaplněný prostor, tím vyšší frekvence, kratší signály a rychlejší rytmus
( sono 1,  sono 2).

Sono 1. Nyctalus noctula lovící v otevřeném prostoru.

Sono 2. Nyctalus noctula nalétávající na úkryt v zaplněném prostoru.

 

III. Lovecké strategie

 

Netopýři využívají k lovu různé strategie: vzdušné lovectví  – druhy většinou loví v otevřeném a částečně zaplněném prostoru, sběr z povrchů – druhy typicky loví v zaplněném prostoru (echolokaci používají buď k vyhledávání kořisti, nebo pouze k orientaci a kořist zaměří podle zvuků, které vydává sama kořist), lov z určitého místa – např. větve, typický pro rod Rhinolophus.

Rozlišují se tři fáze lovu kořisti (obr. 2,  sono 3):

1. Vyhledávací fáze – typické signály vysílané v určitém rytmu daného druhu v závislosti na loveckém prostředí (např. druh mění rytmus, délku i frekvenci signálů, loví-li v otevřeném nebo částečně zaplněném prostoru)
2. Přibližovací fáze – zkracování signálů a intervalů, přechodná fáze
3. Koncová fáze – značné zkrácení signálů i intervalů, tzv. „potravní bzukot“

Sono 3. Pipistrellus kuhli; lov u lamp.

 

IV. Určování druhů v terénu systémem HET

 

Protože tento systém neumožňuje následnou zvukovou analýzu, je určení druhů mnohem více subjektivní a velmi záleží na zkušenosti a sluchových dispozicích pozorovatele.

 

Je nutné pamatovat na:

a) druhy se určují na základě vyhledávací fáze lovu kořisti

b) jednotlivé druhy mohou lovit v různém prostředí a různou strategií a tedy si přizpůsobovat echolokační signály k vlastní potřebě (změna rytmu, frekvence s maximální energií, typu signálů)

c) u přeletů mají signály většinou nižší frekvenci a pomalejší rytmus, na poslech jsou více „bublavější, žbluňkavější“ či „zastřenější“

d) při návratech do úkrytu (např. typický swarming mateřských kolonií) jsou typické signály s vyšší frekvencí a rychlým rytmem, na poslech jsou „ostřejší, údernější“

e) při létání uvnitř objektů či při echolokaci, kterou vydává netopýr v ruce, může být struktura echolokačních signálů značně rozdílná, zvláště u druhů lovící v otevřeném nebo částečně zaplněném prostoru

f) naladěním detektoru na určitou frekvenci zachytáváme pouze výseč frekvence; při frekvenci 40 kHz např. může být zachycena s různou intenzitou většina druhů včetně Nyctalus noctula (2. harmonický tón), obr. 3

g) rytmické zvuky podobné echolokaci mohou vydávat také některé druhy hmyzu nebo např. klíče či přezky (  sono 4,  sono 5,  sono 6,  sono 7 )

Sono 4. Zvuky hmyzu

Sono 5. Zvuky hmyzu

Sono 6. Zvuky mobilního telefonu – sms

Sono 7. Zvuky dvou zipu při chůzi

 

Proto je důležité si poznamenat:

a) prostředí, kde netopýr loví, případně jakým způsobem

b) výšku letu netopýra

c) siluetu netopýra

d) čas či dobu po západu slunce

 

Klíč k určování hlasů netopýrů

 

V. Akustická analýza a třídění signálů

 

Převod nahraných signálů do počítače a jejich analýzu umožňuje řada akustických programů (např. Avisoft SasLabPro, Batsound, SonoBat, SONA, aj.). Signály mohou být zobrazovány jako změny v napětí (tlaku zvukových vln) za čas (oscilogram), jako síla signálu rozvrstvená přes spektrum  frekvencí (power spectrum) nebo jako změny frekvence v čase (spektrogram) – nejčastější zobrazování. Lze také spojit detektor přímo s PC (obvykle laptopem) a kontinuálně nahrávat v reálném čase až do vyčerpání kapacity harddisku. Při analýze je nutné dodržovat stejné nastavení základních parametrů (sampling frequency, FFT window, FFT overlap, FFT size); při jakékoli takovéto změně se posune časové i frekvenční rozlišení. V publikacích se používají sonogramy získané z převodu systému time expansion (TE) (zde použité nastavení: sampling frequency 22050, Hamming FFT window, 87 % FFT overlap, 512 FFT size), ale protože se u nás využívají ke studiím také detektory s frequency division (FD), uvádíme také naše běžné druhy (zde použité nastavení: sampling frequency 22050, Hamming FFT window, 87 % FFT overlap, 256 FFT size).

www.batsound.com
www.laartech.biz
www.avisoft.com

 

Echolokační signály se obecně klasifikují podle frekvenčního průběhu
(obr. 4).:

1.  signály o konstantní frekvenci (CF) využívané např. rodem Rhinolophus (většinou v modifikaci FM-CF-FM),

2. varianty frekvenčně modulovaných signálů (FM). Oba typy signálů (CF/QCF a FM) jsou často kombinovány v závislosti na situaci (přelety, jednotlivé fáze při lovu kořisti, aj.) a také na typu loviště (otevřený prostor, blízkost objektů, aj.).

FM signály lze dělit na:

a)      kvasikonstantní QCF signály s frekvenčním rozpětím nižším než 4 kHz a trváním signálu nad 1 ms. Vyskytují se buď samostatně či jako složka echolokačního signálu a jsou typické pro otevřený prostor.

b)      úzkopásmové FM (narrow-band, NFM, případně shallow FM) s rozpětím mezi  4-15 kHz Jsou používány nejčastěji také v otevřeném prostoru.

c)      Širokopásmové FM (wide-band, WFM) s frekvenčním rozpětím vyšším než 15 kHz

d)      FM signály (steep, STFM), bez QCF složky s vysokým stupněm frekvenční modulace dosahující 30 a více kHz za 1 ms; jsou typické pro zaplněný prostor či pro koncovou fázi lovu

 

V jednotlivých fázích lovu jsou používány v závislosti na druhu různé typy signálů: vyhledávací fáze - QCF, FM-QCF, QCF-FM, FM, STFM, přibližovací fáze - WFM, STFM, koncová fáze - STFM. Typy signálů (i jejich frekvenční a časové charakteristiky) se u jednoho druhu lovícího ve více typech prostředí ve vyhledávací fázi liší: např. pro rod Pipistrellus jsou charakteristické QCF signály v otevřeném prostoru, FM-QCF v otevřeném až částečně zaplněném prostoru; dále např. mimo lov používají QCF signály při přeletu volných ploch či STFM signály při náletu na úkryt.

V přiložené identifikační tabulce jsou uvedeny typy signálů vyhledávací fáze.

 

VI. Určování druhů z nahrávek

Podobně jako při určování netopýrů z HET detektorů přesnost určení velmi usnadní záznam:

a) prostředí, kde netopýr loví, případně jakým způsobem

b) výška letu netopýra

c) silueta netopýra

d) čas či doba po západu slunce

 

Některé druhy je možno bezpečně rozlišit v určitém prostředí pouze na základě pozorování potravního chování, loveckého prostředí, siluety nebo pokud se v záznamu objeví charakteristické sociální signály.

Detektor TE: pouze ze záznamu echolokačních signálů nelze rozlišit např. Myotis naterreri a M.bechsteini v zaplněném prostoru (pomůže silueta), M. alcatoe a M.mystacinus či M.brandtii (pomůže typ prostoru, ve kterém byly signály nahrávány), M.daubentonii a M.dasycneme, jsou-li v záznamu jen STFM sinály (pomůže potravní chování a silueta), M.myotis a Eptesicus serotinus v zaplněném prostoru (silueta), Nyctalus noctula a N.lasiopterus (pomůže silueta), Pipistrellus nathusii a P.kuhli (pomůže typ habitatu, sociální signály). Dosavadní znalosti neumožňují bezpečně rozlišit dvojici Myotis mystacinus/brandtii, M.myotis/oxygnathus, částečně to platí i pro Plecotus auritus/austriacus.

Detektor FD: z menšího záznamu neumožňuje bezpečně rozlišit malé druhy rodu Myotis s frekvencí s maximální energií mezi 40-45 kHz a další nerozlišitelné druhy v TE.

 

Měření signálu:

Frekvence s maximálním množstvím energie - nejhlasitější frekvence, určuje se z powerspectra. Počáteční a koncová frekvence – určují se na základě zvoleného rozdílu v dB (např. -30dB) od naměřené hodnoty dB daného signálu. Vzdálenost mezi signály, intervaly – zde použity hodnoty naměřené od středu signálu ke středu následujícího signálu; obecně se však používá spíše interval od konce signálu k počátku následujícího signálu.(obr. 5)

LITERATURA
Skiba, R. (2003). Europaische Fledermause : Kennzeichen, Echoortung Und Detektoranwendung. Die Neue Brehm-Bücherei 648, 212 pp.
Anděra, M., Horáček, I. (2005): Poznáváme naše savce. Sobotáles, Praha, 328 pp.