שירת הלווייתן היא אוסף של קולות דמויי שריקה שמייצרים לווייתנים לשם תקשורת ביניהם. המונח "שירה" נמצא בשימוש במיוחד כשהוא נועד לתאר תבנית צפויה וחוזרת על עצמה של צלילים ארוכים בתדר נמוך, שמשמיעים מינים מסוימים של לווייתנים (במיוחד לווייתן גדול-סנפיר Megaptera novaeangliae), בצורה המזכירה לחוקרי הלווייתנים שירה אנושית.^[1] התהליכים הביולוגיים המשתתפים ביצירת הקולות משתנים ממשפחה אחת של יונקים ימיים לאחרת. עם זאת, כל הלווייתנאים והדולפינים תלויים בצלילים לצורך תקשורת והתמצאות במידה רבה יותר מקרוביהם היבשתיים, משום שמתחת לפני המים הראייה קשה בשל בליעת האור על ידי המים, והתנועה האיטית יחסית של המים מצמצמת את יעילות חוש הריח. הנושא נחקר כחלק מתחום רחב יותר של תקשורת בעלי חיים. הרעשים המלאכותיים האופפים את האוקיינוסים בעיקר בשל השימוש בסונאר בצוללות, כלי שיט ומתקנים ימיים, מגבירים את חששות הגופים העוסקים באיכות הסביבה, שבני האדם הורסים מאפיין חשוב זה של בית הגידול הימי.^[2]

בני אדם מייצרים קול כשהם פולטים אוויר דרך הגרון. מיתרי הקול שבגרון נפתחים ונסגרים בהתאם לצורך, על מנת להפריד את זרם האוויר לכיסי אוויר נפרדים. כיסים אלה מעוצבים על ידי הגרון, הלשון והשפתיים לקול הנדרש.

הקולות שמשמיעים היונקים הימיים נוצרים בדרך שונה לגמרי. המנגנון המדויק שונה בין שני תתי הסדרה, הלווייתנים בעלי השיניים (Odontoceti – כולל דולפינים) ולווייתני המזיפות (Mystceti - חסרי שיניים, קבוצה הכוללת את הלווייתנים הגדולים ביותר כגון הלווייתן הכחול).

לווייתני שיניים אינם מייצרים את הצלילים הארוכים בתדירות נמוכה הידועים כשירת הלווייתן. במקום זאת הם מפיקים פרצים מהירים של נקישות ושריקות בתדירות גבוהה. נקישות בודדות נועדות לשימוש באיכון (התמצאות לפי החזר הצליל), בעוד שאסופה של נקישות ושריקות נועדה לתקשורת. אף על פי שלהקה גדולה של דולפינים מייצרת קקופוניה של צלילים שונים, מעט מאוד ידוע על משמעותם. חוקר אחד אפיין האזנה ללהקה כזו כהאזנה לקבוצת ילדים במגרש משחקים.^[3]

הצלילים עצמם מופקים באמצעות מעבר אוויר דרך חלק בראש היונק, בדומה לתעלות האף האנושי, הקרויות שפתיים פוניות (phonic lips). כשהאוויר עובר דרך מעבר צר זה, הממברנות של השפה הפונית נשאבות יחד, ובכך גורמות לרקמה מסביב להתנודד. תנודות אלו, בדומה לתנודות האוויר בתיבת הקול האנושית, נשלטות בדיוק רב בצורה בלתי מודעת. התנודות עוברות דרך הרקמה שבראש אל הרקמה השומנית הקרויה מֵלוֹן (Melon), המעצבת ומכוונת את הקול לקרן קול לשם איכון באמצעות הקול. לכל לווייתני השיניים, פרט לראשתן גדול-הראש, יש שתי קבוצות של שפתיים פוניות והן מסוגלות לייצר שני צלילים במקביל שאינם תלויים זה בזה. מהרגע שהאוויר עבר את השפתיים הפוניות הוא נכנס לשק האוויר. משם ניתן לנצל את האוויר שנית לתוך חלקה התחתון של מערכת הנשימה, על מנת להשתמש בו ליצירת צלילים שוב, או לפלוט אותו דרך פתח הנשימה.

השם הצרפתי לשפתיים פוניות - "museau de singe" – מתורגם ל"שפתי הקוף" בשל הדמיון לכאורה שלהן למבנה השפתיים הפוניות. בחינה של קופסת הגולגולת באמצעות טומוגרפיה ממוחשבת וטומוגרפיה ממוחשבת של פליטת פוטון יחיד (SPECT) שבוצעו בשנת 2004 הראו,^[4] שלפחות במקרה של דולפינים מסוג דולפינן, האוויר מגיע למערכת הנשימה מהריאות באמצעות שריר סוגר, ובכך מתאפשרת יצירת צלילים ממושכת כל עוד הדולפין מסוגל לעצור את נשימתו.

ללווייתני המזיפות אין שפתיים פוניות. במקום זאת יש להם תיבת קול שנראה כי היא משחקת תפקיד ביצירת הצלילים, אך אין בה מיתרי קול, והמדענים אינם בטוחים מהו המנגנון המדויק. עם־זאת התהליך אינו יכול להיות זהה לחלוטין ליצירת הקול אצל בני האדם, משום שלווייתנים אינם זקוקים לפלוט אוויר על מנת ליצור צלילים. סביר להניח כי הם ממחזרים אוויר למטרה זו. ייתכן גם כי מחיצות בגולגולת עשויות לייצר את הצלילים, אך כאמור החוקרים אינם משוכנעים בכך כיום.

על אף שמקובל כי הצלילים המורכבים של הלווייתן גדול-הסנפיר (וחלק מהלווייתנים הכחולים) נועדו בעיקר לבחירת בן הזוג (ראו להלן)^{[דרוש מקור]}, הצלילים הפשוטים יותר של הלווייתנים האחרים נועדו לשימוש יום יומי. בעוד שדולפינים (כולל האורקה - הלווייתן הקטלן) מסוגלים להשתמש באיכון באמצעות קול (ביסודו של דבר פליטה של קרן של גלי קול בתדירות גבוהה) על מנת לאתר את הגודל והסוג של העצמים שלפניהם בצורה מדויקת מאוד, ללווייתני המזיפות אין יכולת מדויקת כזו. בשנת 2018 פורסם מחקר המתעד הקלטה של לווייתנית מסוג קטלן אשר חיקתה בהצלחה צלילים חדשים שהושמעו לה.^[5] בניגוד לדגים מסוימים כדוגמת הכרישים, חוש הריח של הלווייתנים אינו מפותח. יש לשער, בהתחשב בראות הגרועה של הסביבה הימית ובעובדה שגלי קול עוברים היטב במים, כי הצלילים שהאוזן האנושית יכולה לשמעם המופקים על ידי הלווייתנים, משחקים תפקיד בניווט של הלווייתנים. כך למשל אפשרי שלווייתני המזיפות מאתרים באמצעות הקולות הרמים שהם מפיקים את עומק המים, או את קיומו של מכשול גדול לפניהם.

שתי קבוצות של לווייתנים, הלווייתן גדול-הסנפיר ותת-מין של הלווייתן הכחול המצויים באוקיינוס ההודי, ידועות ביכולתן להפיק צלילים חוזרים בתדירויות משתנות, הידועות כשירת הלווייתנים. על פי תיאורו של הביולוג הימי פיליפ קלפהאם (Philip Clapham), אלו "קרוב לוודאי השירים המסובכים ביותר בממלכת החי".^[6]

הזכרים של הלווייתן גדול-הסנפיר מבצעים "שירה" זו בתקופת ההזדווגות בלבד, ומכאן מסיקים שמטרת השירה היא לצורך בחירת בת הזוג. האם השירים הם סוג של התנהגות תחרותית בין זכרים שונים על אותה נקבה, או שנועדו להגדיר טריטוריה, או אמצעי חיזור בו משתמש הזכר כלפי הנקבה? אין עדיין תשובות לשאלות אלו והן נושא למחקר מתמשך.

החוקרים שהתעניינו לראשונה בשירת הלווייתן היו רוג'ר פיין (Roger Payne) וסקוט מקוויי (Scott McVay) שניתחו את השירים ב-1971.‏^[7] לשירים יש מבנה הירארכי בולט. יחידת הבסיס של השיר, המכונה לעיתים "תו", היא פליטת צליל רצוף בודד הנמשך מספר שניות. תדירות צלילים אלה משתנה בין 20Hz ל-10KHz^{[דרוש מקור]} (לשם השוואה, האוזן האנושית הממוצעת מסוגלת לשמוע צלילים בתדירות שבין 20Hz ל-20KHz). הצליל של יחידות אלו משתנה באיפנון תדר, כלומר הצליל עשוי לעלות, לרדת או להישאר ללא שינוי במהלך ה"תו", או באיפנון משרעת, שבו עוצמת הקול מתחזקת או נחלשת.

אוסף של ארבע או שש יחידות בסיס מכונה תת-משפט, ונמשך כ־10 שניות. אוסף של שני תתי-משפט מהווה משפט. בדרך כלל נוהג הלווייתן לחזור על אותו משפט שוב ושוב במשך שתיים עד ארבע דקות^{[דרוש מקור]}. קטע זה קרוי "נושא". רצף של נושאים קרוי "שיר". הלווייתן יחזור על אותו שיר, הנמשך לעיתים 20 דקות, שוב ושוב במהלך שעות ולפעמים במהלך ימים^{[דרוש מקור]}.

היררכיה זו דמוית המטריושקה (אוסף של בובות רוסיות אחת בתוך השנייה) שבתה את דמיונם של המדענים. יותר מכך, שירת הלווייתן מתפתחת במשך הזמן. לדוגמה, במהלך חודש - יחידת בסיס שהתחילה כתו עולה שתדירותו גדלה, יכולה להפוך לתו קבוע שאינו משנה את תדירותו, או שעוצמת הצליל של יחידת בסיס אחרת תהפוך בהדרגה לחזקה יותר. גם קצב ההתפתחות של שירת הלווייתן משתנה – בשנים מסוימות יכול השיר להשתנות במהירות, בעוד שבשנים אחרות נרשם שינוי קל בלבד.

לווייתנים הנמצאים באותם אזורים גאוגרפיים נוטים לשיר שירים דומים, עם הבדלים קלים ביניהם. לווייתנים מאזורים שאין ביניהם חפיפה ישירו אוסף שונה לחלוטין של יחידות בסיס. הלווייתן אינו נוהג לחזור לתבניות קודמות של יחידות בסיס כאשר השיר מתפתח. ניתוח שנעשה במהלך 19 שנה לשירת הלווייתנים הראה שאף שניתן לאתר תבניות כלליות בשיר, אין חזרה על אותם הצירופים^{[דרוש מקור]}.

לווייתנים גדולי סנפיר עשויים להשמיע קולות שאינם חלק מהשיר, במיוחד במהלך טקסי החיזור. כמו כן משמיעים לווייתנים גדולי סנפיר מחלקה שלישית של קולות המכונים "קריאת האכלה". זהו צליל רם הנמשך בין 5 ל-10 שניות בתדירות כמעט קבועה. לווייתנים גדולי סנפיר צדים בדרך כלל בחבורה, שוחים מתחת ללהקות של דגים ומזנקים יחדיו במאונך דרך הדגים אל מחוץ למים. הצליל המכונה "קריאת האכלה" מושמע מיד לפני זינוק זה. המטרה המדויקת של קריאה זו אינה ידועה, אך המחקר הראה כי הדגים יודעים את משמעותה. כשהקלטה של צליל זה הושמעה ללהקות של מליחים, הם הגיבו בבריחה ממקור הקול על אף שלא נראה אף לווייתן בסביבה.

רוב לווייתני המזיפות מפיקים קולות בתחום התדרים של 10 הרץ ועד 15 הרץ. עם זאת ביולוגים ימיים מהמכון האוקיינוגרפי וודס הול דווחו בכתב העת "ניו סיינטיסט" בדצמבר 2004, כי עקבו במשך 12 שנה אחר לווייתן בצפון האוקיינוס השקט ש"שר" בתדר של 52Hz‏.^[8] המדענים אינם מסוגלים להסביר כיום את החריגה הדרמטית מהנורמה, עם זאת הם אומרים כי הם בטוחים שהלווייתן היה לווייתן מזיפות.^[9] כיוון שהסיכויים שמדובר במין חדש הם קלושים ביותר, יוצא שלמין ידוע של לווייתנים יש תחום תדרים נרחב יותר ממה ששיערו קודם.

רוב הלווייתנים האחרים והדולפינים מפיקים צלילים בדרגות משתנות של מורכבות. לפרטים, ראו בערכים העוסקים במינים שונים (רשימת המינים מצויה בערך לווייתנאים). מקרה מיוחד הוא הלבנתן המפיק מגוון נרחב של שריקות, נקישות ופעימות ולכן יש המכנים אותו "כנרית ים".

בעוד שחוקרים אחדים כתבו כי שירת הלווייתנים קבלה תשומת לב שאינה ראויה לה, פשוט משום שהחיות מצויות מתחת לפני המים, רוב החוקרים של היונקים הימיים מאמינים כי לקולות יש תפקיד חיוני בהתפתחותם ובקיומם של היונקים הימיים^{[דרוש מקור]}. ניתן לטעון כי המתנגדים לציד לווייתנים האנישו את התנהגות הלווייתנים בניסיון לחזק את טיעוניהם. ולהפך, מדינות התומכות בציד לווייתנים נוטות להמעיט במשמעות הצלילים, כשהן מציינות שאיש אינו מתרגש מגעיית הפרות.

חוקרים משתמשים במיקרופונים תת-מימיים, לעיתים קרובות באמצעות התאמה של ציוד צבאי שנועד לאיתור צוללות, כדי לאתר את מיקומו המדויק של המקור לקולות הלווייתן. שיטותיהם מאפשרות לקבוע לאיזה מרחק באוקיינוס יכול הצליל להגיע. מחקר שנעשה על ידי ד"ר כריסטופר קלארק (Christopher Clark) מאוניברסיטת קורנל תוך שימוש במידע צבאי שנאסף במשך 30 שנה, הראה כי קולות הלווייתן מסוגלים להגיע למרחק של עד 3,000 ק"מ.^[2] בנוסף למידע על צורת הפקת השירה, מאפשר המידע שנאסף לחוקרים לעקוב אחר נתיבי הנדידה של הלווייתנים בתקופה שבה הם שרים (תקופת ההזדווגות).

קלארק טוען כי ייתכן שבתקופה שקדמה להשמעת קולות הנוצרים בידי האדם בים, היו קולות הלווייתן מסוגלים להגיע מצד אחד של האוקיינוס למשנהו.^[2] מחקרו הראה כי רעש הרקע הנובע מספינות מכפיל את עוצמתו בכל עשר שנים. לכך יש השפעה של הקטנת הטווח של קולות הלווייתנים לחצי. אלה המאמינים כי שירת הלווייתנים חיונית לרווחתה של אוכלוסיית הלווייתנים, מודאגים במיוחד מרעש רקע זה^{[דרוש מקור]}. מחקרים אחרים הראו שהרעשים שמקורם בתנועת הספינות המתגברת במימי מפרץ ונקובר גרמה לקטלנים לשנות את התדירות ולהגדיל את המשרעת של קולותיהם, בניסיון לכאורה להתגבר על רעש זה. אנשי איכות הסביבה חוששים כי רעש הספינות גורם לחיה למתח בלתי רצוי, ואף עלול להקשות עליה למצוא בן הזוג.^[2] הלוויתן הכחול נוהג לחדול מקריאותיו עם הפעלת סונאר במרחק מספר קילומטרים ממנו, אף כי תחום התדרים בו פועל הסונאר (1–8 קילוהרץ) גבוה בהרבה מתחום התדרים שמסוגל הלוויתן הכחול להשמיע (25–100 הרץ).^[10]

מדיה וקבצים בנושא שירת הלווייתן בוויקישיתוף

• דף הבית של מחקר הלווייתנים באוניברסיטת קורנל
• פרויקט לחקר שירת הלוויתן, משותף למספר גופים: סיינטיפיק אמריקן, Zooniverse, אוניברסיטת אוקספורד ועוד
• ניסוי לתגובת לווייתן לצלילים מוקלטים של שירת לווייתן, בארכיון הסרטונים של Associated Press‏, סקרמנטו, 2007
• חקר שירת הלווייתן באוסטרליה, בארכיון הסרטונים של Associated Press‏, 1997