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Ecolocalización: El sistema de radar de algunos animales Alumnos: Vanesa García Schanz, Marinela Silva, Martin Zamora Profesoras: Patricia Varela, Daniela Bustos Año: 2015

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Ecolocalización: El sistema de radar de algunos animales

Alumnos: Vanesa García Schanz, Marinela Silva, Martin Zamora

Profesoras: Patricia Varela, Daniela Bustos

Año: 2015

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Contenido Contenido .................................................................................................................................. 2

Introducción .................................................................................................................................. 4

Sonido ........................................................................................................................................... 5

Un poco de historia .................................................................................................................... 5

Clasificación de ondas .................................................................................................................... 6

Qué es el Sonido ............................................................................................................................ 7

Producción de una onda sonora. ................................................................................................ 7

La velocidad del sonido. ............................................................................................................. 8

Ondas sonoras. .......................................................................................................................... 8

Intensidad del sonido y sonoridad .............................................................................................. 8

Características del sonido ......................................................................................................... 10

Aplicaciones de los ultrasonidos ............................................................................................... 12

Reflexión y refracción del sonido .............................................................................................. 13

El efecto Doppler ..................................................................................................................... 14

Ecolocalización: concepto ............................................................................................................ 16

Historia de la ecolocalización ................................................................................................... 16

Ecolocalización en los murciélagos ............................................................................................... 18

Datos generales sobre los murciélagos ..................................................................................... 19

Experimentos de Simmons ................................................................................................... 21

Posicionamiento de la presa ................................................................................................. 21

Señales de ecolocalización.................................................................................................... 22

Percepción del entorno ........................................................................................................ 23

Ecolocalización en Guácharos: volando en la oscuridad ................................................................ 25

Características de vuelo en la oscuridad ................................................................................... 26

Capacidad de vuelo .................................................................................................................. 26

Descripción de la vocalización .................................................................................................. 28

Anatomía y fisiología de la ecolocalización ............................................................................... 29

Anatomía ............................................................................................................................. 29

Eventos durante la emisión de sonidos..................................................................................... 31

Ecolocalización en otras aves ................................................................................................... 33

Ecolocalización en cetáceos ......................................................................................................... 34

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Tipo de cetáceos ...................................................................................................................... 34

Los sentidos ............................................................................................................................. 36

Un mundo de sonidos. ............................................................................................................. 38

Alimentación ............................................................................................................................ 41

Bibliografía………...…………………………………………………………………………………………..……43

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Introducción

No siempre se precisa de la vista para poder determinar obstáculos en nuestro

camino. Es sabido que el sistema de radar es empleado en submarinos y de más

artefactos tecnológicos, para detectar el campo en el que se encuentran. Esta técnica

es usada también por algunos animales tales como murciélagos, cetáceos y aves,

quienes para ubicar sus presas y obstáculos utilizan un “sistema” de radar más

conocido como “ecolocación” o “biosonar”.

También conocida con el nombre de ecolocalización, la ecolocación es un mecanismo

utilizado por algunas especies animales con el propósito de detectar los objetos que

los rodean. Básicamente, consiste en la emisión de sonidos y el posterior análisis de

sus ecos. Cabe mencionar que a diferencia del sonar, desarrollado para la asistencia de

los navegantes, los animales poseen varios receptores.

Entre los mamíferos que se valen de la ecolocalización se encuentran los murciélagos

(con algunas excepciones), los cachalotes y los delfines. Con respecto a los ovíparos,

podemos mencionar a los guácharos (también conocidos como aves de las cavernas),

las salanganas y los vencejos. Algunos científicos han intentado probar que los seres

humanos también poseemos esta habilidad en cierta medida, pero aún nadie ha

presentado pruebas irrefutables.

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Sonido

El sonido es una de las formas de comunicación más importantes para los seres

humanos y para otros seres vivos, como los animales, que pueden entenderse a través

de los sonidos que emiten, y obtener información del medio que habitan por los

sonidos que perciben.

El rápido avance tecnológico en el campo de las comunicaciones entre personas, que

incluye no solo ondas mecánicas como las del sonido sino también ondas

electromagnéticas, permite mejorar las formas de acceso a información de distintas

índoles. A modo de ejemplo, se puede citar la evolución en las comunicaciones

aprovechando los avances de la informática, que utiliza las redes de computación para

la integración de sonidos e imágenes. También todos los sistemas de grabación y

reproducción que almacenan señales sonoras como música, videos con imágenes, o

películas.

En otros campos, las ondas sonoras se aplican para la detección de objetos. En la pesca

se utiliza un aparato llamado sonar que permite detectar bancos de peces, u objetos

perdidos en el fondo de mares, océanos, u otros cuerpos de agua de gran profundidad.

En medicina, los ecógrafos permiten el diagnóstico de las características y situación de

distintas partes del cuerpo humano a través de la emisión y reflexión de ondas

sonoras.

En otro orden, la relación del sonido con la música es uno de los campos más

explorados por el ser humano y tiene miles de años de historia, ya que la actividad

musical es anterior a la invención de la escritura.

Para la comprensión de muchos fenómenos sonoros, es necesario estudiar las

propiedades físicas del sonido y sus aplicaciones.

Un poco de historia Desde la Antigüedad, la Física y la música han estado estrechamente unidas. Homero,

el poeta griego del siglo VIII a.C, ya hace referencia en sus obras a las condiciones

físicas de producción de sonidos, sobre todo en la descripción de las escenas de

combate o naufragio.

Las investigaciones de los pensadores de la escuela pitagórica (fundada por Pitágoras

alrededor del año 530 a.C) en la rama de la Física conocida como Acústica, se refieren

a dos temas diferentes: la teoría de la naturaleza del sonido y la teoría matemática de

la escala musical.

Aristóteles (384-322 a.C) por su parte, describe el sonido como un aliento con

impulso.

En los siglos XVI, XVII y XVIII, junto con el desarrollo de la Mecánica, la Acústica se

separa del arte musical para convertirse en una ciencia que estudia los fenómenos

sonoros.

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En este contexto, uno de los problemas fundamentales en las investigaciones teóricas

sobre la emisión de sonidos, es el tema de las vibraciones de las cuerdas.

Galileo (1564-1642) en 1638 enuncia la noción de frecuencia de las vibraciones de

una cuerda y demuestra que ésta depende de una serie de factores, tales como la

longitud, la tensión y la masa de la cuerda. Newton (1642-1727) en 1687 considera

que las vibraciones de las cuerdas provocan directamente el sonido y se lo imagina

como choques que se propagan de partícula en partícula uniformemente y en todas

direcciones.

Los estudios sobre la luz realizados durante el siglo XVII comienzan a vincular el

sonido con una forma de propagación (el movimiento ondulatorio) similar a la de la

luz.

Una serie de experimentos durante los siglos XVII y XVIII confirman que el sonido se

propaga a mayor velocidad en un líquido que en el aire, y que no lo hace en el vacío.

Los estudios teóricos y prácticos del siglo XIX parten de la concepción del sonido como una

vibración que se propaga en un medio material, y llegan a investigar los fenómenos de reflexión y

refracción del sonido. También se avanza en las explicaciones sobre los fenómenos de

interferencia y resonancia, y en 1842 se descubre el efecto Doppler acústico.

Clasificación de ondas

Se entiende por onda a aquella perturbación que transporta energía, y que se propaga en el tiempo y espacio. La onda tiene una vibración de forma ondulada que se inicia en un punto y continúa hasta que choca con otro cuerpo. Existen distintos tipos de ondas, de acuerdo el criterio que se tome, encontramos las siguientes: Según el medio en que se propagan: 1) Ondas electromagnéticas: estas ondas no necesitan de un medio para propagarse en el espacio, lo que les permite hacerlo en el vacío a velocidad constante, ya que son producto de oscilaciones de un campo eléctrico que se relaciona con uno magnético asociado. 2) Ondas mecánicas: a diferencia de las anteriores, necesitan un medio material, ya sea elástico o deformable para poder viajar. Este puede ser sólido, líquido o gaseoso y es perturbado de forma temporal aunque no se transporta a otro lugar. 3) Ondas gravitacionales: estas ondas son perturbaciones que afectan la geometría espacio-temporal que viaja a través del vacío. Su velocidad es equivalente a la de la luz. Según su propagación: 1) Ondas unidimensionales: estas ondas, como su nombre indica, viajan en una única dirección espacial. Es por esto que sus frentes son planos y paralelos. 2) Ondas bidimensionales: estas ondas, en cambio, viajan en dos direcciones cualquieras de una determinada superficie.

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3) Ondas tridimensionales: estas ondas viajan en tres direcciones conformando un frente de esférico que emanan de la fuente de perturbación desplazándose en todas las direcciones. Según su dirección: 1) Ondas transversales: las partículas por las que se transporta la onda se desplazan de manera perpendicular a la dirección en que la onda se propaga. 2) Ondas longitudinales: en este caso, las moléculas se desplazan paralelamente a la dirección en que la onda viaja. Según su periodicidad: 1) Ondas no periódicas: estas ondas son causadas por una perturbación de manera aislada o, si las perturbaciones se dan de manera repetida, estas tendrán cualidades diferentes. 2) Ondas periódicas: son producidas por ciclos repetitivos de perturbaciones.

Qué es el Sonido

Cuando se produce una perturbación periódica en el aire, se originan ondas sonoras

longitudinales. Por ejemplo, si se golpea un diapasón con un martillo, las ramas

vibratorias emiten ondas longitudinales. El oído, que actúa como receptor de estas

ondas periódicas, las interpreta como sonido.

El término sonido se usa de dos formas distintas. Los fisiólogos definen el sonido en

término de las sensaciones auditivas producidas por perturbaciones longitudinales en

el aire. Para ellos, el sonido no existe en un planeta distante. En física, por otra parte,

nos referimos a las perturbaciones por sí mismas y no a las sensaciones que producen

El sonido es una onda mecánica longitudinal que se propaga a través de un medio elástico.

Producción de una onda sonora. Deben existir dos factores para que exista el sonido. Es necesaria una fuente de

vibración mecánica y también un medio elástico a través del cual se propague la

perturbación. La fuente puede ser un diapasón, una cuerda que vibre o una columna

de aire vibrando en un tubo de órgano. Los sonidos se producen por una materia que

vibra.

Un timbre que se acciona en el vacío no puede escucharse. Es necesario un medio

material para que se produzca sonido.

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La velocidad del sonido. Aunque tanto la luz como el sonido viajan a velocidades finitas, la velocidad de la luz

es tan grande en comparación con la del sonido que pueden considerarse instantánea.

La velocidad del sonido se puede medir directamente determinando el tiempo que

tardan las ondas en moverse a través de una distancia conocida. En el aire, a 0ºC, el

sonido viaja a una velocidad de 331 m/s (1087 ft/s).

La velocidad de una onda depende de la elasticidad del medio y de la inercia de sus

partículas. Los materiales más elásticos permiten mayores velocidades de onda,

mientras que los materiales más densos retardan el movimiento ondulatorio.

Ondas sonoras. Hemos definido el sonido como una onda mecánica longitudinal que se propaga a

través de un medio elástico. Éste es una definición amplia que no impone restricciones

a ninguna frecuencia del sonido. Los fisiólogos se interesan principalmente en las

ondas sonoras que son capaces de afectar el sentido del oído. Por lo tanto, es

conveniente dividir el espectro del sonido de acuerdo con las siguientes definiciones.

Sonido audible es el que corresponde a las ondas sonoras en un intervalo de

frecuencias de 20 a 20 000 Hz.

Las ondas sonoras que tienen frecuencias por debajo del intervalo audible se

denominan infrasónicas.

Las ondas sonoras que tienen frecuencias por encima del intervalo audible se llaman

ultrasónicas.

Cuando se estudian los sonidos audibles, los fisiólogos usan los términos, fuerza, tono

y calidad (timbre) para describir las sensaciones producidas. Por desgracia, estos

términos representan magnitudes sensoriales y por lo tanto subjetivas. Lo que es

volumen fuerte para una persona es moderado para otra. Lo que alguien percibe como

calidad, otro lo considera inferior. Como siempre, los físicos deben trabajar con

definiciones explícitas medibles. Por lo tanto, el físico intenta correlacionar los efectos

sensoriales con las propiedades físicas de las ondas.Intensidad del sonido y sonoridad

La intensidad de una onda sonora es una medida de la energía que se propaga por

unidad de tiempo y por unidad de área.

Si una fuente emisora, por ejemplo un parlante, vibra, se genera una onda que avanza

en todas las direcciones con una velocidad característica para el medio, transfiriendo

energía en una superficie esférica.

Si el parlante tiene una potencia (rapidez con que se emite energía) de 1000 watt,

emite más energía por segundo que otro de 500 watt, y además, a medida que la onda

esférica se propaga, la energía se distribuye en áreas esféricas cada vez mayores.

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Se define entonces la intensidad sonora como la potencia transferida por una onda

sonora a través de una superficie colocada perpendicularmente a la dirección de

propagación de la onda. Matemáticamente:

Donde P es la potencia, S la superficie perpendicular a la dirección de propagación, e I la Intensidad sonora. La intensidad sonora se mide en W/ , es decir, watt sobre metro cuadrado. La menor intensidad de sonido que puede percibir el oído humano es del orden de W/ ; a este valor se lo denomina umbral de la audición. La intensidad de sonido máxima llamada umbral de dolor es de 1 W/m. Este valor representa el máximo tolerado por el oído humano, y es un billón de veces mayor que el valor mínimo audible. Si se supera este valor máximo la sensación se vuelve dolorosa y con riesgo de daños físicos u otros tipos de trastornos en la salud. No todas las personas tienen la misma sensibilidad frente a los sonidos, pero es indudable que este intervalo de intensidades detectadas por el oído humano es muy amplio. Debido a esto se adopta una escala logarítmica para analizar y comparar las intensidades de distintos sonidos.La unidad de esta escala es el decibel (dB) en homenaje a Alexander Graham Bell (1847-1922), científico e inventor inglés a quien se le atribuye la invención del teléfono. El valor 10 corresponde a 0 dB; las restantes escalas son factores de diez, con lo cual un sonido diez veces más intenso que el umbral de la audición, tiene una intensidad de 10 decibeles (corresponde al valor W/ ). Un sonido de 20 dB corresponde a un sonido 100 veces más intenso que el umbral de la audición.

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La intensidad relativa, β, de un sonido en decibeles se expresa de la siguiente forma:

Se denomina sonoridad a la sensación de intensidad del sonido (no a la intensidad misma) relacionada con las características fisiológicas del sistema auditivo de cada persona y además con la frecuencia del sonido.

Características del sonido Para distinguir un sonido de otro es necesario conocer sus características, que son la intensidad, la altura y el timbre. Cuando se habla de sonidos fuertes como el de un avión al despegar y débiles como el murmullo de voces, se hace referencia a la intensidad de los sonidos, que como ya se ha dicho, está relacionada con la sonoridad. Cuando la propagación se produce en el aire, la intensidad del sonido depende de las diferencias de presiones máximas y mínimas que puede alcanzar el medio en cada punto considerado. Si se representa gráficamente la propagación de la onda sonora en el aire, la intensidad está asociada a la amplitud de la onda.

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Los sonidos más intensos o fuertes tienen mayor amplitud de onda que los sonidos menos intensos o débiles. La altura o tono de un sonido determina si es grave o agudo. Se relaciona con la frecuencia de la onda: los sonidos agudos corresponden a mayores frecuencias que los sonidos graves. Por ejemplo, el sonido más grave de una guitarra corresponde a una frecuencia de 82,4 Hz, y el sonido más agudo, a 698,5 Hz. Una cuerda de violín produce un sonido más agudo que la cuerda en la misma posición de una viola. En música se designa el tono por las notas, por ejemplo, una nota fundamental o estándar es el LA que tiene una frecuencia de 440 Hz, es decir que al tocar la tecla correspondiente de un piano se producen en la cuerda 440 oscilaciones por segundo. Las notas musicales se obtienen variando las frecuencias de las fuentes sonoras que vibran en el instrumento musical, lo que se logra modificando el tamaño, la tensión o la masa del cuerpo que al oscilar emite el sonido. Cuando los guitarristas o violinistas afinan su instrumento lo hacen ajustando las clavijas, ya que de este modo varían las tensiones de las cuerdas. En los instrumentos de viento, el largo de la columna de aire que vibra se puede modificar como en el caso de la trompeta. En otros instrumentos, como la flauta, el clarinete o el saxofón, se puede variar la altura o tono de las notas que se ejecutan abriendo y cerrando agujeros que forman parte de estos instrumentos. Aunque el oído humano puede detectar frecuencias entre los 20 Hz y 20 000 Hz, las frecuencias de las notas musicales llegan solamente a los 4500 Hz, como el caso del piano, cuyo rango de frecuencias (32 Hz a 3950 Hz) cubre el rango de todos los otros instrumentos. Teniendo en cuenta que el oído humano puede diferenciar sonidos con 1 Hz de diferencia, se podrían tener unas 4000 notas en la escala musical, aunque solo hay 88 en un piano. La voz humana está comprendida entre frecuencias del orden de los 80 Hz, la más grave, de bajo, y 1200 Hz, la más aguda, de soprano.

Amplitud Un ciclo

Forma de onda Tiempo

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Aplicaciones de los ultrasonidos En el campo de la medicina, los ultrasonidos son muy utilizados en distintas especialidades para explorar y obtener información sobre algunas partes del cuerpo humano. Por ejemplo, en obstetricia, la ecografía o ultrasonografía es un método diagnóstico que emplea ondas sonoras de alta frecuencia (ultrasonidos) parar obtener imágenes de los órganos internos de un feto al captar el eco o reflejo de estas ondas. Esta exploración no utiliza radiación electromagnética como los rayos X, que son más invasivos y riesgosos. La ecografía obstétrica puede confirmar un embarazo, estimar el tiempo de gestación, diagnosticar malformaciones congénitas, valorar la posición del feto, determinar si un embarazo es múltiple, etc. Un ecógrafo está formado por un sistema de transductores o dispositivos que transforman señales eléctricas en ultrasonidos, y luego, cuando reciben el eco, transforman el ultrasonido en pulsos eléctricos. Cuando se coloca el transductor sobre la piel de la persona, se producen ultrasonidos que se propagan en la pelvis y el interior del abdomen. Al llegar al feto y a los tejidos que lo rodean, como los del útero o la placenta, las ondas se reflejan y el eco es captado por el transductor, que al traducir estas señales sonoras en eléctricas permite obtener en tiempo real la imagen de un feto en un monitor. Esto significa que es posible captar las características físicas y el movimiento del feto en el mismo tiempo en que se está efectuando el estudio médico. Estas imágenes se pueden grabar en un video y también imprimir en una placa o papel. Los actuales ecógrafos permiten obtener imágenes 3D (tridimensionales) en movimiento, también en tiempo real. Otras especialistas médicos como urólogos, gastroenterólogos, nefrólogos utilizan ecógrafos que funcionan con ultrasonidos para determinar posibles anomalías en las características físicas y funcionamiento de los órganos. El nefrólogo, especialista en riñones, utiliza un nefroscopio que permite no solo visualizar los riñones de un paciente, sino también, en algunos casos, eliminar cálculos renales. En los últimos años se produjo un sorprendente incremento de las técnicas de ultrasonido aplicadas al control de calidad de los alimentos. En ellas se aplica el principio que señala que las propiedades del medio a través del cual se propaga una onda sonora afectan su velocidad de propagación.

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Por ejemplo, si en la leche, que se presupone esterilizada, hay un crecimiento de los microorganismos, el receptor de ultrasonidos detectará una variación en la velocidad normal de propagación de la onda. De esta forma no es necesario abrir los envases para descubrir una contaminación microbiana. También se han desarrollado métodos para el control de las carnes y quesos por medio de ultrasonidos, que permiten evaluar la composición y la textura de estos alimentos. En el ámbito de la industria se utilizan técnicas por ultrasonidos de alto rendimiento para oclusión de piezas metálicas, y para remachado y soldadura de algunos objetos de plástico poroso producidos en serie como lapiceras, bolígrafos, o focos traseros de automóviles.

Reflexión y refracción del sonido

Cuando una onda se encuentra con un obstáculo o con una superficie de separación de otro medio, se refleja en forma parcial o total. Si la superficie reflectora no tiene rugosidades de dimensiones parecidas a la longitud de onda, la onda incide sobre ella y regresa al medio del cual proviene, con una dirección de propagación que forma un ángulo igual al ángulo de incidencia. El eco es un fenómeno que se explica por la reflexión del sonido. El oído humano puede captar sonidos distintos si estos le llegan separados entre sí por lo menos por un intervalo de 0,1 segundo, en caso contrario, los sonidos se superponen y no se diferencian unos de otros. Por este motivo y dado que el sonido viaja en el aire a una velocidad de aproximadamente 340 m/s, para que una persona que se encuentra en una habitación cerrada con paredes reflectantes oiga su voz, este sonido debe viajar ida y vuelta en un intervalo de por lo menos 0,1 segundo. Con lo cual, el sonido debe llegar a la pared en por lo menos 0,05 segundo. Como la velocidad del sonido se considera constante, la distancia a la que debe encontrarse la persona de la pared es: x = v · Δt = 340 m/s · 0,05 s = 17 m

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O sea, la persona debe ubicarse a 17 m o más de la pared para escuchar su voz reflejada.

La reflexión del sonido es aprovechada en la navegación para localizar objetos perdidos en el fondo del mar, en la pesca comercial para encontrar grandes bancos de peces, y en operaciones militares para determinar la posición de los submarinos. En 1912 se hundió el enorme trasatlántico Titanic con casi todos sus pasajeros. La causa de esta catástrofe fue el choque con un iceberg. A partir de este hecho, se intentó emplear el eco para evitar casos semejantes y descubrir estos obstáculos de hielo durante la noche y en los días de niebla. Este procedimiento fracasó, pero impulsó otra idea muy acertada: la de medir la profundidad de los mares valiéndose de la reflexión del sonido en el fondo. Los sonares modernos utilizan ultrasonidos de muy alta frecuencia, imperceptibles para el oído humano, en el orden de varios millones de oscilaciones por segundo.

El efecto Doppler

El físico austríaco Christian Doppler (1803-1853) explicó los cambios de frecuencia de las ondas debido al movimiento del emisor o receptor, fenómeno que hoy se conoce como efecto Doppler. Si el receptor está detenido y el emisor se mueve, el tono del sonido emitido por la fuente no se percibe igual que cuando el emisor está en reposo. Por ejemplo, el silbato de un tren al aproximarse se percibe más agudo que el del tren detenido. A medida que el tren se aleja, el tono del sonido que se escucha es más bajo que el normal, es decir el sonido emitido por la fuente en reposo. Lo mismo ocurre con la sirena de una ambulancia. Por el cambio en la altura del sonido de la sirena, se puede saber si se está alejando o acercando al receptor.

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Este fenómeno no se restringe al movimiento del emisor. Si la fuente de sonido está detenida y es el receptor quien se mueve hacia la fuente, también percibirá un aumento en la frecuencia del sonido. En cambio, si se aleja, advertirá un sonido de tono más bajo. En general, el efecto Doppler explica el cambio aparente en la frecuencia de una fuente de sonido cuando hay un movimiento relativo entre el emisor y el receptor. Para explicar este fenómeno se considera la representación gráfica de las ondas periódicas emitidas por una fuente en forma de círculos concéntricos que se mueven en forma radial.

La distancia entre los círculos representa la longitud de onda del sonido que se propaga con una determinada velocidad. Si el emisor S se mueve hacia un observador, A, detenido, las ondas emitidas por S se acercan al receptor A. Como cada onda sucesiva se emite desde un punto más cercano al receptor que la onda anterior, la distancia entre las onda sucesivas, es decir la longitud de onda, es menor que la que corresponde a la onda sonora emitida por la fuente en reposo.

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Una disminución de la longitud de onda implica un aumento de la frecuencia, lo que provoca un aumento en el tono del sonido. Si el emisor S se aleja de otro observador, B, detenido, se produce un aumento de la longitud de las ondas que llegan al receptor, por lo cual B percibe un sonido de menor frecuencia. El cambio de la frecuencia depende de la velocidad relativa entre el emisor y el receptor y se puede calcular mediante la siguiente expresión matemática:

Ecolocalización: concepto Con el nombre de Ecolocalización se denomina al sistema que utilizan algunos animales para detectar mediante el sonido los obstáculos, dimensiones y formas que delimitan un espacio. /El sistema básicamente consiste en emitir sonidos de alta frecuencia que basándose en el desfase temporal entre su emisión y recepción le permite a los animales que lo utilizan percibir la proximidad de los objetos en su camino. De ahí su nombre formado por ECO y LOCALIZACIÓN. /Esta técnica es utilizada por diferentes animales y el estudio de estas especies se ha beneficiado mucho de la gran utilidad que los científicos han encontrado en dicha práctica sirviéndoles para desarrollar sistemas artificiales en ámbitos como el médico o el militar como es el sonar.

Historia de la ecolocalización

Es del conocimiento común que, mientras que a los seres humanos nos cuesta

desplazarnos y orientarnos en la oscuridad, algunos animales como las lechuzas o los

murciélagos elige la noche para volar y alimentarse, aparentemente sin problemas.

Durante mucho tiempo esto se aceptó como un hecho más de la vida, pero en 1793, el

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naturalista italiano Lazzaro Spallanzani (1729- 1799) decidió averiguar qué capacidad

sensorial empleaban estos animales para “ver en la oscuridad”. Para ello, encerró a

una lechuza y un murciélago en una habitación, en la que había dispuesto una serie de

hilos cruzados de lado a lado, de los que colgaban campanillas, de forma que sonaran

si los animales chocaban con ellos. En la penumbra ambos animales eran capaces de

volar, pero cuando se hizo la oscuridad total en la habitación, Spallanzani comprobó

que la lechuza se desorientaba y chocaba con los hilos y contra las paredes, mientras

que el murciélago mantenía intacta su capacidad de volar. La conclusión lógica fue que

la lechuza simplemente tenía una visión más sensible que la del hombre, pero que el

murciélago debía de tener alguna capacidad adicional que no dependía de la luz. Con

el fin de excluir completamente la visión, Spallanzani procedió a quemar los ojos de

los murciélagos para cegarlos completamente, y los libero en la habitación. No solo

comprobó que estos murciélagos ciegos volaban con igual facilidad, sino que,

capturándolos unos días más tarde y examinando el contenido de sus estómagos,

habían sido capaces de cazar insectos al igual que sus congéneres con vista. A punto

de creer en un nuevo sexto sentido, Spallanzani comunico sus resultados a un Zoólogo

suizo, Charles Juniré, quien ideo otra prueba: tapono los oídos de los murciélagos con

bolas de cera, observando que su capacidad de evitar obstáculos se deterioraba

notablemente. Spallanzani fue capaz de replicar los hallazgos de Juñiré, insertando

pequeños tubos metálicos en las orejas de los murciélagos. Ambos concluyeron que el

sentido del Oído, y no la vista, era fundamental para que el murciélago volara y cazara.

Aparte de exponer esta prudente conclusión, Spallanzani y Juñiré no realizaron

ninguna especulación adicional; aun así, sus opiniones fueron rechazadas por la

comunidad científica, que siguió ateniéndose a la explicación convencional, dada por

el naturalista francés Georges Cuvier: los murciélagos usaban el sentido del tacto,

palpando los objetos de su entorno con las alas. El trabajo de Spallanzani y Juñiré cayó

en el olvido por un siglo entero. A principios del siglo XX, sin embargo, la situación

había cambiado: la navegación comercial y militar experimentaba un importante auge,

y con la preocupación por la seguridad de las naves, nació la necesidad de disponer de

algún mecanismo para evitar las colisiones con otros barcos o con icebergs. En 1912,

el año del hundimiento del transatlántico Titanic, el ingeniero norteamericano Hiram

Maxim escribió en la revista Scientific American: “los murciélagos detectan los

obstáculos escuchando las reflexiones de sonidos de baja frecuencia producidos con

sus alas (a aproximadamente 15 Hz), y los barcos podrían evitar colisiones con

icebergs u otros barcos instalando un aparato que emitiera sonidos de gran potencia y

un receptor que escuchara los ecos de vuelta”. Aunque Maxim estaba equivocado

respecto a los murciélagos, su idea básica se hizo realidad hacia el final de la primera

guerra mundial con el desarrollo del sonar por el físico francés Paul Langevin (1872-

1946). La misma noción de Maxim fue expuesta en 1920 por el fisiólogo británico

Hartridge, quien sin embargo apunto su opinión de que los murciélagos emitían y

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escuchaban sonidos ultrasónicos, es decir, por Hay que tener en cuenta que hacia

1800, no era en absoluto evidente que pudieran existir sonidos no audibles por el ser

humano. Encima del rango audible por el ser humano. Ni Maxim ni Hartridge

intentaron comprobar sus teorías, pero en 1938 el zoólogo norteamericano Donald

Griffin (1915-2003), que trabajaba en la universidad de Harvard estudiando la

migración de las bandadas de murciélagos, supo que el físico norteamericano

George Washington Pierce (1872-1956) acababa de construir el primer micrófono

piezoeléctrico, capaz de detectar vibraciones ultrasónicas. Pierce se mostró encantado

de colaborar con Griffin, y juntos comprobaron que, efectivamente, el murciélago

emite continuamente sonidos inaudibles por el hombre, y que si bloqueaban la

emisión o la recepción de los mismos, impedían su vuelo.

Ayudado por otro investigador, Robert Galambos, Griffin emprendió una larga serie de

experimentos con los murciélagos, descubriendo muchos de los hechos básicos sobre

el uso de los ultrasonidos. Para definir esta nueva capacidad de los murciélagos,

Griffin acuño el término ecolocalización en 1942. Pronto se descubrió que otros

animales, notablemente los cetáceos como las ballenas y delfines, también estaban

dotados de capacidad para ecolocalizar.

La ecolocalización es hoy en día un campo de intenso estudio en fisiología

comparativa, neurociencia, robótica, computación y acústica.

Ecolocalización en los murciélagos

Aunque las limitaciones físicas de los ultrasonidos rigen de igual manera para los

sonares de origen biológico, existen seres vivos capaces de aprovechar estas señales

para la percepción de su entorno con tal grado de éxito que su desplazamiento y la

obtención de alimento dependen de ellas.

Las características de la ecolocalización de los murciélagos que desafían a nuestra

capacidad de emulación:

Representación de su entorno cercano (unos 5 m de rango enfrente del animal) con

una resolución de milímetros.

Operación tanto en espacios abiertos como en bosques, en presencia de multitud de

reflectores de la señal ultrasónica.

Emisión, recepción y procesamiento de señales ultrasónicas con un gran ancho de

banda (típico, 100 kHz).

Habilidad para la detección, posicionamiento y seguimiento de insectos.

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Compensación activa del efecto Doppler producido por el movimiento relativo del

animal y la presa.

Cancelación de la interferencia producida por las señales ultrasónicas de otros

murciélagos, siendo muchas especies capaces de vivir de forma gregaria.

Este comportamiento resulta mucho más sorprendente si consideramos que la

“unidad de procesamiento” del murciélago es un cerebro con unos pocos gramos de

peso, y que su “frecuencia de operación” (velocidad de las señales neurológicas) es de

unos pocos kilo- hertzios.

Figura 3: Murciélago orejudo de Townsend (Corynorhinus townsendii). Fuente de la

fotografía: Nevada Bureau of Land Manage- ment.

Datos generales sobre los murciélagos

Los murciélagos son mamíferos voladores del orden Chiroptera (literalmente, “mano-

ala”), y son los únicos mamíferos capaces de volar. Existen aproximadamente 1100

especies de murciélagos, por lo que suponen un 20 % de las especies totales de

mamíferos.

Se dividen en dos subórdenes, de los cuales los pequeños (suborden Microchiroptera)

poseen biozona. El peso típico de un murciélago pequeño es de 5-20 g, y su

envergadura de 40-200 mm. Se alimentan de insectos, pequeños mamíferos y peces,

néctar y fruta, y, en ocasiones, de la sangre de otros animales.

La estructura que sustenta el ala del murciélago se ha formado a partir de su pata

y mano delanteras, como se ve en la figura 3. Las patas traseras están dobladas en un

ángulo de 180°, contribuyendo también al control y movimiento del ala. Los huesos y

alas de los murciélagos son muy flexibles, lo cual les proporciona una maniobrabilidad

en el vuelo superior a la de los pájaros. Algunas especies de ardillas son capaces de

planear saltando de árbol en árbol, pero no de volar de verdad.

La mayoría de los murciélagos están activos de noche o en el crepúsculo, porque allí

encuentran menos competencia por la comida, y, a la vez, están libres de

Page 20: Ecolocalización

20

depredadores. Aunque su sentido más desarrollado es la ecolocalización, poseen una

visión perfectamente funcional. Muchas especies de murciélagos son sociales y

cohabitan en cuevas, puentes, etc.

Fisiología del sistema emisor y receptor de ultrasonidos

La ecolocalización es tan importante para el murciélago, que prácticamente todo su

cuerpo (y en especial la laringe, orejas, oído y cerebro) se ha adaptado para el uso más

eficiente de la misma.

Los murciélagos generan los ultrasonidos en su laringe y los emiten por la boca; para

ello poseen unas cuerdas vocales muy delgadas, pero tensadas por poderosos

músculos. Exhiben un gran control sobre la gama de frecuencias excitadas, así como

el contenido de armónicos de las señales. Los niveles de sonido producidos son

relativamente altos (con un SPL de 100-110 dB a 10 cm de la boca), aunque también

existen especies de murciélagos susurrantes que emiten sonidos de solo 60 dB

(equivalente al nivel de una conversación normal). Para minimizar el gasto de energía,

el murciélago emite la señal ultrasónica en la espiración que acompaña al batido de las

alas.

El sistema auditivo de los murciélagos sigue el esquema general de los restantes

mamíferos. Las orejas (pinnae) de los murciélagos son muy grandes, a menudo

mayores que la cabeza del animal, y poseen crestas de refuerzo, y un saliente (trago),

cuya función exacta se desconoce, pero cuya eliminación deteriora la capacidad de

ecolocalización del murciélago.

El oído medio tiene un tamaño muy reducido, de forma que no filtre las frecuencias

ultrasónicas. El músculo estapedio bloquea parte del sonido incidente en el tímpano,

contrayéndose unos 10 ms antes de la emisión ultrasónica, y relajándose después, por

lo que actúa efectivamente como un control automático de ganancia de la señal

acústica.

La cóclea del murciélago es extraordinariamente grande relativa al tamaño de su

cráneo (en algunas especies alcanza hasta 1/3 de sus dimensiones), y con una gran

longitud para permitir máxima resolución en la separación de frecuencias . Como en

los restantes mamíferos, la función de la membrana basilar es crear una

representación en frecuencia de la señal ultrasónica; sobre la misma se encuentran las

células ciliares (unas 900 en el gran murciélago marrón), sintonizadas a una

frecuencia propia, que decrece según nos alejamos de la ventana oval. Estas células

transforman las señales mecánicas en nerviosas, excitando del orden de 50000

nervios auditivos, que transmiten las señales a la corteza auditiva, para el

procesamiento de orden superior.

Page 21: Ecolocalización

21

Experimentos de Simmons

J. Simmons fue el primer investigador en demostrar experimentalmente (1973) que el

fundamento de la ecolocalización es la determinación del rango a la presa, como había

conjeturado Hartidge. Para ello colocó a un murciélago de la especie gran murciélago

marrón o Eptesicus fuscus, de forma que emitirá señales ultrasónicas hacia un

micrófono, las cuales eran recogidas y retardadas antes de ser reenviadas al animal. El

murciélago presentó igual comportamiento frente a estas señales artificiales que con

ecos auténticos producidos por un obstáculo.

Sobre la misma idea básica, Simmons emprendió varios experimentos, con el fin de

conocer la resolución y la capacidad de discriminación en la medida de rangos por el

murciélago. Para ello entrenó al animal a emitir sonidos hacia dos micrófonos,

situados frente a él a una corta distancia y con orientaciones distintas. Las señales

reemitidas por cada canal son modificadas de una forma controlada, y se estimula al

animal a elegir entre dos opciones, recompensándolo con comida si elige la correcta.

En el segundo experimento se quiso determinar el tiempo de superposición de ecos,

es decir, cual es la separación máxima entre dos ecos consecutivos de tal forma que el

animal los perciba como una única señal ultrasónica. Simmons obtuvo un valor de

350 µs = 60 mm, conocido como tiempo de integración.

Sin embargo, por observación directa del comportamiento del animal, se sabe que

puede resolver objetos con menor retardo relativo que el tiempo de integración. Por

este motivo, en el tercer experimento de Simmons se premió al murciélago si era

capaz de distinguir dos objetos muy cercanos, aunque sus ecos ultrasónicos conjuntos

constituyeran una única señal. El resultado obtenido varía entre 2 y 10 µs (.3 a 1.7

mm), lo cual concuerda con la capacidad del murciélago de detectar y localizar objetos

aunque estén cerca de la vegetación.

Este resultado en particular es muy controvertido, pues parece requerir que el

murciélago procese la señal ultrasónica de forma coherente, es decir, reteniendo la

información de la fase. Las objeciones a esta espectacular precisión provienen del

desconocimiento del mecanismo fisiológico sobre el que se sustentaría tal capacidad,

y, también, la utilidad que tendría tan alta precisión (40 ns=7µm) para la

navegación y la caza.

Posicionamiento de la presa

La detección y posicionamiento de la presa se muestran esquemáticamente en la

figura 5. Para la detección, el murciélago utiliza la amplitud del eco devuelto y el

corrimiento Doppler provocado en la señal ultrasónica emitida por el aleteo del

insecto. El rango r a la presa se mide por el tiempo de vuelo de la señal (r = con/2,

siendo c = 340 m/s). El acimut (desviación horizontal) es calculado por la diferencia

de tiempos de vuelo en las señales recibidas por cada oreja, mientras que la elevación

Page 22: Ecolocalización

22

(desviación vertical), por la diferencia de tiempo de vuelo en diferentes alturas del

pabellón auditivo. Esto proporciona las tres coordenadas esféricas necesarias para

localizar completamente al insecto.

Las medidas experimentales muestran que los lóbulos de emisión del murciélago son

suficientemente grandes como para insonificar una región considerable enfrente del

animal (aunque la directividad varía con la frecuencia, un valor típico seria ±30◦

respecto al eje frontal). De esta forma, es inevitable que el murciélago reciba ecos

procedentes del fondo (ramas, hojas, etc.), a la vez que de la presa. Por el diseño

fisiológico del sistema ecolocalizador, el murciélago no puede eliminar esos ecos

simplemente moviendo su cabeza hacia la presa, sino que depende del procesamiento

de las señales para la resolución de múltiples objetos.

Señales de ecolocalización

Una de las claves fundamentales del éxito de la ecolocalización radica en las señales

empleadas en esa tarea. Para este fin, la evolución ha seleccionado señales que siguen

los principios de la teoría de la estimación, de forma análoga a las empleadas en el

radar y sonar construidos por los seres humanos.

Una secuencia de señales ultrasónicas emitida por un murciélago (Pteronotus

parnellii), en una representación conocida como espectro- grama. Una señal genérica

consta de un tren de pulsos a frecuencia constante (CF) terminada por un barrido de

frecuencia modulada (FM). Algunos murciélagos emiten solo una de las componentes,

otros las dos, e incluso otros combinaciones como FM-CF-FM. En la figura puede

verse como, además de la componente principal (CF1-FM1), el murciélago emite

armónicos a frecuencia doble (CF2-FM2), triple, etc. El propósito de estos armónicos

es identificar su propia señal en situaciones de intensa interferencia por otros

murciélagos. Obsérvese como, en general, el murciélago tiende a utilizar todo el ancho

de banda del que dispone.

Las señales ultrasónicas cambian durante el proceso de caza, que consta de tres fases:

Detección: Las señales transmitidas son principalmente CF, con una frecuencia de

repetición baja (cada 50-100 ms). Esto proporciona gran sensibilidad para la

detección de las presas, y especialmente permite determinar con gran precisión

cualquier desplazamiento Doppler producido por el batido de las alas de los insectos.

Aproximación: El murciélago reduce la componente CF y aumenta la FM, acortando

temporalmente las señales pero incrementando su frecuencia de repetición (cada 10-

50 ms). En general el murciélago ajusta la duración de la señal ultrasónica para que su

longitud sea un poco menor que el doble de la distancia que lo separa de la presa,

efectivamente “llenando” todo el espacio entre ellos con sonido.

Page 23: Ecolocalización

23

Terminal: Los pulsos de FM tienen muy corta duración y son muy verticales en el

espectrograma, y la frecuencia de repetición es muy alta (4-7 ms), lo que se conoce

como “zumbido de alimentación”. El gran ancho de banda empleado da una alta

precisión en el posicionamiento de la presa, hasta su captura con la boca o las alas del

murciélago.

Figura 5: Mecanismos físicos usados en ecolocalización para detectar y

posicionar a la presa (explicación en el texto).

Los murciélagos poseen un control muy preciso sobre las señales que emiten. Por

ejemplo, algunas especies pueden compensar los desplazamientos de frecuencia

producidos por efecto Doppler con un margen de error de una milésima parte.

Asimismo, también modifican el contenido en armónicos de la señal producida de

forma que puedan reconocer su propio eco en presencia de otros murciélagos.

Percepción del entorno

Como hemos visto, se entiende de una forma general el procesamiento de las señales

ultrasónicas para la detección y localización de presas. En el proceso de caza, es claro

que el animal emplea la información contenida en ecos sucesivos, de forma que pueda

calcular a trayectoria de interceptación con su presa; si sólo empleara los ecos

individuales, el retardo debido al tiempo de vuelo de la señal ultrasónica sería

suficiente para que el insecto escapase.

Algunas observaciones sobre la navegación de los murciélagos en un entorno medio

(fuera del alcance inmediato del sonar pero dentro del área habitual de

desplazamiento del animal) permiten suponer que construyen un modelo de su

entorno que va más allá de la tarea de caza. Por ejemplo, se sabe que los murciélagos

se desplazan siguiendo rutas más o menos estables entre sus lugares de descanso y las

zonas de alimentación, y se cree que para ello memorizan marcas sobre la ruta. La

alteración artificial de esta ruta (introduciendo un obstáculo nuevo, por ejemplo),

causa desconcierto y cambios en la pauta de vuelo del murciélago, hasta que, tras

DOPPLER

Page 24: Ecolocalización

24

varias pasadas, se familiariza con la nueva marca y la incorpora a su memoria. Del

mismo modo, se ha observado que varios murciélagos cazan en grupo (especialmente

madres e hijos), lo cual apunta a un proceso de aprendizaje de rutas entre miembros

de la especie.

La evidencia experimental indica que los murciélagos emplean información previa

sobre su entorno, prefiriéndola en ocasiones a los nuevos datos disponibles por

ecolocalización. Por ejemplo, en un experimento se confinó el vuelo de un murciélago

a una porción de una estancia, bloqueando el resto con paneles; cuando estos fueron

retirados, el animal prefería quedarse en la zona que conocía, a pesar de que la

ecolocalización le indicaba que poseía más espacio para moverse. En otra prueba, se

entrenó a murciélagos para que atravesaran un pequeño agujero en una pared;

cuando este agujero fue agrandado, los murciélagos seguían encogiendo sus alas para

pasar por él.

En los experimentos llevados a cabo por Holland, con murciélagos megaquirópteros

de la especie Rousettus aegyptiacus, se los entrena para que vuelen por un corredor

de 25 m de largo hasta que encuentran murciélagos y otros mamíferos, para navegar

y cazar mediante señales ultrasónicas producidas por ellos mismos.

La única percha disponible, en la cual pueden colgarse (los murciélagos evitan

posarse en el suelo y prefieren descansar boca abajo). Una vez que han aprendido su

localización, la modificación del entorno cercano de la percha (moviendo objetos

contiguos, ocultandola tras una pantalla, etc.) no merma su capacidad para volver a

encontrarla, indicando que el murciélago ha memorizado su posición espacial y no

tanto los objetos presentes en su entorno inmediato.

Otra característica interesante es que los murciélagos disponen de dos fuentes

sensoriales para la percepción del entorno: ecolocalización y visión. Holland trató de

determinar hasta qué punto los animales son capaces de “transferir” la información

obtenida por un sistema al otro. Así, repitió el experimento anterior iluminando la

habitación y bloqueando el sentido de ecolocalización al producir un intenso sonido

en la banda de frecuencias usada por esta especie; en una segunda prueba oscureció

totalmente la estancia y permitió a los murciélagos ecolocalizar sin visión. El resultado

fue que en casos el sujeto era capaz de encontrar y memorizar la posición de la

percha, pero que información no era utilizable por el otro tema de percepción,

debiendo reaprender entorno de movimiento bajo las nuevas condiciones. Esto

cuestiona el nivel de abstracción alcanzado en la representación del entorno que

realiza el murciélago.

Page 25: Ecolocalización

25

Ecolocalización en Guácharos: volando en la oscuridad Los guácharos (Caprimulgiformes, Steatornithidae, Steatornis caripensis) son aves

frugívoras con hábitos nocturnos que habitan preferencialmente en cavernas y

cañones ubicados en bosques húmedos tropicales, desde Bolivia hasta Trinidad. En

Venezuela se encuentran en todas las regiones montañosas, inclusive en los tepuyes

de la Guayana (Bosque 1986). Los guácharos utilizan las cuevas como lugar de refugio

y sitio de reproducción, para su alimentación realizan vuelos nocturnos al exterior con

el objeto de obtener alimento. Por lo general, los guácharos construyen sus nidos en

cornisas y salientes de roca que pueden estar ubicados en zonas completamente

oscuras en el interior de las cavidades. Es en este habitat, donde estos pájaros se valen

de la ecolocalización como mecanismo de navegación.

Entre los animales con capacidad de vuelo, son los murciélagos los que poseen un

sistema de ecolocalización de elevada resolución, fundamentalmente determinado por

la emisión de ondas de alta frecuencia, no apreciables dentro del rango de audición del

oído humano. Los pioneros trabajos de Donald Griffin en 1953 permitieron establecer

que el guácharo es capaz de volar en absoluta oscuridad utilizando un sistema de

ecolocalización similar al conocido previamente para murciélagos. Los guácharos

(orden Caprimulgiformes) junto a algunos vencejos del género Aerodramus (O.

Apodiformes), presentan la particularidad de ser las únicas aves capaces de

ecolocalizar. Estas aves emiten vocalizaciones muy cortas audibles por el hombre,

similares a chasquidos, que se denominan “clics”. Son los “clics” los transmisores de la

información en el proceso de ecolocalización. Cabe señalar, que otras aves de hábitos

nocturnos, como lechuzas (O. Strigiformes) y aguaitacaminos (O. Caprimulgiformes),

parecieran depender estrictamente de la vista como mecanismo de percepción en la

oscuridad.

Los estudios de GRIFFIN (1953) con aves de la Cueva del Guácharo (Mo. 1),

evidenciaron que los guácharos ecolocalizan cuando la disponibilidad de luz es muy

baja o ausente, ya que de lo contrario pueden volar perfectamente utilizando la vista.

Otro aspecto dilucidado, fue la importancia del oído como órgano receptor de las

señales auditivas reflejadas. Utilizando una habitación oscura, Griffin liberó tres

guácharos con los oídos bloqueados y encontró que, a pesar de sus sostenidos

intentos por volar y la continua emisión de “clics”, los pájaros chocaron contra las

paredes. Al remover los tapones, éstos volaron sin ninguna dificultad.

Estudios más recientes han permitido establecer en más detalle los mecanismos

involucrados en la ecolocalización de los guácharos, incluyendo tanto la resolución del

sistema de ecolocalización, la descripción de las vocalizaciones y la fisiología asociada

a la producción de estas vocalizaciones.

Page 26: Ecolocalización

26

Características de vuelo en la oscuridad

Al visitar una cueva habitada por guácharos, es posible apreciar que las aves al volar

muy juntas entre sí y como consecuencia de la perturbación por la presencia del

visitante, se tropiezan entre ellas y en ocasiones contra la roca. Este mismo fenómeno

rara vez se aprecia en murciélagos cavernícolas que, bajo las mismas circunstancias,

son capaces de volar con mucha mayor precisión, evitando el choque entre ellos y con

las paredes y formaciones de la cueva. Esta diferencia, basada en una apreciación

empírica, permite reconocer variaciones entre la resolución (i.e. tamaño mínimo de

objetos identificables) del sistema de ecolocalización de murciélagos y guácharos.

Capacidad de vuelo

Un aspecto distintivo de ecolocalización en aves es que las vocalizaciones son de baja

frecuencia (entre 1 y 10 kHz), en contraste con los murciélagos que utilizan

frecuencias entre 10 y 120 kHz (SUTHERS & HECTOR 1985). “Clics” de baja

frecuencia, y por ende de larga longitud de onda, no permiten detectar objetos de

pequeño tamaño. Entre las observaciones reportadas por GRIFFIN (1953) destaca la

incapacidad de los guácharos, encerrados en una habitación oscura, de esquivar un

bombillo (y el cable que lo sostenía) que colgaba del techo. El autor consideró que

estos tropiezos pudieron deberse a las condiciones de cautiverio, aunque no se evaluó

Page 27: Ecolocalización

27

experimentalmente la capacidad de detectar objetos de esta especie al volar en

oscuridad.

Con el objeto de determinar la resolución del sonar de los guácharos en condiciones

naturales, KONISHI & KNUDSEN (1979) colocaron discos plásticos de diferentes

diámetros (entre 5 y 40 cm) en una galería angosta de la cueva de Oropuche, en

Trinidad. El sitio seleccionado para colocar los discos tenía una sección de 3 m de

ancho y 7 de altura, por lo que las aves al vuelo debían percibir los discos en su

recorrido.

Todos los guácharos observados durante el experimento chocaron contra los discos

de 5 y 10 cm de diámetro, evidenciando su incapacidad de detectarlos. La detección de

los discos, evidenciada por las maniobras de algunos guácharos para esquivarlos,

ocurrió con discos de 20 cm. Todos los pájaros esquivaron efectivamente los discos de

40 cm de diámetro. Los autores observaron que antes de iniciar las maniobras para

corregir la dirección del vuelo, los guácharos incrementaban la frecuencia de

emisiones de “clics”. Tal fenómeno estaba precedido por dos conductas distintas,

algunas aves simplemente esquivaban los discos al vuelo y seguían su trayectoria,

mientras que otras aleteaban estáticas frente al disco por unos segundos y luego

cambiaban la dirección del vuelo. Estos resultados permitieron concluir que objetos

con dimensiones similares a discos de 20 cm de diámetro corresponden al tamaño

mínimo detectable por el sistema de ecolocalización de los guácharos.

Fig. 2

Page 28: Ecolocalización

28

Descripción de la vocalización

Los “clics” utilizados por el sonar de los guácharos pueden ser clasificados en tres

tipos diferentes: (1) “clics” continuos, constituidos por emisiones pulsátiles con

duración de unos 40 a 80 milisegundos (ms) (Fig. 3a y b); doble “clics”, caracterizado

por dos vocalizaciones consecutivas separadas por un breve silencio, en donde el

segundo clic es de mayor amplitud que el primero (Fig. 3c); y una tercera vocalización

que ocurre muy rara vez, donde sólo es audible el segundo clic de un doble clic (Fig.

3d). En promedio, la frecuencia dominante en los “clics” utilizados durante la

ecolocalización es de 1,5 a 2,5 kHz, y en general, están por debajo de los 6 kHz

(KONISHI & KNUDSEN 1979). Además de los “clics” utilizados durante la

ecolocalización, existen los llamados graznidos o vocalizaciones sociales, que

constituyen emisiones agonísticas producidas como respuesta a perturbaciones. Este

es el sonido más frecuentemente escuchado por los exploradores al adentrarse en una

cueva. Estos graznidos tienen una duración de un segundo o más con una frecuencia

superior a los 800 Hz con múltiples harmónicos (Fig. 3f).

Tanto los “clics” como las vocalizaciones sociales son de alta densidad; grabados a una

distancia cercana a un metro, se determinó que estas vocalizaciones están entre 90 y

112

dB SPL (SPL significa Sound Pressure Level y es una unidad de nivel de presión del

sonido) con un gasto energético de 150-250 mW (SUTHERS & HECTOR, 1985). Como

comparación puede señalarse que el canto de un gallo generalmente está próximo a

Fig. 3

Page 29: Ecolocalización

29

los 100 db SPL y requiere de gasto energético de 2940 mW (BRACKENBURY, 1977).

En consecuencia, pareciera de manera preliminar que las vocalizaciones de los

guácharos son altamente eficientes desde el punto de vista energético respecto a otras

aves, esto podría estar asociado a la fidelidad de la información requerida durante la

ecolocalización.

Por homología con otras aves y murciélagos, se había sugerido que la lengua o la glotis

podrían intervenir en la producción de vocalizaciones en el guácharo, tal como ocurre

en los murciélagos del género Rousettus (SUTHERS & HECTOR, 1982). Sin embargo,

experimentos realizados con guácharos en cautiverio han descartado que estas

estructuras sean primordiales en la fonación del guácharo, y que la producción de

sonidos requiere del flujo de aire (expiración) a través de la siringe (SUTHERS &

HECTOR, 1985). El control sobre el ritmo de expiración es determinante para el

funcionamiento del sonar. Los guácharos son capaces de emitir 3-4 clics.seg-1 en un

único evento de exhalación, sin embargo la producción de trenes de “clics” (> 10

clics.seg-1) se debe a la producción de expiraciones muy cortas seguidas por

inhalaciones. Los “clics” tienen una duración de 50 a 80 ms, con una expiración de aire

asociada de 1 cm3.clic-1. Las exhalaciones cortas tienen la ventaja de producir trenes

de “clics” más largos que los que corresponderían a un solo ciclo respiratorio normal

(inspiración y expiración sostenidas), evitando además la necesidad de inhalaciones

prolongadas que podrían ser contraproducente durante vuelos entre obstáculos. Por

su parte, la producción de graznidos ocurre en un único ciclo respiratorio normal y la

expiración asociada tiene un volumen de aire de 27 cm3, volumen muy superior al de

un clic aislado. Es interesante mencionar que, las vocalizaciones de un gallo o un pavo

tienen tasas de expiración hasta diez veces superiores a las del guácharo (gallo, 500

cm3.s-1; ganso 650 cm3.s-1; guácharo 47 cm3.s-1), sugiriendo un control de la

respiración más eficientes por estos últimos (SUTHERS & HECTOR, 1985).

Anatomía y fisiología de la ecolocalización

Anatomía

La capacidad de las aves de emitir vocalizaciones se debe a la existencia de la siringe,

órgano presente sólo en las aves, ubicado específicamente en la unión de la tráquea

con los bronquios (Fig. 4a). Los elementos principales de la siringe son las membranas

timpaniformes, los músculos que controlan la tensión sobre estas membranas, y los

cartílagos de soporte. La siringe puede estar formada a partir de tejidos de la tráquea,

como ocurre en pájaros carpinteros Neotropicales (Picidae) y hormigueros

(miembros de la familia Formicaridae); o formadas por tejidos bronquiales como en

los aguaitacaminos (Caprimulgidae), algunas lechuzas (Strigidae) y los guácharos

Page 30: Ecolocalización

30

(Steatornithidae), o por tejidos de ambas estructuras como ocurre en la mayoría de

las aves restantes (GILL, 1994).

Los guácharos, a pesar de tener una siringe relativamente simple conformada por un

único par de músculos intrínsecos, presentan un repertorio de vocalizaciones

bastantes extenso

Los dos bronquios son bilateralmente asimétricos, teniendo el derecho la semi-siringe

más cercana a la tráquea que el izquierdo (Fig. 4b). La tráquea del guácharo es

aplanada dorsoventralmente y elíptica transversalmente, con un diámetro interno que

varía entre 4,1 y 4,6 mm. Tiene una longitud de 11 cm desde la glotis hasta la carina,

donde se divide en los dos bronquios primarios. Los bronquios primarios miden

aprox. 2,1 cm de largo y contienen a las semi- siringes, que dividen a los bronquios en

A B

Músculo traqueolateral

Tráquea

Membrana

timpaniforme

externa

Músculo bronquiolateral

Semi-siringe derecha

Semi-siringe izquierda

Bronquios

Membrana timpaniforme

interna

Page 31: Ecolocalización

31

porción craneal (superior) y sección caudal (inferior). Es sobre la sección craneal

donde se encuentra las membranas timpaniforme externa e interna, ambas

estructuras tienen un papel fundamental en la emisión de sonidos (SUTHERS &

HECTOR, 1985).

Tres pares de músculos actúan sobre la siringe del guácharo. Dos de ellos, el

traqueolateral y el esternotraqueal son músculos asociados a la tráquea, mientras que

el bronquiolateral (sensu SUTHERS & HECTOR 1985) es el único músculo asociado a

la siringe específicamente.

Este músculo se inserta en el borde de la membrana timpaniforme exterior, y por su

rápida y corta contracción es responsable de la producción de los “clics” durante la

ecolocalización. La producción de graznidos o vocalizaciones sociales se deben a la

contracción de los músculos esternotraqueales, los cuales se encargan de plegar a la

membrana timpaniforme externa hacia adentro iniciando la fonación. La contracción

sostenida de estos músculos mantiene a la membrana parcialmente plegada

permitiendo la emisión del graznido hasta la relajación de los músculos (SUTHERS &

HECTOR, 1985).

El papel que desempeña el músculo bronquiolateral en la emisión de los “clics”

sugiere que las especies en donde estos músculos se han desarrollado y funcionan

como abductores de la membrana timpaniforme, deben estar mejor adaptadas para

producir “clics”, que aquellas que presentando siringe bronquial carecen de este par

de músculos (SUTHERS & HECTOR, 1985).

Eventos durante la emisión de sonidos

Las vocalizaciones en el guácharo se producen por la actividad simultánea de los

músculos asociados a la siringe y la tráquea y el control sobre el ciclo respiratorio. La

sucesión de eventos que se describe a continuación ha sido sugerida por SUTHERS &

HECTOR (1985), y está basada en las variaciones a niveles de la actividad muscular y

respiratoria que conllevan a la emisión de “clics” individuales, dobles o los graznidos

de carácter social (Fig. 5).

Durante la respiración silente, es decir, cuando no se emiten “clics” o graznidos, la

siringe está abierta y los músculos esternotraqueales y bronquiolaterales están

relajados (Fig. 5a). Las vocalizaciones, del tipo que sean, se producen por la

contracción de los músculos esternotraqueales que actúan tensando a la tráquea (Fig.

5b) . Esta contracción mueve la región craneal del bronquio haciendo girar a la

membrana timpaniforme externa hacia adentro de la siringe donde se ubica la

membrana interna (Fig. 4). El paso del aire creado por la expiración, bien sea haciendo

vibrar a la membrana, o que ésta produzca una serie de remolinos en el flujo de aire,

se traducen en la emisión de sonidos. En el caso de graznidos, la vocalización se

Page 32: Ecolocalización

32

mantendrá mientras los músculos esternotraqueales estén contraídos, su relajación

permite que la siringe, y por ende, la membrana vuelvan a su posición de respiración

silente.

Las emisiones de los “clics” utilizados en la ecolocalización es más compleja. En este

caso, la contracción de los músculos esternotraqueales es muy breve y su relajación

está acompañada de la contracción de los músculos bronquiolaterales, que actúan

rotando a la membrana timpaniforme externa hacia afuera (Fig. 5d). De esta manera,

los músculos bronquiolaterales son capaces de detener la fonación justo al comenzar,

resultando en un clic aislado. Si la contracción de los músculos esternotraqueales

es suficientemente fuerte se produce un pliegue de las membranas audible por el

oído humano. A pesar de que estas aves vocalizan por medio de mecanismos similares

(contracción de músculos traqueales - acción sobre la membrana timpaniforme -

alteración o interrupción del flujo de aire - emisión sonora), llama la atención que las

características de la siringe de los Aerodramus difieren sustancialmente de la siringe

de los guácharos. Los dos aspectos más resaltantes son la existencia una siringe

traqueobronquial bilateralmente simétrica en Aerodramus, y la carencia de los

músculos bronquiolaterales de la siringe (SUTHERS & HECTOR, 1982). Estos dos

aspectos podrían influir en la preponderancia de “clics” dobles en los vencejos y “clics”

sencillos en los guácharos como vocalizaciones utilizadas en el sistema de sonar.

a. DESCANSO

Músculo esternotraqueal

Membrana timpaniforme externa

Músculo bronquiolateral

Membrana timpaniforme interna

Graznido

Clics continuos

d. EMI SI ON b. EMI SI ON

c. CERRADO

Page 33: Ecolocalización

33

La existencia de “clics” utilizados durante la ecolocalización en guácharos y

Aerodramus pareciera tener un origen evolutivo independiente para ambos grupos.

Los primeros son únicamente Neotropicales mientras que Aerodramus está

restringido al Paleotrópico, además de pertenecer a órdenes muy distantes

ilogenéticamente. Pareciera que estas aves desarrollaron la ecolocalización como un

medio para volar en las cuevas donde nidan. Los Aerodramus son aves insectívoras

con hábitos diurnos y ojos bien desarrollados, rara vez utilizan la ecolocalización fuera

de las cuevas, aunque FULLARD et al. (1995) reportan timpaniformes externas de

ambas siringes hasta tocar a las membranas internas, con la consecuente interrupción

súbita del paso del aire, se obtiene entonces la emisión de “clics” dobles, también

utilizados durante la ecolocalización.

La existencia de los músculos bronquiolaterales, es pues, determinante en la

producción de los “clics” utilizados en la vocalización. Como veremos más adelante,

los guácharos son las únicas aves que fundamentan su capacidad de ecolocalizar en

este par de músculos asociados a la siringe.

Ecolocalización en otras aves

Los guácharos, junto con los vencejos Paleotropicales del género Aerodramus, son las

únicas aves capaces de ecolocalizar (FULLARD et al., 1995). Estas aves están entre los

pocos vertebrados que ecolocalizan con “clics” de banda ancha, y cuya energía

acústica está comprendida completamente dentro del rango que la emisión de “clics”

puede ser suplementaria a la vista durante el vuelo en la tenue luz del final de la tarde.

Por su parte, los guácharos son frugívoros, con hábitos nocturnos, y aparentemente un

sistema visual bien desarrollado. Al igual que en los vencejos, con frecuencia se les

escucha utilizar el sistema de ecolocalización cuando obtienen frutos al vuelo durante

la noche, quizás en combinación con la vista para detectar los objetos a su alrededor

(reportado por KONISHI & KNUDSEN (1979) para los guácharos y FULLARD et al.

(1995) para Aerodramus).

La frecuencia de emisión de “clics” del guácharo es muy inferior a la de los

murciélagos insectívoros que ecolocalizan, quienes alcanzan hasta 200 clics/s. Esto

puede deberse a que los guácharos usan el sonar generalmente para detectar objetos

inmóviles (p.ej. paredes, estalactitas, ramas de árboles, etc) y en ocasiones para evitar

colisiones con otros guácharos al vuelo. Se cree que la baja frecuencia de emisiones de

“clics”, alrededor de 10 clics/s, esté relacionada con la baja velocidad de vuelo y la

preponderancia de obstáculos inmóviles; por el contrario, los murciélagos

insectívoros vuelan a gran velocidad y deben detectar presas móviles de muy

pequeño tamaño. Con respecto a los vencejos se ha encontrado que éstos emiten

“clics” de mayor energía, entre 4,5 y 7,5 kHz, lo que les permite detectar objetos de

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hasta 6 mm de diámetro, aspecto que podría relacionarse con una dieta basada en

pequeños insectos y una mayor velocidad de vuelo.

El fenómeno de ecolocalizar en los guácharos representa una adaptación muy

particular a sus hábitos cavernícolas. El desarrollo de esta herramienta de navegación

pareciera estar asociado con la formación de los músculos bronquiolaterales que le

permiten emitir cortas vocalizaciones o “clics” fundamentales en el sistema de sonar.

Las características del aparato de ecolocalización de los guácharos son muy sencillas

(baja frecuencia de emisión y baja energía de los “clics”) si se les compara con los

murciélagos que utilizan el mismo sistema de navegación o con los vencejos del

Pacífico. Sin embargo, debido al vuelo más lento de los guácharos y la predominancia

de obstáculos y alimento inmóviles estas características del aparato localizador

resultan suficientes para el vuelo en las cuevas, y su uso circunstancial en la obtención

de frutos. Si bien, los estudios aquí mostrados permiten entender diferentes aspectos

de la ecolocalización en guácharos, falta mucho por entender del funcionamiento de

esta herramienta en condiciones naturales, su variabilidad intraespecífica, su origen

evolutivo, etc.

Ecolocalización en cetáceos

Tipo de cetáceos

Las diferentes especies de Cetáceos se conocen popularmente como ballenas y

delfines aunque, a veces, no están muy claras las diferencias entre unos y otros. A

continuación se hace un breve resumen de algunas de las características principales

que diferencian a las ballenas de los delfines.

Las ballenas y delfines pertenecen al grupo zoológico de los Cetáceos. A su vez, los

Cetáceos han evolucionado en dos subgrupos con importantes diferencias

morfológicas y ecológicas. Uno de ellos, los Misticetos, no tienen ningún diente y

presentan cabezas voluminosas con numerosas láminas córneas que le cuelgan de la

maxila (Fig1.barbas). Las especies de éste último grupo se conocen como ballenas. El

otro, al que pertenecen la mayoría de las especies, se caracteriza por tener dientes

(fig.2) y se conocen como Odontocetos. Popularmente a los cetáceos con dientes se les

llama delfines.

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Barbas

Fig1. Misticetos: cetáceos barbados. Fig.2. Odontocetos: cetáceos dentados

La mayoría de los Odontocetos tienen la cabeza terminada en un rostro o pico

marcado. El número de dientes es muy variable y pueden ser desde numerosos en

mandíbula y maxila o bien en número reducido y sólo en la mandíbula. Detrás del pico

se encuentra la frente que conforma el melón. Las dos fosas nasales se unen en la

parte exterior del cráneo formando una sola abertura, el espiráculo o aventador. El

aventador suele ser una hendidura en forma de media luna situado generalmente en

la parte superior de la cabeza. Tener un solo orificio nasal es una característica que

diferencia a los cetáceos dentados del resto de mamíferos. Los huesos nasales son

diferentes en tamaño y forma lo que hacen que el cráneo no sea simétrico.

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Fig.5. Misticetos: Aventador o espiráculo con dos orificios nasales. Fig.6. Odontocetos:

un solo orificio nasal. Fig.7. barbas de rorcual aliblanco. Fig.8. dientes en delfín común

de rostro corto.

Los sentidos

Los cetáceos, animales de origen terrestre que desarrollan toda su vida en el mar, han

tenido que modificar o adquirir nuevas formas de percibir el entorno.

Con respecto a la vista, todos conocemos la imposibilidad de ver nítidamente cuando

abrimos los ojos bajo el agua. Un ojo preparado para enfocar en tierra no lo está para

hacerlo en el agua. Los buceadores utilizan las clásicas gafas de buceo, que permiten

mantener los ojos en el aire. Los cetáceos han desarrollado una potente musculatura

ocular que le permite modificar la forma del cristalino para que se adapte a ambos

tipos de visión. Debemos recordar también que la intensidad luminosa es muy

diferente en superficie que a grandes profundidades. Las ballenas y delfines se han

adaptado a estos cambios de luminosidad con la adquisición de una pupila muy

grande. En condiciones de poca luz, los cetáceos dilatan la pupila y son capaces de ver

a sus presas (sobre todo a las especies que producen luminiscencia). En superficie la

pupila se contrae para dejar pasar sólo la luz necesaria.

Fig.21. Ojo de delfín gris. Fig.22. Ojo de calderón tropical.

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El sentido del tacto, asociado con el uso de las manos y dedos, es muy importante para

adquirir información sobre la forma, textura y consistencia de los objetos. Los

cetáceos, con unas manos muy modificadas, han desarrollado otro sistema muy eficaz

para este fin, sin embargo utilizan la piel como un sensor de presión. La piel es suave

y fácilmente dañable pero también se cura deprisa. Contiene un complejo sistema de

terminaciones nerviosas, más abundantes en ciertas zonas, que actúan como un

sensor de presión. De esta manera son capaces de detectar zonas del cuerpo donde se

producen turbulencias y modificar la forma del cuerpo para eliminarlas y mantener

un flujo laminar de agua que les permite nadar con suma facilidad.

También el aumento de receptores de presión en la zona del espiráculo les son muy

útiles para saber cuando la fosa nasal esta fuera del agua y es posible tomar aire. En

delfines en cautividad se ha observado como con frecuencia utilizan la mandíbula para

obtener información sobre los objetos que se encuentran a su alcance. Es posible que

algunas especies utilicen este sistema como un auténtico sentido del tacto.

El oído de los cetáceos también ha experimentado profundas modificaciones con

respecto a los mamíferos terrestres. Externamente, y aunque es evidente la ausencia

de pabellones auditivos, sacrificados para mejorar la forma hidrodinámica del cuerpo,

existe un oído externo, apenas visible, en forma de minúsculo orificio tras el ojo. No

obstante la forma en que lo utilizan es aún origen de controversia. Hay datos de

delfines en cautividad que demuestran que son capaces de oír tanto dentro como

fuera del agua, lo que hace sospechar que el canal auditivo está abierto y puede

llenarse de agua para oír bajo el mar o bien vaciarse para oír en superficie. Algunos

expertos opinan que la audición no se realiza a través del oído y que este ha dejado de

ser funcional a lo largo de la evolución. En este caso los sonidos llegarían al oído

interno transmitidos por los huesos craneales o bien por los depósitos de grasa que

existen en la mandíbula inferior. La recepción del sonido podría producirse en una

parte muy fina del hueso mandibular que actuaría como una ventana acústica. En los

Misticetos el oído parece que no es funcional ya que se encuentra obliterado por un

tapón de cera.

En los animales terrestres es sencillo distinguir entre los sentidos del gusto y del

olfato, sin embargo bajo el agua la distinción entre las dos facultades no es tan clara. El

olfato permite detectar sustancias químicas a distancia y el gusto proporciona

información química de las sustancias que se tienen en la boca. En los mamíferos

terrestres el sentido del olfato está basado en la percepción aérea a través de

quimiorreceptores en las fosas nasales. Los cetáceos han perdido en gran medida el

sentido del olfato aéreo pues hay muy pocos receptores olfativos y no hay constancia

de que exista una forma de oler bajo el agua, tal y como existe en los tiburones. El

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sentido del gusto debe estar más desarrollado ya que con algunos delfines en

cautividad se ha comprobado que son capaces de detectar ciertos sabores y además

varias especies presentan en la lengua lo que parecen ser papilas gustativas. La

detección de sustancias químicas proporcionaría información sobre el entorno y

sobre cuestiones sociales dentro de un grupo. Por ejemplo, la posibilidad de que

existan feromonas sexuales en el material orgánico de desecho podría servir para dar

información sobre la disposición de las hembras al apareamiento.

Un mundo de sonidos.

El espectro sonoro potencialmente audible para los seres humanos abarca desde los

20 Hz y los 20 KHz, pero las frecuencias medias audibles, en los oídos más sensitivos,

están entre 1 KHz y 4 KHz. En cambio, los cetáceos, grupo de mamíferos adaptados a

vivir en el agua, un medio donde la visibilidad es muy reducida, son capaces de captar

señales sonoras en un gran espectro de frecuencias. El sonido es utilizado por los

cetáceos para dos fines principales: para la ecolocalización (sonar) y/o para

comunicación. Así utilizan su sistema acústico para orientarse, situarse, localizar

presas, distinguir otros individuos y para comunicarse entre ellos. Este hecho

fundamental indica la fuerte dependencia de la percepción acústica para la vida de los

cetáceos.

Los sonidos utilizados en la ecolocalización por estos mamíferos consisten en cortas

emisiones de "clicks" agudos repetidos a diferentes frecuencias. Los "clicks" de baja

frecuencia tienen un alto poder de penetración y pueden recorrer largas distancias;

éstos son reflejados por estructuras y el animal puede obtener información de la

topografía circundante. Por el contrario, para localizar presas cercanas emiten "clicks"

de alta frecuencia, inaudible por los humanos. Por ejemplo, el delfín mular o delfín de

nariz de botella (Tursiops truncatus), el cetáceo mejor estudiado, estrella indiscutible

de los delfinarios, se sabe que emite "clicks" a frecuencias comprendidas entre los 15

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y 130 KHz, mientras que la orca (Orcinus orca) emite "clicks" a una frecuencia media

de 14 KHz. (A. W. Ambler, National Audubon Society, 1980).

(Modificado de Castro P y Huber ME, Marine Biology, Mc Graw Hill Ed.)

Los "clicks", silbidos y "chillidos" de los cetáceos son producidos y modulados al hacer

pasar aire a través del conducto respiratorio (que en estos animales está separado del

tracto digestivo) y de los sacos aéreos asociados al mismo mientras el espiráculo

permanece cerrado. La frecuencia de estos "clicks" es regulada por contracciones y

relajaciones de la musculatura asociada al tracto respiratorio y a los sacos aéreos.

En los cetáceos odontocetos (delfines, orcas, calderones, marsopas, cachalotes, etc.)

una estructura, el melón, rellena de espermaceti o "esperma de ballena" (sustancia de

naturaleza lipídica), situada en la frente de estos animales y ausente en las llamadas

"ballenas con barbas", interviene en la ecolocalización proyectando y dirigiendo las

ondas producidas hacia el frente.

En los cetáceos estas ondas son recogidas principalmente por la mandíbula inferior,

rellena de grasa, transmitiendo las señales sonoras a los oídos internos (el canal

auditivo está reducido o bloqueado en la mayoría de los grupos). Cada oído recoge

independientemente las señales acústicas, que protegidos por una estructura ósea y

embebidos en una solución lipídica, envía la información en forma de señales

eléctricas a la corteza cerebral donde el animal elabora un "dibujo" mental del

objetivo (presa u objeto) o bien de los alrededores.

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La ecolocalización o sonar ha sido hallada en unas 12 especies de Odontocetos. Son los

únicos mamíferos marinos que se sepa que posean ecolocalización (Kellog 1959;

Noravis et al 1961), aunque probablemente ocurra en otras especies aún no

investigadas. Consiste en pulsos o clicks de sonidos intensos, y de banda ancha que se

encuentran en el rango ultrasónico (desde 0.25 a 220 KHz). Los clicks, producidos

para este efecto, varían con las diferentes especies e individuos según el contexto.

Para la comunicación, además de los clicks utilizan los silbidos, que abarcan desde 4 a

24 KHz de frecuencia. Cuando los calderones o delfines están cerca de la embarcación

estos silbidos modulados se pueden oír con facilidad.

En los cetáceos con barbas (Misticetos) el rango de audición abarca desde los

infrasonidos hasta los ultrasonidos, aunque están más preparados para captar los

infrasonidos dado que emiten en esa zona. A la vez que un sonido se propaga a través

del mar su intensidad decrece como resultado de la expansión, absorción y otras

pérdidas en la transmisión. La proporción en la que un sonido es absorbido por el

agua está inversamente relacionada con la frecuencia. Por tanto las bajas frecuencias,

que poseen un coeficiente de absorción muy bajo, tienen un mayor potencial para la

propagación a grandes distancias. Las vocalizaciones de los Misticetos son

significativamente menores en frecuencia en comparación con los Odontocetos,

produciendo tonos de sonidos que duran entre 0.5 y 20 segundos o más, en el rango

de frecuencias entre 20 y 3.000 Hz, dependiendo de las especies, y que en los cuales

suelen estar por debajo de los 200 Hz. Estas bajas frecuencias de sonidos tienen la

ventaja de recorrer grandes distancias y se especula que las grandes ballenas podrían

estar en contacto mediante el sonido con otras a distancias de 10 o incluso centenares

de km., particularmente si hacen uso de canales profundos del océano.

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Diferencias en la densidad del agua, salinidad, temperatura y las corrientes oceánicas

son los responsables de producir estos canales, con características especiales a una

profundidad particular, que tienden a atrapar sonidos como lo haría un cilindro. La

propagación del sonido por esta vía podría recorrer distancias de 5600km, a pesar de

que en el presente siglo, con un océano bastante ruidoso por barcos de motor, éste

raramente excede de 800 km. Es importante señalar que estos canales profundos, por

sus características, podrían existir en nuestras aguas.

Alimentación

La diferenciación sistemática de los cetáceos obedece a las modificaciones

estructurales que se fueron produciendo para adaptarse a dos estrategias diferentes

de alimentación. Por un lado nos encontramos a las grandes ballenas, los mayores

animales del Planeta, que se alimentan de los organismos marinos más pequeños, el

plancton.

Para capturar a sus pequeñas presas, las ballenas han desarrollado un sistema de

filtración muy eficaz. Grandes cantidades de agua y presas son engullidas en cada

embestida de los animales. Con las contracciones de la garganta y la presión de la

lengua se desaloja el agua de la boca, pero las presas, plancton o pequeños peces,

quedan retenidos por las barbas. A continuación, con movimientos de la lengua,

reúnen y tragan el alimento.

La ballena franca tiene la cabeza proporcionalmente muy grande y el rostro arqueado.

Esta particularidad deja un gran espacio para albergar las mayores barbas de todas las

ballenas (hasta 3 metros) cubiertas por los enormes labios inferiores. Se alimenta

espumando el agua. Los rorcuales expanden los surcos de la garganta e ingieren gran

cantidad de agua con plancton o pequeños peces. Después se contraen y expulsan el

agua a través de las barbas en donde queda retenido el alimento. Otras especies, como

la ballena gris se alimentan rastrillando los sedimentos del fondo en busca de sus

presas preferidas principalmente crustáceos, gusanos poliquetos y pequeños

moluscos.

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Fig.21. Bola de caballa (Scomber sp). Fig.24. Rorcual tropical comiendo en

superficie.

Los cetáceos dentados presentan un sistema de ecolocalización muy desarrollado que

le permite localizar a sus posibles presas antes de poder verlas. La gran variabilidad

en cuanto al número, tamaño y disposición de los dientes está en relación con el tipo

de alimentación. En general las especies con número de dientes reducidos tienden a

alimentarse de cefalópodos y los que presentan pequeños y numerosos dientes (hasta

más de 200 en el delfín acróbata o de hocico largo Stenella longirostris) de peces. Los

zifios presentan únicamente dos dientes en la mandíbula y dos surcos en la garganta

que nos sugiere una posible forma de alimentarse. Consumen diferentes especies de

pulpos y calamares que capturan tanto en el fondo como a media agua. Los dientes no

son funcionales: succionan a sus presas con la abertura brusca de la boca y de los

surcos yugales.

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Bibliografía

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Universidad Rey Juan Carlos, Madrid, 11 de mayo de 2006 ( Visión ultrasónica delos

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Jesús Vicente Poyato Jiménez, estudiante de 5º curso de Biología y Alumno Interno del

Departamento de Biología Animal de la Universidad de Málaga (Ecolocalización en

Cetáceos)

http://www.sondames.org/?p=1469