Les baleines écholocalisent – Comment fonctionne l'écholocalisation pour les baleines?

Les ondes sonores traversent l'eau à environ 1.5 km / sec (0.9 miles / sec), lequel est 4.5 fois plus rapide que le son voyageant dans l'air.

Les baleines dépendent des sons dans l'eau pour communiquer, naviguer et chasser sous l'eau, c'est donc l'écholocation.

Écholocalisation chez les baleines est principalement fait pour communiquer et naviguer, ces deux fonctions leur permettent de chasser des proies.

Son et communication dans l'eau – Baleines

Écholocalisation des baleines

Baleines émettre des sifflements, clics d'écholocation, sons de pouls, claquements et claquements à basse fréquence de leurs mâchoires.

Les baleines émettent ces sons en déplaçant l'air entre les sacs nasaux dans leur zone de reniflage(région de l'évent).

Un complexe de tissus dans la région nasale de la baleine à dents, appelé la bourse dorsale, est le site de production sonore.

Ce complexe comprend “lèvres phoniques” , ce sont des structures qui font saillie dans le passage nasal.

Les baleines émettent au moins quelques sons en libérant de l'air à travers le passage nasal et au-delà des lèvres: les tissus environnants vibrent pour produire du son.

Il n'est pas nécessaire de laisser sortir l'air pour produire du son.

Les épaulards laissent l'air sortir de leur évent pendant certaines vocalisations, mais ces traînées et ces nuages ​​de bulles sont probablement une démonstration visuelle.

Les épaulards utilisent le sifflement pour communiquer à courte distance, ou en privé, et de coordonner les interactions comportementales entre les animaux.

Le sifflet a une fréquence élevée, un haut degré de directivité et une forte modulation, donc il n'est pas transmis loin sous l'eau.

La fréquence des sifflets orques varie de 0.5 à 40 kHz, avec une énergie de pointe à 6-12 kHz.

Les épaulards utilisent le sifflement pour communiquer à courte distance, ou en privé, et de coordonner les interactions comportementales entre les animaux.

Le sifflet a une fréquence élevée, un haut degré de directivité et une forte modulation, donc il n'est pas transmis loin sous l'eau.

La fréquence des sifflets orques varie de 0.5 à 40 kHz, avec une énergie de pointe à 6-12 kHz.

Les appels pulsés sont la vocalisation la plus courante des épaulards.

Les épaulards émettent ces cris à des fréquences d'environ 0.5 à 25 kHz, avec une énergie de pointe à 1 à 6 kHz.

Les appels qui sonnent toujours de la même manière sont appelés stéréotypés. Tous les sons stéréotypés d'une orque composent son répertoire.

Les individus d'un groupe particulier ont le même répertoire de sons, un système de vocalisation appelé dialecte.

Bien que les scientifiques notent qu'il y a une certaine structure à ces sons, un dialecte n'est pas la même chose qu'une langue.

L'analyse des modèles d'appel des orques a montré des différences significatives entre les dialectes des différents troupeaux.
Les orques qui sont jumelés les uns aux autres peuvent partager des modèles d'appel. Les orques qui partagent des indicatifs d'appel sont appelés un clan.

Les cétacés peuvent partager un certain niveau de leur répertoire avec d'autres cétacés, tandis que d'autres parties de leur répertoire sont uniques. Plus ils se ressemblent, plus le degré de parenté entre eux et les individus est grand.

Il n'y a pas deux individus qui ont un répertoire commun. Ainsi, chaque groupe a son propre dialecte unique. En réalité, le répertoire vocal de chaque groupe diffère tellement que les scientifiques peuvent identifier les groupes par les sons qu'ils émettent.

Orques, séparés par de grandes distances géographiques, ont des dialectes complètement différents.

L'analyse des épaulards islandais et norvégiens a montré que la population islandaise fait 24 différents sons, et les baleines norvégiennes font 23 différents sons, mais les deux populations n'ont pas un seul son en commun.

Baleine et écholocation

La baleine écholocalise en faisant des clics, puis en recevant et en interprétant l'écho résultant.

La baleine en écholocalisation utilise ses lèvres pour émettre des clics directionnels à large bande dans une séquence rapide appelée “train.

Chaque clic dure moins d'une milliseconde. Une étude sur les baleines résidentes a mesuré la large bande, clics d'écholocation bimodaux qui présentaient généralement des pics de basse fréquence allant de 20 à 30 kHz et des pics de haute fréquence allant de 40 à 60 kHz.

Les trains de clic passent à travers le melon (une zone arrondie du front de la baleine), qui est composé de lipides (graisses). Le melon agit comme une lentille acoustique, concentrer ces ondes sonores dans un faisceau qui se projette dans l'eau devant la baleine.

Les ondes sonores produites par la baleine sont réfléchies par les objets dans l'eau, et leurs échos reviennent à la baleine.

Les principaux endroits où le son est reçu sont les cavités remplies de graisse des os de la mâchoire inférieure. Les sons sont reçus et transmis par la mâchoire inférieure à l'oreille moyenne, oreille interne, puis aux centres auditifs du cerveau via le nerf auditif.

Les épaulards doivent souvent naviguer en l'absence de lumière ou de bonne visibilité.

Donc, l'ouïe est extrêmement importante pour eux. Orques’ le système sensoriel primaire est le système auditif.

C'est un système hautement développé qui inclut la capacité biologique de sonar ou d'écholocation. L'écholocation aide les épaulards à déterminer la taille, forme, structure, les limites du processus sont établies en définissant des niveaux supérieurs et inférieurs pour une gamme de paramètres, vitesse et direction d'un objet.

Baleines et chauves-souris

Les systèmes d'écholocalisation sont l'une des spécialisations extrêmement réussies de la nature.

Sur 80 espèces de baleines à dents utilisent cette technique. Mais pourquoi les animaux comme les baleines et même les chauves-souris développent-ils la même technique? La raison ne peut pas être trouvée dans la parenté, puisque les chauves-souris et les baleines ne sont pas plus proches les unes des autres que tous les autres mammifères issus des mêmes vertébrés terrestres 200 il y a des millions d'années.

La réponse réside dans l'évolution convergente — lorsque des caractéristiques ou des développements presque identiques se produisent dans différentes espèces. Au cours de l'évolution, les chauves-souris et les baleines à dents ont développé les mêmes caractéristiques fonctionnelles.

Nos recherches ont montré que les sons des chauves-souris et des baleines à dents sont remarquablement similaires.

Il y a deux raisons à cela: Premièrement, les oreilles de tous les mammifères sont développées de manière assez similaire, et deuxièmement et le plus surprenant, les conditions physiques conflictuelles dans l'air et dans l'eau ainsi que les différences de taille des animaux compensent les différences auxquelles on pourrait s'attendre dans la fréquence du son,” déclare la professeure Annemarie Surlykke du Université du Danemark du Sud.

Puisqu'une chauve-souris est beaucoup plus petite qu'une baleine et que sa proie est proportionnellement plus petite, il doit produire des sons de très haute fréquence pour atteindre la même capacité à détecter la direction et la taille de sa proie.

toutefois, l'effet de la fréquence plus élevée sera en partie compensé par le fait que le son se propage cinq fois plus lentement, et donc les ondes sonores dans l'air sont cinq fois plus courtes que dans l'eau.

Les chercheurs ont conclu que les chauves-souris et les baleines à dents produisent des signaux d'écholocation dans la même gamme de fréquences, de 10 à 200 kHz.

L'avantage de fonctionner dans l'eau plutôt que dans l'air est que le “champ de vision acoustique” d'une baleine est six fois plus grosse que celle d'une chauve-souris.

le “champ de vision acoustique” est la zone dans laquelle un animal peut “voir” son environnement par écholocation. Un cachalot peut écholocaliser sa proie jusqu'à 500 mètres de distance, alors que la distance d'écholocation d'une chauve-souris n'est que 2-10 mètres.

Les chauves-souris volent rapidement et parcourent environ une distance d'écholocation par seconde. Donc, ils passent souvent moins d'une seconde à détecter et attraper leur proie.

Les baleines se déplacent plus lentement et ont une distance d'écholocation beaucoup plus longue. Ainsi, ils ont plus de temps pour recevoir les informations de l'écho, et ils ont le temps de choisir leurs proies avec plus de soin.

Cela peut expliquer pourquoi les chauves-souris ne sont pas particulièrement exigeantes quant à leurs proies, tandis que les baleines à fanons sont beaucoup plus sélectives dans leurs choix alimentaires. Les chauves-souris n'ont tout simplement pas le temps de choisir – ils préfèrent la restauration rapide!

Dans la dernière partie de la phase de chasse, quand ils s'approchent de leur proie, les baleines à dents et les chauves-souris émettent une série de bourdonnements: bips faibles et courts à intervalles très courts – semblable à une lumière stroboscopique.

C'est un mécanisme très complexe que les scientifiques n'ont pas encore entièrement compris. Les animaux contrôlent très soigneusement lorsqu'ils émettent des sons et lorsqu'ils écoutent des échos - et les ajustent précisément à leur vitesse et à la vitesse de leurs proies..

S'ils font des bourdonnements trop vite, ils n’ont pas le temps d’écouter l’écho. S'ils le font trop lentement, ils risquent de heurter des obstacles à la volée.