Le balene fanno ecolocalizzare – Come funziona l'ecolocalizzazione per le balene?

Le onde sonore viaggiano attraverso l'acqua a circa 1.5 km/sec (0.9 miglia/sec), che è 4.5 volte più veloce del suono che viaggia nell'aria.

Le balene dipendono dai suoni in acqua per comunicare, navigare e cacciare sott'acqua, questa è quindi ecolocalizzazione.

Ecolocalizzazione nelle balene è fatto principalmente per comunicare e navigare, queste due funzioni consentono loro di cacciare le prede.

Suono e comunicazione in acqua – balene

Ecolocalizzazione balena

balene emettere fischi, clic di ecolocalizzazione, suoni del polso, schiocchi a bassa frequenza e battiti delle loro mascelle.

Le balene emettono questi suoni spostando l'aria tra le sacche nasali nella loro area di sniffing(regione dello sfiatatoio).

Un complesso di tessuti nella regione nasale della balena dentata, chiamato la borsa dorsale, è il sito di produzione del suono.

Questo complesso include “labbra foniche” , sono strutture che sporgono nel passaggio nasale.

Le balene emettono almeno alcuni suoni rilasciando aria attraverso il passaggio nasale e oltre le labbra: i tessuti circostanti vibrano per produrre il suono.

Non è necessario far uscire l'aria per produrre suono.

Le orche assassine lasciano uscire l'aria dal loro sfiatatoio durante alcune vocalizzazioni, ma queste scie e nuvole di bolle sono probabilmente una dimostrazione visiva.

Le orche usano il fischio per comunicare a distanza ravvicinata, o in privato, e coordinare le interazioni comportamentali tra animali.

Il fischio ha un'alta frequenza, un alto grado di direzionalità e una forte modulazione, quindi non viene trasmesso lontano sott'acqua.

La frequenza dei fischi delle orche varia da 0.5 a 40 kHz, con energia di picco a 6-12 kHz.

Le orche usano il fischio per comunicare a distanza ravvicinata, o in privato, e coordinare le interazioni comportamentali tra animali.

Il fischio ha un'alta frequenza, un alto grado di direzionalità e una forte modulazione, quindi non viene trasmesso lontano sott'acqua.

La frequenza dei fischi delle orche varia da 0.5 a 40 kHz, con energia di picco a 6-12 kHz.

I richiami a impulsi sono la vocalizzazione più comune delle orche.

Le orche fanno questi richiami a frequenze di circa 0.5 a 25 kHz, con energia di picco a 1 a 6 kHz.

Le chiamate che suonano sempre allo stesso modo sono chiamate stereotipate. Tutti i suoni stereotipati di un'orca compongono il suo repertorio.

Gli individui di un particolare branco hanno lo stesso repertorio di suoni, un sistema di vocalizzazione chiamato dialetto.

Sebbene gli scienziati notino che c'è una struttura in questi suoni, un dialetto non è la stessa cosa di una lingua.

L'analisi dei modelli di chiamata delle orche ha mostrato differenze significative tra i dialetti di diversi branchi.
Le orche accoppiate tra loro possono condividere modelli di chiamata. Le orche che condividono i segnali di chiamata sono chiamate clan.

I cetacei possono condividere un certo livello del loro repertorio con altri cetacei, mentre altre parti del loro repertorio sono uniche. Più sono simili, maggiore è il grado di parentela tra loro e gli individui.

Non esistono due individui con un repertorio comune. così, ogni gruppo ha il suo dialetto unico. Infatti, il repertorio vocale di ciascun gruppo è così diverso che gli scienziati possono identificare i gruppi dai suoni che producono.

Orche, separati da grandi distanze geografiche, hanno dialetti completamente diversi.

L'analisi delle orche islandesi e norvegesi ha mostrato che la popolazione islandese fa 24 suoni diversi, e le balene norvegesi fanno 23 suoni diversi, ma le due popolazioni non hanno un solo suono in comune.

Balena ed ecolocalizzazione

La balena ecolocalizza facendo clic e quindi ricevendo e interpretando l'eco risultante.

La balena ecolocalizzante usa le sue labbra per emettere clic direzionali a banda larga in una rapida sequenza chiamata a “treno.

Ogni clic dura meno di un millisecondo. Uno studio sulle balene residenti ha misurato la banda larga, clic di ecolocalizzazione bimodale che in genere mostravano picchi a bassa frequenza che vanno da 20 a 30 kHz e picchi ad alta frequenza che vanno da 40 a 60 kHz.

I treni click passano attraverso il melone (una zona arrotondata della fronte della balena), che è composto da lipidi (grassi). Il melone funge da lente acustica, concentrando queste onde sonore in un raggio che si proietta in avanti nell'acqua di fronte alla balena.

Le onde sonore prodotte dalla balena vengono riflesse dagli oggetti nell'acqua, e i loro echi tornano alla balena.

I luoghi principali in cui viene ricevuto il suono sono le cavità piene di grasso delle ossa mascellari inferiori. I suoni vengono ricevuti e trasmessi attraverso la mascella inferiore all'orecchio medio, orecchio interno, e poi ai centri uditivi nel cervello attraverso il nervo uditivo.

Le orche spesso devono navigare in assenza di luce o buona visibilità.

Perciò, l'udito è estremamente importante per loro. Orche’ il sistema sensoriale primario è il sistema uditivo.

È un sistema altamente sviluppato che include la capacità biologica di sonar o ecolocalizzazione. L'ecolocalizzazione aiuta le orche a determinare le dimensioni, forma, struttura, composizione, velocità e direzione di un oggetto.

Balene E Pipistrelli

I sistemi di ecolocalizzazione sono una delle specializzazioni di grande successo della natura.

Di 80 specie di balene dentate usano questa tecnica. Ma perché animali come le balene e persino i pipistrelli sviluppano la stessa tecnica?? La ragione non può essere trovata nella parentela, poiché i pipistrelli e le balene non sono più vicini tra loro di tutti gli altri mammiferi che si sono evoluti dagli stessi vertebrati terrestri 200 milioni di anni fa.

La risposta sta nell'evoluzione convergente — quando caratteristiche o sviluppi quasi identici si verificano in specie diverse. Attraverso l'evoluzione sia i pipistrelli che gli odontoceti hanno sviluppato le stesse caratteristiche funzionali.

La nostra ricerca ha dimostrato che i suoni dei pipistrelli e degli odontoceti sono notevolmente simili.

Ci sono due ragioni per questo: In primo luogo, le orecchie di tutti i mammiferi sono sviluppate in modo abbastanza simile, e in secondo luogo e più sorprendentemente, le condizioni fisiche contrastanti nell'aria e nell'acqua insieme alle differenze nelle dimensioni degli animali compensano le differenze che ci si aspetterebbe nella frequenza del suono,” afferma la professoressa Annemarie Surlykke del Università della Danimarca meridionale.

Poiché un pipistrello è molto più piccolo di una balena e la sua preda è corrispondentemente più piccola, ha bisogno di produrre suoni di frequenza molto alta per raggiungere la stessa capacità di rilevare la direzione e le dimensioni della sua preda.

tuttavia, l'effetto della frequenza più alta sarà in parte compensato dal fatto che il suono si propaga cinque volte più lentamente, e quindi le onde sonore nell'aria sono cinque volte più corte che nell'acqua.

I ricercatori hanno concluso che i pipistrelli e gli odontoceti producono segnali di ecolocalizzazione nella stessa gamma di frequenze, a partire dal 10 a 200 kHz.

Il vantaggio di operare in acqua anziché in aria è che il “campo visivo acustico” di una balena è sei volte più grande di quella di un pipistrello.

Il “campo visivo acustico” è l'area in cui un animale può “vedere” i suoi dintorni attraverso l'ecolocalizzazione. Un capodoglio può ecolocalizzare la sua preda fino a 500 metri di distanza, mentre la distanza di ecolocalizzazione di un pipistrello è solo 2-10 metri.

I pipistrelli volano veloci e percorrono circa una distanza di ecolocalizzazione al secondo. Perciò, spesso trascorrono meno di un secondo per individuare e catturare la loro preda.

Le balene si muovono più lentamente e hanno una distanza di ecolocalizzazione molto più lunga. così, hanno più tempo per ricevere informazioni dall'eco, e hanno il tempo di scegliere la loro preda con più attenzione.

Questo potrebbe spiegare perché i pipistrelli non sono particolarmente esigenti riguardo alle loro prede, mentre i balenotteri sono molto più selettivi nelle loro scelte alimentari. I pipistrelli semplicemente non hanno tempo per scegliere – preferiscono il fast food!

Nell'ultima parte della fase di caccia, quando si avvicinano alla loro preda, sia le balene dentate che i pipistrelli emettono una serie di ronzii: segnali acustici deboli e brevi a intervalli molto brevi – simile a una luce stroboscopica.

È un meccanismo molto complesso che gli scienziati non hanno ancora del tutto compreso. Gli animali controllano molto attentamente quando emettono suoni e quando ascoltano gli echi e lo adattano con precisione alla loro velocità e alla velocità della loro preda.

Se emettono ronzii troppo velocemente, non hanno tempo per ascoltare l'eco. Se lo fanno troppo lentamente, rischiano di urtare ostacoli al volo.