Batalla del mejor sonar: 'Team Dolphin' contra 'Team Bat'

2018-12-07
¿Eres un murciélago o un delfín del equipo? Los científicos han intervenido y la puntuación está muy cerca. Ewen Charlton / FotógrafoOlympus / Getty Images /

Sin rebabas de bardana , nervios de calamar y picos de martín pescador, respectivamente, no tendríamos Velcro, circuitos de entrada Schmitt Trigger o el tren bala Shinkansen de alta velocidad . A los ingenieros les encanta minar el mundo natural en busca de ideas.

La ecolocalización es otro ejemplo en el que la naturaleza le gana a la humanidad. La ecolocalización es el proceso de detectar o examinar un objeto golpeándolo con ondas sonoras de alta frecuencia, que luego rebotan hacia la fuente. La tecnología de sonar ha permitido a los humanos hacer esto durante más de 100 años , pero numerosas ballenas dentadas, un linaje que incluye delfines, marsopas y cachalotes, utilizan la ecolocalización. También lo hacen alrededor de 1,000 especies de murciélagos .

A medida que la ingeniería del sonar continúe evolucionando, los futuros inventores probablemente obtendrán mucha inspiración tanto de los murciélagos como de los cetáceos dentudos. Pero, ¿qué grupo será más valioso para los pioneros del mañana?

Esa pregunta ha provocado algunas bromas entre los científicos. Laura Kloepper es profesora asistente de biología en St. Mary's College en Indiana. En una reunión de noviembre de 2018 de la Acoustical Society of America, presentó una nueva investigación que destaca algunas diferencias clave entre la ecolocalización de murciélagos y delfines. Y para Kloepper, la elección es clara: cree que los murciélagos usan la técnica de una manera mucho más impresionante.

Pero otros no están tan seguros. Puede que no haya un ganador definitivo en esta batalla real auditiva. Antes de que te declares para "Team Bat" o "Team Dolphin", aquí tienes un desglose del enfrentamiento.

Sonando apagado

El sonido viaja aproximadamente cuatro veces más rápido en el agua que en el aire. Eso permite a las ballenas dentadas ecolocalizarse a distancias mucho mayores. Con su sonar, un delfín mular sumergido puede identificar una posible comida a 110 metros ( 361 pies ) de distancia.

Los murciélagos tienen rangos de sonar mucho más estrechos: la mayoría de las especies que cazan insectos solo pueden detectar presas que se encuentran entre 9,8 y 16,4 pies (3 a 5 metros) de ellos. No hay competencia allí.

El volumen es otra área donde las ballenas dentadas superan a la competencia. Los delfines y sus parientes se ecolocan utilizando sus conductos nasales para hacer una serie de clics que se mueven a través del "melón", un órgano graso ubicado sobre las mandíbulas. Como un megáfono incorporado, el melón enfoca y dirige el sonido saliente. En algunas de estas ballenas, las cadenas de clics son tan fuertes como 230 decibeles .

Eso es casi 130 decibelios más alto que cualquier tren rugiente que escuchará en una estación de metro de la ciudad de Nueva York. También avergüenza los ruidos de los murciélagos: los volantes que empuñan el sonar emiten sonidos en el estadio de béisbol de 100 a 110 decibelios.

En los murciélagos , suele ser la lengua o la laringe la que genera las ondas sonoras que hacen posible la ecolocalización. Los científicos se enteraron recientemente de otra técnica más primitiva. Un estudio de 2014 informó que los murciélagos frugívoros del Viejo Mundo navegan en la oscuridad produciendo clics con sus alas y escuchando el eco. Los investigadores aún no han descubierto cómo funciona.

Hacer frente a Chatter

Ahora hacer estos ruidos es solo la mitad de la batalla. Si va a utilizar la sonda, debe procesar los ecos que regresan cuando llegan. Los delfines hacen esto con sus mandíbulas y dientes, que interceptan los ecos y los pasan al oído medio. Y, por supuesto, los murciélagos usan sus orejas externas demasiado grandes para recolectar señales de retorno.

Incluso con esas orejas grandes y viejas, es una maravilla que los murciélagos puedan oír tan bien como lo hacen. Muchas especies viven, viajan y cazan en colonias masivas; los más grandes tienen alrededor de 15 millones de animales . Cuando cientos, miles o millones de estos animales comienzan a ecolocalizarse a la vez, el resultado final es una tonelada de ruido de fondo .

Por lo tanto, un murciélago determinado debe poder distinguir entre sus propios gritos y los de otros murciélagos. Con ese fin, los mamíferos alados pueden alterar el tono , la frecuencia y la sincronización de sus voces individuales. Otra opción es jugar sucio: El murciélago sin cola mexicana libera deliberadamente sonidos que jam señales de sonar otros murciélagos. Todo vale en el amor, la guerra y la caza de insectos.

Las señales de murciélago son intrincadas, flexibles y fáciles de manipular. Por otro lado, los clics de sonar utilizados por las ballenas dentadas tienden a ser mucho más homogéneos . Los cetáceos tienen mucho menos control sobre el tono o la duración de los sonidos relativamente simples que utilizan para ecolocalizar.

Esa es una de las razones por las que Kloepper piensa que los murciélagos son usuarios de sonar más sofisticados. Las estrategias anti-jamming podrían ser otra marca a favor de los mamíferos voladores. En un experimento reciente , Kloepper y sus colegas expusieron a dos delfines a grabaciones de clics de cetáceos artificiales. En lugar de desorientarse, las bestias acuáticas alteraron ligeramente el tiempo y las frecuencias de sus señales de sonar salientes. La actuación no fue tan mala, pero Kloepper enfatiza que los murciélagos aún tienen una mayor flexibilidad vocal.

Haciendo eco del pasado

El 16 de noviembre de 2018, Kloepper defendió al Equipo Bat en un debate amistoso del Viernes de Ciencias con Brian Branstetter , biólogo de la Fundación Nacional de Mamíferos Marinos. A mitad de camino, su oponente notó que los delfines tienen un superpoder de audio del que carecen las criaturas voladoras.

Las señales de retorno de los murciélagos están repletas de información sobre las apariencias externas de los objetos sólidos. Pero debido a la naturaleza del agua, cuando una ballena dentada se ecoloca, sus señales pasan a través de los objetivos. Eso le dice al animal cómo se ve el objeto por dentro y por fuera. Un experimento de 1992 descubrió que los delfines mulares podían determinar el grosor de los cilindros huecos utilizando solo sus talentos de ecolocalización.

A pesar de todas las cosas que los separan, los delfines y los murciélagos pueden no ser tan diferentes después de todo. Un análisis genético de 2010 encontró que los dos linajes desarrollaron sonar de forma independiente después de pasar por el mismo conjunto general de mutaciones relacionadas con la audición a medida que evolucionaron. La historia se repite; incluso podrías decir que resuena.

AHORA ESO INTERESANTE

Los murciélagos y las ballenas dentadas no son los únicos animales que dependen del sonar. Los guácharos que habitan en las cuevas usan la ecolocalización para navegar en la oscuridad y se teoriza que las musarañas usan el mismo truco para tener una idea de su entorno.

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