Bioacústica - Bioacoustics

Las ecografías del zorzal ruiseñor ( Luscinia luscinia ) y el canto del ruiseñor común ( Luscinia megarhynchos ) ayudan a distinguir definitivamente estas dos especies por la voz.

La bioacústica es una ciencia interdisciplinaria que combina biología y acústica . Por lo general, se refiere a la investigación de la producción, dispersión y recepción de sonido en animales (incluidos los humanos ). Esto involucra la base neurofisiológica y anatómica de la producción y detección de sonido, y la relación de las señales acústicas con el medio a través del cual se dispersan. Los hallazgos proporcionan pistas sobre la evolución de los mecanismos acústicos y, a partir de ahí, la evolución de los animales que los emplean.

En acústica submarina y acústica pesquera, el término también se utiliza para referirse al efecto de plantas y animales en el sonido propagado bajo el agua, normalmente en referencia al uso de tecnología de sonar para la estimación de biomasa . Algunos consideran que el estudio de las vibraciones transmitidas por el sustrato utilizado por los animales es un campo distinto llamado biotremología .

Historia

Durante mucho tiempo, los seres humanos han empleado sonidos de animales para reconocerlos y encontrarlos. La bioacústica como disciplina científica fue establecida por el biólogo esloveno Ivan Regen, quien comenzó a estudiar sistemáticamente los sonidos de los insectos . En 1925 usó un dispositivo estridulador especial para tocar a dúo con un insecto. Más tarde, puso un grillo macho detrás de un micrófono y grillos femeninos frente a un altavoz. Las hembras no se movían hacia el macho sino hacia el altavoz. La contribución más importante de Regen al campo, además de darse cuenta de que los insectos también detectan sonidos en el aire, fue el descubrimiento de la función del órgano timpánico .

Los dispositivos electromecánicos relativamente rudimentarios disponibles en ese momento (como los fonógrafos ) solo permitían una evaluación burda de las propiedades de la señal. Las mediciones más precisas fueron posibles en la segunda mitad del siglo XX gracias a los avances en la electrónica y la utilización de dispositivos como osciloscopios y grabadoras digitales.

Los avances más recientes en bioacústica se refieren a las relaciones entre los animales y su entorno acústico y al impacto del ruido antropogénico . Las técnicas bioacústicas se han propuesto recientemente como un método no destructivo para estimar la biodiversidad de un área.

Métodos

Hidrófono

Escuchar sigue siendo uno de los principales métodos utilizados en la investigación bioacústica. Se sabe poco sobre los procesos neurofisiológicos que desempeñan un papel en la producción, detección e interpretación de sonidos en animales, por lo que el comportamiento animal y las señales en sí se utilizan para comprender mejor estos procesos.

Señales acústicas

Espectrograma (arriba) y oscilograma (abajo) de las llamadas de la ballena jorobada

Un observador experimentado puede utilizar los sonidos de los animales para reconocer una especie animal que "canta" , su ubicación y condición en la naturaleza. La investigación de sonidos de animales también incluye la grabación de señales con equipos de grabación electrónicos. Debido a la amplia gama de propiedades de la señal y los medios a través de los cuales se propagan, es posible que se requiera equipo especializado en lugar del micrófono habitual , como un hidrófono (para sonidos subacuáticos), detectores de ultrasonido ( sonidos de muy alta frecuencia ) o infrasonido (muy bajo -sonidos de frecuencia), o un vibrómetro láser (señales vibratorias transmitidas por el sustrato). Las computadoras se utilizan para almacenar y analizar sonidos grabados. Se utiliza un software de edición de sonido especializado para describir y clasificar señales según su intensidad , frecuencia , duración y otros parámetros.

Las colecciones de sonidos de animales, gestionadas por museos de historia natural y otras instituciones, son una herramienta importante para la investigación sistemática de señales. Se han desarrollado muchos métodos automatizados efectivos que involucran procesamiento de señales, minería de datos y técnicas de aprendizaje automático para detectar y clasificar las señales bioacústicas.

Producción, detección y uso de sonido en animales.

Los científicos en el campo de la bioacústica están interesados ​​en la anatomía y neurofisiología de los órganos involucrados en la producción y detección de sonido, incluida su forma, acción muscular y actividad de las redes neuronales involucradas. De especial interés es la codificación de señales con potenciales de acción en este último.

Pero dado que los métodos utilizados para la investigación neurofisiológica son todavía bastante complejos y la comprensión de los procesos relevantes es incompleta, también se utilizan métodos más triviales. Es especialmente útil la observación de las respuestas conductuales a las señales acústicas. Una de esas respuestas es la fonotaxis , movimiento direccional hacia la fuente de la señal. Al observar la respuesta a señales bien definidas en un entorno controlado, podemos obtener información sobre la función de la señal, la sensibilidad del aparato auditivo, la capacidad de filtrado de ruido , etc.

Estimación de biomasa

Artículo principal: Hidroacústica

La estimación de biomasa es un método para detectar y cuantificar peces y otros organismos marinos utilizando tecnología de sonar . A medida que el pulso de sonido viaja a través del agua, encuentra objetos que tienen una densidad diferente a la del medio circundante, como los peces, que reflejan el sonido hacia la fuente de sonido. Estos ecos proporcionan información sobre el tamaño, la ubicación y la abundancia de los peces . Los componentes básicos de la función de hardware de la ecosonda científica son transmitir el sonido, recibir, filtrar y amplificar, grabar y analizar los ecos. Si bien hay muchos fabricantes de "buscadores de peces" disponibles comercialmente, el análisis cuantitativo requiere que las mediciones se realicen con equipos de ecosondas calibrados , que tengan una alta relación señal / ruido .

Sonidos de animal

Bergische Crower cantando
Canto de estornino europeo

Los sonidos que utilizan los animales que entran en el ámbito de la bioacústica incluyen una amplia gama de frecuencias y medios, y a menudo no son " sonidos " en el sentido estricto de la palabra (es decir, ondas de compresión que se propagan a través del aire y son detectables por el oído humano ). . Los grillos saltamontes , por ejemplo, se comunican mediante sonidos con frecuencias superiores a 100 kHz , muy lejos del rango de los ultrasonidos. Más bajos, pero aún en ultrasonido, son los sonidos que utilizan los murciélagos para la ecolocalización . Un gusano marino segmentado Leocratides kimuraorum produce uno de los sonidos de estallido más fuertes del océano a 157 dB, frecuencias de 1 a 100 kHz, similar a los camarones mordedores . En el otro lado del espectro de frecuencias están las vibraciones de baja frecuencia, que a menudo no son detectadas por los órganos auditivos , pero sí por otros órganos sensoriales menos especializados. Los ejemplos incluyen vibraciones del suelo producidas por elefantes cuyo componente de frecuencia principal es de alrededor de 15 Hz, y vibraciones de baja a media frecuencia transmitidas por el sustrato utilizadas por la mayoría de los órdenes de insectos . Sin embargo, muchos sonidos de animales caen dentro del rango de frecuencia detectable por un oído humano, entre 20 y 20.000 Hz. Los mecanismos de producción y detección de sonido son tan diversos como las señales mismas.

Sonidos de plantas

En una serie de artículos de revistas científicas publicados entre 2013 y 2016, la Dra. Monica Gagliano de la Universidad de Australia Occidental amplió la ciencia para incluir la bioacústica vegetal .

Ver también

Referencias

Otras lecturas

enlaces externos