La ecolocación (del prefijo eco-, este del latín echo, y este del griego ἠχώ [ejó], ‘sonido reflejado’, y el latín locatĭo, ‘posición’) o ecolocalización, a veces también llamada biosonar, es la capacidad de algunos animales de conocer su entorno por medio de la emisión de sonidos y la interpretación del eco que los objetos a su alrededor producen debido a ellos. Es un término creado en 1938 por Donald Griffin, que fue el primero en demostrar su existencia en los murciélagos. En 1947 Arthur McBride presentó evidencias de que Tursiops truncatus podía detectar objetos bajo el agua mediante ecolocalización.
Muchos animales, entre los que se encuentran los cetáceos odontocetos, algunas especies de murciélagos, dos familias de aves y unos pocos mamíferos insectívoros nocturnos, hacen uso de la ecolocalización para orientarse y detectar presas.
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Los cetáceos son mamíferos adaptados al medio acuático. Existen alrededor de 80 especies (dependiendo de las diferentes fuentes) que se organizan en dos grandes grupos: los cetáceos odontocetos y los cetáceos misticetos. Para distinguirlos hay que fijarse en sus bocas.
Las ballenas (misticetos) no tienen dientes, sino que poseen una serie de láminas corneas en la mandíbula superior que emplean como si de un cepillo se tratase con el fin de filtrar el plancton del que se alimentan. Sin embargo, los delfines (odontocetos), si poseen dientes, más o menos evidentes, en cada una de sus mandíbulas.
En el grupo de los odontocetos debemos incluir, por lo tanto, a todos los delfines, las orcas, las belugas, marsopas, calderones, narvales, zifios y cachalotes.
Hace unos 34 millones de años los antepasados de los delfines eran animales de dentadura lobuna y cazadores solitarios. Durante esa época se produjo un enfriamiento de los mares que hizo variar las fuentes de alimento y creó un nuevo nicho ecológico. Los delfines se aprovecharon de ello y comenzaron a variar su forma de cazar. Con estos cambios su cerebro ganó tamaño y su dentadura evolucionó hacia unos dientes de forma cónica, como poseen en la actualidad.
La forma de sus cráneos y huesos auditivos en fósiles, hace pensar que el proceso de evolución de los delfines los dotó con esta capacidad, hace 30 millones de años, en la que desarrollaron un sistema sensorial muy preciso denominado ecolocalización, que ha permitido la diversificación de este grupo. Además, parece ser que no se trata de un comportamiento exclusivamente innato, sino que existe un componente aprendido.
Las claves de la ecolocación, el denominado sexto sentido, están propiciadas por un desarrollo extraordinario del córtex cerebral y de los tejidos neuronales del delfín, cuyo cerebro tiene un tamaño superior al nuestro.
El medio acuático no permite siempre una visión nítida de los objetos, por la turbidez o la ausencia de luz en el agua, por lo que esta capacidad ha favorecido a estos animales, pudiendo competir en su mismo terreno con los tiburones.
Ecolocalización
El término de ecolocalización se refiere a la capacidad de los odontocetos de localizar y discriminar objetos por las ondas acústicas de alta frecuencia que proyectan y escuchar sus ecos. Los odontocetos ecolocalizan produciendo sonidos chasqueantes para así recibir e interpretar el eco resultante.
La ecolocalización se basa en la emisión de un haz intenso de sonidos en forma de breves ráfagas de impulsos llamados «clics» que rebotan en un objeto y regresan en forma de eco proporcionando información sobre el objeto: el tamaño, forma, velocidad, distancia, dirección, e incluso un poco de la estructura interna de los objetos en el agua. La precisión de este sistema radica en la sensibilidad y direccionalidad de la audición de estos animales, así como la capacidad de utilizar una gama amplia de frecuencias.
Las ondas acústicas viajan a través del agua a una velocidad cerca de 1.5 km/seg, lo cual es 4.5 veces más rápido que el sonido que viaja a través del aire. Estas ondas acústicas rebotan en los objetos en el agua y regresan al delfín en forma de eco. El cerebro recibe las ondas acústicas en forma de impulsos nerviosos que retransmiten los mensajes del sonido y permiten al delfín interpretar los significados del sonido.
A pesar de la eficacia de la ecolocalización, los estudios muestran que un delfín con una vista pobre tarda más tiempo en ecolocalizar un objeto que un delfín usando la visión en tándem con la ecolocalización. Muchos detalles de la ecolocalización, aun no son completamente entendidos por lo que hoy en día sigue en investigación constante.
Los delfines necesitan la ecolocalización para orientarse al navegar, para localizar presas y cazar, para protegerse de los depredadores en aguas turbias o carentes de luz solar y para comunicarse. De hecho, en las aguas oscuras su sentido de la vista es casi nulo, pero no lo necesitan porque pueden detectar y perseguir presas rápidas mediante la emisión de los sonidos.
La mayoría de los cetáceos odontocetos pueden emitir sonidos de frecuencias muy altas. En este sentido, las frecuencias varían en relación con la especie, pero existen características generales en todos los delfines. Por ejemplo, éstos suelen comunicarse por señales de baja frecuencia, lo que incluye silbidos o chirridos; pero emiten altas frecuencias cuando se trata de usar la ecolocalización. Todo depende del contexto y el objetivo.
Los delfines emiten un clic y esperan a que el eco sea devuelto (retraso del eco). El tiempo que pasa entre dos clics es menor conforme el delfín se acerca a su objetivo. Hay experimentos que demuestran que el retraso del eco es constante en el tiempo si ponemos un objeto a una distancia constante. Si eliminamos el objeto el retraso del eco no cambia. La duración de los clics es de 70-100 microsegundos.
Cuando un delfín produce un clic espera a que el eco vuelva antes de producir un nuevo clic. El sonido parte del animal a gran velocidad, el agua conduce el sonido entre 4 y 5 veces más rápido que el aire, rebota en el objeto y vuelve al delfín proporcionándole la información del objeto. Este sonido es producido debajo del espiráculo y atraviesa a través del melón la frente del delfín que proyecta el sonido hacia delante.
Cuando regresa el sonido (eco), éste es captado por los dientes de la mandíbula inferior que absorben las vibraciones sonoras y las hacen llegar al hueso mandibular y de ahí al oído medio por un canal de tejido graso. Esta gran capacidad es debida a la emisión de unas 700 señales sonoras por segundos, a diferencia de las 20 o 30 producidas por el cerebro humano, que permite a los delfines distinguir pequeñas variaciones de la señal y distinguir entre un tubo hueco y uno sólido. En resumen, los delfines pueden determinar además de la distancia y el rumbo, el tamaño, la forma, la textura y la densidad de los objetos. Existen cuatro tipos de información en el eco:
– la dirección de la cual procede
– el cambio de frecuencia
– la amplitud del sonido
– el tiempo transcurrido entre la emisión y el retorno
Cuando el delfín explora determina la dirección de los ecos que regresan, y la orientación del objeto. Los cambios de frecuencia nos dicen su tamaño y su forma y la amplitud del sonido y el tiempo transcurrido nos dan información de la distancia.
Para obtener dicha información los delfines emiten sonidos de una frecuencia que oscila entre menos de 2.000 y más de 100.000 Hz. Los humanos podemos percibir aquellos que son audibles (los que se sitúan entre 100 y 15.000 Hz). Estos animales producen sonidos muy variados, silbidos, ronquidos, gruñidos, tintineos, …
¿Qué sonidos produce?
La frecuencia de los sonidos que produce el delfín dependerá del tipo de información que desee obtener en un momento concreto. Cuando el delfín navega por el océano mueve la cabeza a un lado y al otro y hacia arriba y hacia abajo para realizar una exploración global permitiendo ver un camino más amplio frente a él. La frecuencia que utiliza es baja y le proporciona un largo alcance, pero no es direccional. Se cree que estas vibraciones llegan primero al oído interno.
Sin embargo, cuando el objeto que le interesa es pequeño, los movimientos de la cabeza se vuelven más rápidos y produce sonidos de frecuencia más alta que le ofrecen una mayor definición. Este sonar es de gran precisión pudiendo detectar un hilo de cobre de 0,2 mm de diámetro a varios metros de distancia. Para interpretar estos sonidos el cerebro tiene un lóbulo auditivo bien desarrollado.
Estos sonidos pueden ser usados para comunicarse con los otros miembros del grupo y alertar por ejemplo de la proximidad de peligro.
Además, las diferencias de salinidad y temperatura y su densidad poco habitual, pueden hacer de canales de sonido a larga distancia y transmitir sonidos de baja frecuencia de un lado a otro del océano.
Hay una teoría de que el delfín tiene dos sistemas de audición. Uno está dedicado a la comunicación, los silbidos y otros ruidos que hacen en entornos sociales. Los científicos creen que el otro es un sistema pasivo que tiene consideraciones especiales de sincronización en una parte del cerebro que se activa cuando empiezan a ecolocalizar. Cuando los delfines generan un click, de alguna manera saben cuándo el eco volverá, y que pueden ignorar otras señales entrantes hasta que reciben el eco.
Otros estudios mostraron que los delfines pueden utilizar su sonar durante 15 días seguidos con una precisión casi perfecta.
Algunos delfines de río están desprovistos del sentido de la vista y dependen de ella.
Los delfines usan matemáticas no lineales para cazar con redes de burbujas
Los delfines también son genios matemáticos
Cada día se descubren nuevas capacidades en los delfines. Una investigación de la U. de Southampton (Inglaterra) descubrió que utilizan matemáticas complejas no lineales para cazar. A los científicos les llamó la atención un comportamiento inusual cuando se meten en los cardúmenes de peces: los delfines emiten burbujas diminutas para envolver a sus presas y así dispersar el sonido con el aire. Este sistema de ecolocalización permite multiplicar el eco y hacer visibles a los peces en su sonar, que son medibles a través de complejos cálculos matemáticos.
Recientemente se ha sugerido un distinto uso de las ondas sonoras emitidas por los cetáceos. Esta nueva hipótesis se ha desarrollado como una posible explicación a los hábitos alimenticios observados en el cachalote: al analizar el estómago de algunos ejemplares capturados o encontrados varados en playas se ha visto que los calamares gigantes de los que se alimentan estos grandes cetáceos no presentaban cicatrices debidas a los dientes del animal, y lo que es más asombroso, algunos de ellos estaban vivos; ¿utilizan los cachalotes explosiones poderosas de sonido para dejar atónitas a sus enormes presas y poderlas así capturar? Esta hipótesis ha sido bautizada por algunos investigadores con el nombre de «segunda teoría del Big–Bang», considerándola como un subproducto de la ecolocalización.
No es fácil obtener las pruebas necesarias que corroboren esta hipótesis debido a la dificultad existente para reproducir el sonido exacto que emiten estos cetáceos durante la caza de presas, además de las muchas complicaciones que conlleva la realización de estudios detallados sobre el comportamiento de estos mamíferos en su medio natural. No obstante, algunos investigadores aseguran haber escuchado sonidos similares a los producidos al disparar un arma de fuego, en delfines que estaban siendo estudiados en altamar.
En cautividad, se ha observado que estos animales no producen ningún tipo de sonido fuerte debido a que el eco producido al chocar las ondas emitidas por el animal contra las paredes del acuario podría dañarle los oídos.
La electrorrecepción, el séptimo sentido de los delfines
- Al menos una especie puede detectar los campos eléctricos de sus presas
- Sienten la electricidad con los agujeros de sus bigotes situados en el morro
- Es la primera vez que esta habilidad se demuestra en un ‘mamífero verdadero’
Un delfín sudamericano (Sotalia guianensis) es uno de los pocos mamíferos que se percata de la presencia de una presa por su campo eléctrico, según científicos alemanes.
Los investigadores tenían curiosidad por saber la función de pequeñas depresiones en la parte superior del pico del delfín.
Estas depresiones -conocidas como criptas- tienen bigotes cuando el delfín está en el útero de la madre, y posteriormente se caen y que se derivan de los bigotes de los animales ancestrales.
Sin embargo, parecería que las criptas tenían algo que ver con la capacidad sensorial del animal. Y demostraron que podían detectar campos eléctricos en el agua y campos magnéticos de sus presas. Son sus órganos ‘electro-sensoriales’.
Electrolocación
No son tan sensitivos como los tiburones o las mantas, pero pueden detectar señales similares a las que se producen en el agua cuando un pez se mueve.
La electrorrecepción es bastante común en peces y anfibios, pero hasta ahora era desconocido en los mamíferos, excepto por el ornitorrinco.
Éste delfín se alimenta en el fondo del mar y habita en aguas donde puede haber mucho cieno y lodo suspendido. La ecolocación no funciona en un rango corto, y es ahí donde resulta útil la electrolocación.
Los científicos sospechan que todos los delfines e incluso algunas ballenas tienen esta capacidad extraordinaria.
