Las ballenas utilizan una variedad de sonidos para comunicarse y sentir. [1] Los mecanismos utilizados para producir sonido varían de una familia de cetáceos a otra. Los mamíferos marinos , incluidas las ballenas, los delfines y las marsopas , son mucho más dependientes del sonido que los mamíferos terrestres debido a la eficacia limitada de otros sentidos en el agua. La vista es menos eficaz para los mamíferos marinos debido a la forma en que las partículas del océano dispersan la luz . El olfato también es limitado, ya que las moléculas se difunden más lentamente en el agua que en el aire, lo que hace que el olfato sea menos eficaz. Sin embargo, la velocidad del sonido es aproximadamente cuatro veces mayor en el agua que en la atmósfera al nivel del mar . Como los mamíferos marinos dependen tanto del oído para comunicarse y alimentarse, a los ambientalistas y cetólogos les preocupa que se vean perjudicados por el aumento del ruido ambiental en los océanos del mundo causado por los barcos, los sonares y los estudios sísmicos marinos . [2]
La palabra "canto" se utiliza para describir el patrón de sonidos regulares y predecibles emitidos por algunas especies de ballenas, en particular la ballena jorobada . Esto se incluye con la música o en comparación con ella, y las ballenas jorobadas macho han sido descritas como "compositores empedernidos" de canciones que son "'sorprendentemente similares' a las tradiciones musicales humanas". [3] Se ha sugerido que las canciones de las ballenas jorobadas comunican la aptitud masculina a las hembras. [4]
Si bien se cree que los sonidos complejos de la ballena jorobada (y algunas ballenas azules) se utilizan principalmente en la selección sexual , [5] existen sonidos más simples creados por otras especies de ballenas que tienen un uso alternativo y se utilizan durante todo el año. . [ cita necesaria ] Los observadores de ballenas han observado a las madres ballenas levantar a sus crías hacia la superficie con un movimiento juguetón, mientras hacen un ruido que se asemeja al arrullo de los humanos. [6] Este ruido parecido a un arrullo que hacen las ballenas parece diseñado para relajar a sus crías [6] y es uno de los varios ruidos cotidianos distintos que se sabe que hacen las ballenas. A diferencia de algunos peces como los tiburones, el sentido del olfato de las ballenas dentadas está ausente, lo que les hace depender en gran medida de la ecolocalización, tanto para cazar presas como para navegar en el océano en la oscuridad. [ cita necesaria ] Esto requiere que las ballenas produzcan ruido durante todo el año para garantizar que puedan navegar alrededor de cualquier obstáculo que puedan enfrentar, como barcos hundidos u otros animales. [ cita necesaria ]
También se ha demostrado que las ballenas son criaturas extremadamente sociales. Los ruidos que hacen a lo largo de todo el año (los sonidos principales son silbidos, clics y llamadas pulsadas) se utilizan para comunicarse con otros miembros de su manada. [7] Cada sonido que hace una ballena podría significar algo diferente. Los chasquidos que hacen las ballenas se utilizan para la navegación. [7]
Algunos consideran que la cuestión de si las ballenas a veces cantan puramente por disfrute estético , satisfacción personal o "por amor al arte" es "una cuestión que no se puede comprobar ". [8]
La ballena jorobada produce una serie de sonidos repetitivos en diferentes frecuencias conocidos como canto de ballena. El biólogo marino Philip Clapham describe la canción como "probablemente la más compleja del reino animal". [9]
Los machos de ballena jorobada realizan estas vocalizaciones a menudo durante la temporada de apareamiento, por lo que se cree que el propósito de las canciones es ayudar a seleccionar pareja. [10]
Los investigadores Roger Payne y Scott McVay despertaron el interés por el canto de las ballenas después de que un bermudeño llamado Frank Watlington, que trabajaba para el gobierno de los EE. UU. en la estación SOFAR, escuchara los submarinos rusos con hidrófonos submarinos frente a la costa del isla. [11] Payne lanzó el best-seller Songs of the Humpback Whale en 1970, y los cantos de ballenas fueron rápidamente incorporados a la música humana, entre otros, por la cantante Judy Collins .
Las canciones siguen una estructura jerárquica distinta. Las unidades básicas de la canción (a veces llamadas vagamente " notas ") son emisiones únicas e ininterrumpidas de sonido que duran hasta unos pocos segundos. Estos sonidos varían en frecuencia desde 20 Hz hasta más de 24 kHz (el rango de audición humano típico es de 20 Hz a 20 kHz). Las unidades pueden estar moduladas en frecuencia (es decir, el tono del sonido puede subir, bajar o permanecer igual durante la nota) o en amplitud (hacerse más fuertes o más bajas). Sin embargo, el ajuste del ancho de banda en una representación espectrográfica de la canción revela la naturaleza esencialmente pulsada de los sonidos FM.
Una colección de cuatro o seis unidades se conoce como subfrase y dura quizás diez segundos (ver también frase (música) ). [10] Una colección de dos subfrases es una frase. Por lo general, una ballena repite la misma frase una y otra vez durante dos a cuatro minutos. Esto se conoce como tema. Una colección de temas se conoce como canción. [10] El canto de la ballena durará aproximadamente 30 minutos y se repetirá una y otra vez a lo largo de horas o incluso días. [10] Esta jerarquía de sonidos de " muñeca rusa " sugiere una estructura sintáctica [12] que es más humana en su complejidad que otras formas de comunicación animal como los cantos de los pájaros, que tienen sólo una estructura lineal. [13]
Todas las ballenas en un área cantan prácticamente la misma canción en cualquier momento y la canción evoluciona constante y lentamente con el tiempo. [ cita necesaria ] Por ejemplo, en el transcurso de un mes, una unidad en particular que comenzó como un barrido ascendente (aumentando en frecuencia) podría aplanarse lentamente hasta convertirse en una nota constante. [10] Otra unidad puede volverse cada vez más ruidosa. El ritmo de evolución del canto de una ballena también cambia: algunos años el canto puede cambiar con bastante rapidez, mientras que en otros años se puede registrar poca variación. [10]
Las ballenas que ocupan las mismas áreas geográficas (que pueden ser tan grandes como cuencas oceánicas enteras) tienden a cantar canciones similares, con sólo ligeras variaciones. Las ballenas de regiones que no se superponen cantan canciones completamente diferentes. [10]
A medida que la canción evoluciona, parece que los viejos patrones no se revisan. [10] Un análisis de 19 años de cantos de ballenas encontró que, si bien se podían detectar patrones generales en el canto, la misma combinación nunca se repitió. [ cita necesaria ]
Las ballenas jorobadas también pueden emitir sonidos independientes que no forman parte de una canción, especialmente durante los rituales de cortejo. [14] Finalmente, las jorobadas emiten una tercera clase de sonido llamado llamada de alimentación. [ cita necesaria ] Este es un sonido largo (de 5 a 10 s de duración) de frecuencia casi constante. Las jorobadas generalmente se alimentan de manera cooperativa reuniéndose en grupos, nadando debajo de bancos de peces y lanzándose todos juntos verticalmente a través de los peces y fuera del agua. Antes de estas embestidas, las ballenas hacen su llamada para alimentarse. Se desconoce el propósito exacto de la llamada.
Algunos científicos han propuesto que los cantos de las ballenas jorobadas pueden tener un propósito ecolocativo , [15] pero esto ha estado sujeto a desacuerdo. [dieciséis]
También se ha descubierto que las ballenas jorobadas emiten una variedad de otros sonidos sociales para comunicarse, como "gruñidos", "gemidos", "thwops", "resoplidos" y "ladridos". [17]
En 2009, los investigadores descubrieron que el canto de la ballena azul se ha ido profundizando en su frecuencia tonal desde la década de 1960. [18] Si bien la contaminación acústica ha aumentado el ruido ambiental del océano en más de 12 decibeles desde mediados del siglo XX, el investigador Mark McDonald indicó que se esperarían tonos más altos si las ballenas se esforzaran por ser escuchadas. [19]
Se ha observado que las orcas producen llamadas de largo alcance que son estereotipadas y de alta frecuencia que viajan distancias de 10 a 16 km (6,2 a 9,9 millas), así como llamadas de corto alcance que pueden viajar distancias de 5 a 9 km (3,1 a 5,6 millas). . Las llamadas de corto alcance se reportan durante los períodos sociales y de descanso, mientras que las de largo alcance se reportan más comúnmente durante la búsqueda de alimento y la alimentación. [20]
La mayoría de las demás ballenas y delfines producen sonidos de diversos grados de complejidad. De particular interés es la Beluga (el "canario de mar") que produce una inmensa variedad de silbidos, chasquidos y pulsos. [21] [22]
Anteriormente se pensaba que la mayoría de las ballenas barbadas emitían sonidos entre 15 y 20 hercios . [23] Sin embargo, un equipo de biólogos marinos , dirigido por Mary Ann Daher de la Institución Oceanográfica Woods Hole , informó en New Scientist en diciembre de 2004 que habían estado rastreando una ballena en el Pacífico Norte durante 12 años que estaba "cantando" a 52 Hz . Los científicos no han podido explicar este fenómeno. 52 Hz es un sonido muy bajo, es audible a través del oído humano como un gemido bajo. [24] No se esperaba que esta ballena fuera una especie nueva, más aún, esta ballena indicó que una especie actualmente conocida tiene potencialmente un rango vocal mucho más amplio de lo que se pensaba anteriormente. [23] Existe desacuerdo en la comunidad científica con respecto a la singularidad de la vocalización de la ballena y si es miembro de una ballena híbrida como los bien documentados híbridos de ballena azul y de aleta.
Los seres humanos producen sonidos sonoros al hacer pasar aire a través de la laringe . Dentro de la laringe, cuando las cuerdas vocales se acercan, el aire que pasa las obligará a cerrarse y abrirse alternativamente, separando la corriente de aire continua en pulsos discretos de aire que se escuchan como una vibración. [25] Esta vibración es modificada aún más por los órganos del habla en las cavidades oral y nasal , creando sonidos que se utilizan en el habla humana .
La producción de sonido de los cetáceos difiere notablemente de este mecanismo. El mecanismo preciso difiere en los dos subórdenes de cetáceos: los odontoceti ( ballenas dentadas , incluidos los delfines) y los mysticeti ( ballenas barbadas , incluidas las ballenas más grandes como la ballena azul ).
Los odontocetos producen ráfagas rápidas de clics de alta frecuencia que se cree que son principalmente para la ecolocalización . Los órganos especializados de un odontoceto producen conjuntos de clics y zumbidos en frecuencias de 0,2 a 150 kHz para obtener información sonora sobre su entorno. Se utilizan frecuencias más bajas para la ecolocalización a distancia, debido a que las longitudes de onda más cortas no viajan tan lejos como las longitudes de onda más largas bajo el agua. Las frecuencias más altas son más efectivas a distancias más cortas y pueden revelar información más detallada sobre un objetivo. Los ecos de los clics transmiten no sólo la distancia al objetivo, sino también el tamaño, la forma, la velocidad y el vector de su movimiento. Además, la ecolocalización permite al odontoceto discernir fácilmente la diferencia entre objetos que son diferentes en composición material, incluso si son visualmente idénticos, por sus diferentes densidades. Los individuos también parecen ser capaces de aislar sus propios ecos durante la actividad de alimentación del grupo sin interferencia de las ecolocalizaciones de otros miembros del grupo. [26]
Los silbatos se utilizan para la comunicación. Los terneros de cuatro a seis meses desarrollan sonidos únicos que utilizan con mayor frecuencia a lo largo de su vida. Estos "silbatos característicos" son distintivos del individuo y pueden servir como forma de identificación entre otros odontocetos. [26] Aunque una gran manada de delfines producirá una amplia gama de ruidos diferentes, se sabe muy poco sobre el significado del sonido. Frankel cita a un investigador que dice que escuchar una escuela de odontocetos es como escuchar a un grupo de niños en el patio de una escuela. [10]
Los múltiples sonidos que emiten los odontocetos se producen al hacer pasar aire a través de una estructura en la cabeza llamada labios fónicos . [27] Biológicamente, la estructura es homóloga a un labio superior ubicado en la cavidad nasal, pero mecánicamente los labios fónicos actúan de manera similar a las "cuerdas " vocales humanas (cuerdas vocales), que en los humanos se encuentran en la laringe . A medida que el aire pasa a través de este estrecho conducto, las membranas de los labios fónicos se succionan entre sí, lo que hace que el tejido circundante vibre. Estas vibraciones, al igual que las vibraciones de la laringe humana, pueden controlarse conscientemente con gran sensibilidad. [27] Las vibraciones pasan a través del tejido de la cabeza hasta el melón , que da forma y dirige el sonido en un haz de sonido útil en la ecolocalización. Cada ballena dentada, excepto el cachalote, tiene dos pares de labios fónicos y, por tanto, es capaz de emitir dos sonidos de forma independiente. [28] Una vez que el aire ha pasado los labios fónicos ingresa al saco vestibular . Desde allí, el aire puede reciclarse nuevamente hacia la parte inferior del complejo nasal, listo para usarse nuevamente para la creación de sonido, o salir a través del espiráculo. [ cita necesaria ]
El nombre francés de los labios fónicos, museau de singe , se traduce literalmente como "hocico de mono", al que se supone que se parece la estructura de los labios fónicos en los cachalotes. [29] Un nuevo análisis craneal utilizando tomografías computarizadas axiales y por emisión de fotón único en 2004 mostró, al menos en el caso de los delfines mulares , que se podría suministrar aire al complejo nasal desde los pulmones, permitiendo que el proceso de creación de sonido continúe durante siempre y cuando el delfín pueda sumar aire desde los pulmones. [30]
Todas las vocalizaciones del cachalote se basan en chasquidos, que se describen en cuatro tipos: la ecolocalización habitual, los crujidos, las codas y los chasquidos lentos. [31] Las vocalizaciones más distintivas son las codas, que son secuencias rítmicas cortas de clics, en su mayoría de 3 a 12 clics, en patrones estereotipados. [32] [31] Son el resultado del aprendizaje vocal dentro de un grupo social estable. [33] Algunas codas expresan la identidad del clan y denotan diferentes patrones de viaje, búsqueda de comida y socialización o evitación entre clanes. [34] [35] Como “rasgos arbitrarios que funcionan como indicadores confiables de pertenencia a un grupo cultural”, las codas de identidad del clan actúan como marcadores simbólicos que modulan las interacciones entre individuos. [36]
Sin embargo, la identidad individual en las vocalizaciones de los cachalotes es una cuestión científica en curso. Es necesario hacer una distinción entre señales y señales. Las herramientas acústicas humanas pueden distinguir ballenas individuales analizando las microcaracterísticas de sus vocalizaciones, y las ballenas probablemente puedan hacer lo mismo. Esto no prueba que las ballenas utilicen deliberadamente algunas vocalizaciones para señalar la identidad individual a la manera de los silbidos característicos que los delfines mulares utilizan como etiquetas individuales. [33] [36]
Los misticetos no tienen estructura labial fónica. En cambio, tienen una laringe que parece desempeñar un papel en la producción de sonido, ya que tiene homólogos de cuerdas vocales ("cuerdas vocales") en el pliegue en forma de U sostenido por cartílagos aritenoides. [37] Las ballenas no tienen que exhalar para producir sonido, ya que capturan el aire en un saco laríngeo. Es probable que reciclen el aire de este saco a los pulmones para la siguiente vocalización. [37] No tienen senos craneales óseos, pero sí un saco aéreo pterigoideo. Su papel en la producción de sonido no está claro (¿quizás en la resonancia?), pero lo más probable es que sea para la audición, ya que parece preservar un espacio de aire en profundidad alrededor de los huesecillos del oído. [38]
Hay al menos nueve poblaciones acústicas distintas de ballenas azules en todo el mundo. [39] Durante los últimos 50 años, las ballenas azules han cambiado su forma de cantar. Las llamadas son cada vez menos frecuentes. Por ejemplo, las ballenas azules pigmeas australianas están disminuyendo su frecuencia media de llamadas a aproximadamente 0,35 Hz/año. [40]
Los patrones de migración de las ballenas azules aún no están claros. Algunas poblaciones parecen residir en hábitats de alta productividad durante todo el año en algunos años, [41] mientras que otras emprenden largas migraciones a zonas de alimentación en latitudes altas, pero el alcance de las migraciones y los componentes de las poblaciones que las realizan son poco conocidos. . [42]
La frecuencia de los sonidos de las ballenas barbadas oscila entre 10 Hz y 31 kHz. [43] En la siguiente tabla se muestra una lista de niveles típicos.
Los investigadores utilizan hidrófonos (a menudo adaptados de su uso militar original en el seguimiento de submarinos) para determinar la ubicación exacta del origen de los ruidos de las ballenas. [ cita necesaria ] Sus métodos también les permiten detectar qué tan lejos viaja un sonido a través de un océano. [ cita necesaria ] La investigación realizada por el Dr. Christopher Clark de la Universidad de Cornell realizada con datos militares mostró que los ruidos de las ballenas viajan miles de kilómetros. [45] Además de proporcionar información sobre la producción de canciones, los datos permiten a los investigadores seguir la ruta migratoria de las ballenas durante la temporada de "canto" (acoplamiento). Un hallazgo importante es que las ballenas, en un proceso llamado efecto Lombard , ajustan su canto para compensar la contaminación acústica de fondo . [46]
Además, hay evidencia de que las ballenas azules dejan de producir llamadas D de búsqueda de alimento una vez que se activa un sonar de frecuencia media, aunque el rango de frecuencia del sonar (1 a 8 kHz) excede con creces su rango de producción de sonido (25 a 100 Hz). [2]
Las investigaciones indican que el ruido ambiental de los barcos se duplica cada década, [45] reduciendo el rango en el que se pueden escuchar los sonidos de las ballenas. Antes de la introducción del transporte marítimo a gran escala , es posible que los sonidos de las ballenas hubieran viajado de un lado al otro del océano. [45] Los ambientalistas temen que dicha actividad en embarcaciones esté ejerciendo un estrés excesivo sobre los animales, además de dificultar la búsqueda de pareja. [45]
En la última década, se han desarrollado muchos métodos automatizados eficaces, como el procesamiento de señales, la extracción de datos y técnicas de aprendizaje automático, para detectar y clasificar las vocalizaciones de las ballenas. [47] [48]
Capitán ballenero Wm. H. Kelly fue la primera persona conocida en reconocer el canto de las ballenas por lo que era, mientras estaba en el bergantín Eliza en el Mar de Japón en 1881. [49] [50]
Después de que William E. Schevill se convirtiera en Asociado en Oceanografía Física en el Instituto Oceanográfico Woods Hole (WHOI) en Massachusetts en 1943, su primer trabajo fue bajo los auspicios de la Marina de los EE. UU. investigando la ecolocalización de submarinos . [51] Como escribió más tarde en 1962: "Durante la Segunda Guerra Mundial, muchas personas de ambos bandos escuchaban sonidos submarinos por razones militares. No sólo se escuchaban los sonidos buscados (los producidos por barcos enemigos), sino también una desconcertante variedad de otros. La mayoría de estos fueron atribuidos a animales que vivían en el mar, generalmente como "ruidos de peces"... Algunos fueron atribuidos a ballenas, en parte correctamente, pero sin identificación del tipo de ballena; la mayoría de los oyentes militares no eran biólogos, y en ningún caso "En este caso, la tradicional sala de sonar naval carece lamentablemente de ventanas". [52] Schevill produjo las primeras grabaciones de sonidos submarinos de ballenas y extrapoló su propósito a partir de estas grabaciones. Su trabajo innovador produjo más de cincuenta artículos sobre la fonación de las ballenas y, por lo tanto, proporcionó el marco para "literalmente cientos de estudios científicos producidos por otros trabajadores desde la década de 1960 hasta la actualidad". [51] Sin embargo, vale la pena señalar que su esposa Barbara Lawrence , curador de mamíferos del Museo de Zoología Comparada de Harvard (MCZ), a menudo coescribió estos documentos con él [53] .
El estudio de William E. Schevill sobre las ballenas también en un momento se remonta a las operaciones navales de los EE. UU. que lo llevaron por este camino. Como señaló tras su muerte la Sociedad para la Bibliografía de Historia Natural, "Bill ayudó a calmar un momento tenso entre los EE.UU. y la Unión Soviética durante la Guerra Fría . El ejército estadounidense sospechaba que los soviéticos estaban utilizando señales de baja frecuencia para localizar a los estadounidenses". submarinos, mientras que Bill demostró que estos eran producidos por ballenas de aleta ( Balaenoptera physalus ) que cazaban presas". [53]
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