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 del sonido en animales (incluidos los humanos ). [1] Esto implica las bases neurofisiológicas y anatómicas de la producción y detección del 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 las plantas y los animales sobre el sonido propagado bajo el agua, generalmente en referencia al uso de tecnología de sonar para la estimación de biomasa . [2] [3] Algunos consideran que el estudio de las vibraciones transmitidas por sustratos utilizadas por los animales es un campo distinto llamado biotremología . [4]
Durante mucho tiempo, los humanos hemos utilizado 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 utilizó un dispositivo estridulador especial para tocar a dúo con un insecto. Más tarde, puso un grillo macho detrás de un micrófono y grillos hembra delante de un altavoz. Las hembras no se movían hacia el macho sino hacia el altavoz. [5] 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 tímpano . [6]
Los dispositivos electromecánicos relativamente toscos disponibles en ese momento (como los fonógrafos ) sólo permitían una evaluación tosca de las propiedades de la señal. En la segunda mitad del siglo XX fueron posibles mediciones más precisas 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 . Recientemente se han propuesto técnicas bioacústicas como método no destructivo para estimar la biodiversidad de un área. [7]
Como los humanos son considerados animales visuales, la visión tiene un sentido primario de distancia, ya que la luz se propaga muy bien en el entorno terrestre. Mientras tanto, en el entorno submarino la luz sólo puede propagarse hasta unas decenas de metros, por lo que la luz no desempeña un papel mejor para explorar el entorno marino. Por otro lado, la propagación del sonido bajo el mar es encomiable, lo que motiva a los oceanógrafos a elegir el sonido para la comunicación submarina . Por lo tanto, está claro que los animales marinos pueden ver bien pero enfatizan el oído, al igual que los humanos, que pueden oír bien pero enfatizan la visión. Se puede medir la importancia relativa de la audición versus la visión en animales simplemente comparando el número de nervios auditivos y ópticos .
Se ha dicho que los animales marinos son animales muy vocales. En el período de 1950 a 1960, se investigaron enérgicamente los estudios sobre el comportamiento de ecolocalización de los delfines utilizando sonidos de clic de alta frecuencia junto con estudios que los asociaban con otros sonidos diferentes producidos por otras especies de mamíferos marinos y, en adelante, identificaron los sonidos asociados con diferentes especies bajo el agua. La mayoría de las investigaciones en el campo bioacústico han sido financiadas por organizaciones de investigación naval , ya que las fuentes de ruido biológico pueden interferir con el uso militar del sonido en el mar. [8]
La escucha 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 los animales, por lo que el comportamiento animal y las señales mismas se utilizan para comprender mejor estos procesos.
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 los sonidos de los animales también incluye la grabación de señales con equipos de grabación electrónicos. Debido a la amplia gama de propiedades de las señales y medios por los que se propagan, es posible que se requieran equipos especializados en lugar del micrófono habitual , como un hidrófono (para sonidos submarinos), detectores de ultrasonido (sonidos de muy alta frecuencia ) o infrasonidos (sonidos de muy baja frecuencia ). -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 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 eficaces que implican técnicas de procesamiento de señales, extracción de datos, aprendizaje automático e inteligencia artificial [9] para detectar y clasificar las señales bioacústicas. [10]
Los científicos en el campo de la bioacústica están interesados en la anatomía y neurofisiología de los órganos implicados en la producción y detección del sonido, incluida su forma, acción muscular y actividad de las redes neuronales implicadas. De especial interés es la codificación de señales con potenciales de acción en este último.
Pero como 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. Especialmente útil es la observación de las respuestas conductuales a 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.
La estimación de biomasa es un método para detectar y cuantificar peces y otros organismos marinos mediante tecnología de sonar . [3] 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 del hardware de la ecosonda científica son transmitir el sonido, recibir, filtrar y amplificar, registrar y analizar los ecos. Si bien hay muchos fabricantes de "sondadores de peces" disponibles comercialmente, el análisis cuantitativo requiere que las mediciones se realicen con equipos de ecosonda calibrados , que tengan altas relaciones señal-ruido .
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Los sonidos utilizados por los animales que entran dentro del alcance 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 americanos , por ejemplo, se comunican mediante sonidos con frecuencias superiores a 100 kHz , muy dentro del rango de ultrasonido. [11] Más bajos, pero todavía en ultrasonido, son los sonidos utilizados por los murciélagos para la ecolocalización . Un gusano marino segmentado Leocratides kimuraorum produce uno de los estallidos más fuertes del océano a 157 dB, frecuencias de 1 a 100 kHz, similar al chasquido de los camarones . [12] [13] En el otro lado del espectro de frecuencias se encuentran 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 transmitidas por sustratos de frecuencia baja a media utilizadas por la mayoría de los órdenes de insectos . [14] Sin embargo, muchos sonidos de animales caen dentro del rango de frecuencia detectable por el oído humano, entre 20 y 20.000 Hz. [15] Los mecanismos para la producción y detección de sonido son tan diversos como las propias señales.
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 de las plantas . [dieciséis]
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