Los sistemas de ecolocalización (o sonar) de los animales, al igual que los sistemas de radar humanos , son susceptibles a interferencias conocidas como interferencia de ecolocalización o interferencia de sonar. La interferencia se produce cuando sonidos que no son el objetivo interfieren con los ecos del objetivo. La interferencia puede ser intencional o involuntaria, y puede ser causada por el propio sistema de ecolocalización, otros animales ecolocalizadores, presas o humanos. Los animales ecolocalizadores han evolucionado para minimizar la interferencia; sin embargo, las conductas de evitación de la ecolocalización no siempre son exitosas.
Los animales que utilizan la ecolocalización pueden bloquearse de varias maneras. Los murciélagos, por ejemplo, producen algunos de los sonidos más fuertes de la naturaleza [1] y luego escuchan inmediatamente los ecos que son cientos de veces más débiles que los sonidos que emiten. [2] Para evitar quedar sordos, cada vez que un murciélago realiza una emisión de ecolocalización, un pequeño músculo en el oído medio del murciélago (el músculo estribo ) presiona unos huesos pequeños llamados huesecillos , que normalmente amplifican los sonidos entre el tímpano y la cóclea . [3] Esto amortigua la intensidad de los sonidos que el murciélago escucha durante este tiempo, preservando la sensibilidad auditiva a los ecos objetivo.
La interferencia puede ocurrir si un animal sigue produciendo un sonido cuando regresa un eco, por ejemplo, de un objeto cercano. Los murciélagos evitan este tipo de interferencia produciendo sonidos cortos de 3 a 50 ms cuando buscan presas o navegan. [4] Los murciélagos producen sonidos progresivamente más cortos, de hasta 0,5 ms, para evitar la interferencia cuando ecolocalizan objetivos a los que se están acercando. [5] Esto se debe a que los ecos de los objetivos cercanos regresarán al murciélago antes que los sonidos de los objetivos distantes.
Otra forma de interferencia ocurre cuando un animal ecolocalizador produce muchos sonidos en sucesión y asigna un eco a la emisión equivocada. Para evitar este tipo de interferencia, los murciélagos suelen esperar el tiempo suficiente para que los ecos regresen de todos los objetivos posibles antes de emitir el siguiente sonido. Esto se puede ver claramente cuando un murciélago ataca a un insecto. El murciélago produce sonidos con intervalos de tiempo progresivamente más cortos, pero siempre dejando suficiente tiempo para que los sonidos viajen al objetivo y regresen. [6] Otra forma en que los murciélagos superan este problema es produciendo sonidos sucesivos con estructuras únicas de tiempo-frecuencia. [7] Esto les permite a los murciélagos procesar ecos de múltiples emisiones al mismo tiempo y asignar correctamente un eco a su emisión utilizando su firma de tiempo-frecuencia.
Al igual que los peces eléctricos , los animales que ecolocalizan son susceptibles a las interferencias de otros animales de la misma especie que emiten señales en el entorno cercano. [8] Para evitar dichas interferencias, los murciélagos utilizan una estrategia que también emplean los peces eléctricos para evitarlas: un comportamiento conocido como respuesta de evitación de interferencias (JAR, por sus siglas en inglés). [8] En una JAR, uno o ambos animales cambian la frecuencia de sus sonidos alejándose de la utilizada por el otro animal. [8] [9] Esto tiene el efecto de permitir a cada animal un ancho de banda de frecuencia único donde no se producirán interferencias. Los murciélagos pueden hacer este ajuste muy rápidamente, a menudo en menos de 0,2 segundos. [9]
Los murciélagos pardos grandes pueden evitar los atascos permaneciendo en silencio durante períodos de tiempo mientras siguen a otro murciélago pardo grande que utiliza la ecolocalización. [10] Esto a veces permite al murciélago silencioso capturar una presa en situaciones de búsqueda competitiva de alimento.
Muchas polillas tigre producen chasquidos ultrasónicos en respuesta a los llamados de ecolocalización que usan los murciélagos cuando atacan a sus presas. [11] Para la mayoría de las especies de polillas tigre, estos chasquidos advierten a los murciélagos que las polillas tienen compuestos tóxicos que las hacen desagradables. [12] Sin embargo, la polilla tigre Bertholdia trigona produce chasquidos a una velocidad muy alta (hasta 4.500 por segundo) para bloquear la ecolocalización de los murciélagos. [13] El bloqueo es la defensa más efectiva contra los murciélagos jamás documentada, y el bloqueo causa una disminución diez veces mayor en el éxito de captura de murciélagos en el campo. [14]
La posibilidad de que las polillas bloqueen la ecolocalización de los murciélagos surgió con un informe experimental publicado en 1965 por Dorothy Dunning y Kenneth Roeder. [15] Los chasquidos de las polillas se reprodujeron a través de un altavoz mientras los murciélagos intentaban capturar gusanos de la harina que eran catapultados por el aire. Los chasquidos de las polillas hicieron que los murciélagos se alejaran de los gusanos de la harina, pero los llamados de ecolocalización reproducidos a través del altavoz no lo hicieron, lo que llevó a los autores a concluir que los chasquidos de las polillas en sí disuadían a los murciélagos. Sin embargo, más tarde se determinó que los chasquidos de las polillas se reprodujeron a un nivel anormalmente alto, lo que invalidó esta conclusión. [16]
En los años siguientes, Dunning realizó más experimentos para demostrar que los chasquidos de las polillas cumplen una función de advertencia . [16] Es decir, comunican a los murciélagos que las polillas son tóxicas, ya que muchas polillas acumulan sustancias químicas tóxicas de sus plantas hospedantes como orugas y las mantienen en sus tejidos hasta la edad adulta. Roeder estuvo de acuerdo con los hallazgos de Dunning. [17]
James Fullard y sus colegas publicaron sus hallazgos en 1979, [18] y 1994 [19] argumentando a favor de la hipótesis de interferencia basada en las características acústicas de los chasquidos de las polillas, sin embargo esta hipótesis todavía era ampliamente debatida en la literatura durante ese tiempo. [12] [20] [21]
En la década de 1990 se realizaron experimentos transmitiendo clics a murciélagos que realizaban tareas de ecolocalización en una plataforma [22] y con métodos neurofisiológicos [23] para demostrar un mecanismo plausible de interferencia. Los investigadores concluyeron que la mayoría de las polillas tigre no producen suficiente sonido para interferir con el sonar de los murciélagos.
El primer estudio que demostró de manera concluyente que las polillas atrapan a los murciélagos fue publicado en 2009 por investigadores de la Universidad Wake Forest. [13] En este estudio, se criaron murciélagos grandes de color marrón en cautiverio para asegurarse de que no tuvieran experiencia previa con presas que hicieran clic y se los entrenó para atacar polillas atadas a una cuerda delgada atada al techo en una sala de vuelo interior. Durante un experimento de nueve noches, los murciélagos atacaron a polillas de control que no hacían clic y a polillas Bertholdia trigona que hacían clic , polillas que fueron seleccionadas por sus extraordinarias habilidades para hacer clic. Los murciélagos tuvieron dificultades sustanciales para atrapar a las polillas que hacían clic en comparación con los controles silenciosos, y se comieron las polillas B. trigona cuando tuvieron la oportunidad, refutando así la hipótesis de que los chasquidos advertían a los murciélagos de la toxicidad de las polillas. Los chasquidos de las polillas también alteraron el patrón estereotipado de la ecolocalización de los murciélagos, lo que confirmó la función de bloqueo de los chasquidos.
Desde entonces, se ha documentado la interferencia del sonar en otras dos familias de polillas. Las polillas de seda (Saturniidae) tienen colas alargadas en las alas traseras que reflejan el sonar de los murciélagos, lo que aumenta el éxito de escapar de los ataques de los murciélagos. [24] Algunas especies de polillas de esfinge (Sphingidae) producen ultrasonidos capaces de interferir con el sonar. [25] La capacidad de interferencia del sonar ha evolucionado de forma independiente en al menos seis subfamilias. [26] Debido a que la interferencia del sonar parece requerir ultrasonidos de alto ciclo de trabajo, se cree que es una forma derivada del ultrasonido más simple utilizado para el aposematismo y el mimetismo. [27]
En un informe de 2022, se descubrió que los murciélagos modifican la longitud de sus emisiones para evitar interferencias causadas por ciclos de trabajo elevados. [28]
Los seres humanos pueden bloquear deliberadamente o accidentalmente a los animales que se desplazan por ecolocalización. Recientemente se han realizado esfuerzos para desarrollar elementos disuasorios de interferencia acústica para excluir a los murciélagos de los edificios o puentes, o para mantenerlos alejados de las turbinas eólicas donde se producen grandes cantidades de muertes. [29] Se ha demostrado que estos elementos disuasorios reducen la actividad de los murciélagos en un área pequeña. Sin embargo, ampliar los elementos disuasorios acústicos a grandes volúmenes para aplicaciones como mantener a los murciélagos alejados de las turbinas eólicas es difícil debido a la alta atenuación atmosférica de los ultrasonidos .