Las ballenas utilizan una variedad de sonidos para comunicarse y percibir sensaciones. [1] Los mecanismos que utilizan para producir sonido varían de una familia de cetáceos a otra. Los mamíferos marinos , incluidas las ballenas, los delfines y las marsopas , dependen mucho más 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 en el 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 a nivel del mar . Como los mamíferos marinos dependen tanto de la audición 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, el sonar y los estudios sísmicos marinos . [2]
La palabra "canto" se utiliza para describir el patrón de sonidos regulares y predecibles que emiten algunas especies de ballenas, en particular la ballena jorobada . Esto se incluye con o en comparación con la música, y las ballenas jorobadas macho han sido descritas como "compositores empedernidos" de canciones que son "'sorprendentemente similares' a las tradiciones musicales humanas". [3] Sin embargo, esta posición se ha complicado con investigaciones más recientes. [4] Se ha sugerido que los cantos de las ballenas jorobadas comunican la aptitud masculina a las ballenas hembra. [5]
Aunque se cree que los sonidos complejos de la ballena jorobada (y algunas ballenas azules) se utilizan principalmente en la selección sexual , [6] existen sonidos más simples que son creados por otras especies de ballenas que tienen un uso alternativo y se utilizan durante todo el año. [ cita requerida ] Los observadores de ballenas han visto a las ballenas madres levantar a sus crías hacia la superficie en un movimiento juguetón, mientras hacen un ruido que se asemeja al arrullo de los humanos. [7] Este ruido similar al arrullo hecho por las ballenas parece diseñado para relajar a sus crías [7] y es uno de los varios ruidos cotidianos distintivos que se sabe que hacen las ballenas. A diferencia de algunos peces como los tiburones, el sentido del olfato de una ballena dentada está ausente, lo que hace que dependan en gran medida de la ecolocalización, tanto para cazar presas como para navegar por el océano en la oscuridad. [ cita requerida ] Esto requiere que las ballenas produzcan ruido durante todo el año para asegurarse de que puedan navegar alrededor de cualquier obstáculo que puedan enfrentar, como barcos hundidos u otros animales. [ cita requerida ]
También se ha demostrado que las ballenas son criaturas extremadamente sociales. Los ruidos que emiten durante todo el año (los principales sonidos son silbidos, chasquidos y llamadas pulsadas) se utilizan para comunicarse con otros miembros de su manada. [8] Cada sonido que emite una ballena puede significar algo diferente. Los chasquidos que emiten las ballenas se utilizan para navegar. [8]
La cuestión de si las ballenas a veces cantan simplemente por placer estético , satisfacción personal o "por amor al arte" es considerada por algunos como "una cuestión indemostrable ". [9]
El interés en el canto de las ballenas fue despertado por los investigadores Katy y Roger Payne , así como por Scott McVay, después de que un bermudeño llamado Frank Watlington, que trabajaba para el gobierno de los EE. UU. en la estación SOFAR para escuchar submarinos rusos con hidrófonos submarinos frente a la costa de la isla, les informara sobre las canciones. [10] Los Paynes lanzaron el exitoso Songs of the Humpback Whale en 1970, y las canciones de las ballenas se incorporaron rápidamente a la música humana por, entre otros, la cantante Judy Collins , así como George Crumb , Paul Winter y David Rothenberg .
La ballena jorobada produce una serie de sonidos repetitivos de frecuencias variables, conocidos como canto de ballena. El biólogo marino Philip Clapham describe este canto como "probablemente el más complejo del reino animal". [11]
Las ballenas jorobadas macho suelen realizar estas vocalizaciones durante la temporada de apareamiento, por lo que inicialmente se creyó que el propósito de las canciones era ayudar a la selección de pareja. [12] Sin embargo, no se encontró evidencia que vincule estas canciones con la reprosexualidad.
Las canciones siguen una estructura jerárquica distinta. Las unidades base de la canción (a veces llamadas vagamente " notas ") son emisiones de sonido únicas e ininterrumpidas que duran unos pocos segundos. Estos sonidos varían en frecuencia desde 20 Hz hasta más de 24 kHz (el rango típico de audición humana es de 20 Hz a 20 kHz). Las unidades pueden ser moduladas en frecuencia (es decir, el tono del sonido puede subir, bajar o permanecer igual durante la nota) o moduladas en amplitud (hacerse más fuerte o más suave). Sin embargo, el ajuste del ancho de banda en una representación de espectrograma de la canción revela la naturaleza esencialmente pulsada de los sonidos FM.
Una colección de cuatro o seis unidades se conoce como una subfrase , que dura quizás diez segundos (ver también frase (música) ). [12] Una colección de dos subfrases es una frase. Una ballena normalmente repetirá 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. [12] El canto de la ballena durará hasta 30 minutos aproximadamente, y se repetirá una y otra vez a lo largo de horas o incluso días. [12] Esta jerarquía de sonidos de " muñeca rusa " sugiere una estructura sintáctica [13] que es más parecida a la humana en su complejidad que otras formas de comunicación animal como los cantos de los pájaros, que solo tienen una estructura lineal. [14]
Todas las ballenas de una zona cantan prácticamente el mismo canto en cualquier momento y el canto evoluciona de forma constante y lenta con el tiempo. [ cita requerida ] Por ejemplo, en el transcurso de un mes, una unidad particular que comenzó como un barrido ascendente (que aumentaba en frecuencia) podría aplanarse lentamente hasta convertirse en una nota constante. [12] Otra unidad puede volverse cada vez más fuerte. 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 puede registrarse poca variación. [12]
Las ballenas que ocupan las mismas áreas geográficas (que pueden ser tan grandes como cuencas oceánicas enteras) tienden a cantar canciones similares, con solo ligeras variaciones. Las ballenas de regiones no superpuestas cantan canciones completamente diferentes. [12]
A medida que el canto evoluciona, parece que no se vuelven a encontrar los patrones antiguos. [12] Un análisis de 19 años de cantos de ballenas descubrió que, si bien se podían detectar patrones generales en el canto, nunca se repetía la misma combinación. [ cita requerida ]
Las ballenas jorobadas también pueden emitir sonidos independientes que no forman parte de una canción, en particular durante los rituales de cortejo. [15] Finalmente, las ballenas jorobadas emiten una tercera clase de sonido llamado llamado de alimentación. [ cita requerida ] Este es un sonido largo (de 5 a 10 s de duración) de frecuencia casi constante. Las ballenas 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 emiten su llamado de alimentación. El propósito exacto del llamado no se conoce.
Algunos científicos han propuesto que los cantos de las ballenas jorobadas pueden tener una finalidad ecolocalizadora , [16] pero esto ha sido objeto de desacuerdo. [17]
También se ha descubierto que las ballenas jorobadas emiten una serie de otros sonidos sociales para comunicarse, como "gruñidos", "gemidos", "bufidos", "bufidos" y "ladridos". [18]
En 2009, los investigadores descubrieron que el canto de la ballena azul se ha ido haciendo más grave en su frecuencia tonal desde la década de 1960. [19] 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. [20]
Se ha observado que las orcas emiten llamadas de largo alcance, estereotipadas y de alta frecuencia, que recorren distancias de entre 10 y 16 km (6,2 y 9,9 mi), así como llamadas de corto alcance que pueden recorrer distancias de entre 5 y 9 km (3,1 y 5,6 mi). Las llamadas de corto alcance se informan durante los períodos sociales y de descanso, mientras que las de largo alcance se informan más comúnmente durante la búsqueda de alimento y la alimentación. [21]
La mayoría de las demás ballenas y delfines producen sonidos de distintos grados de complejidad. De particular interés es la beluga (el "canario marino"), que produce una inmensa variedad de silbidos, chasquidos y pulsos. [22] [23]
Anteriormente se pensaba que la mayoría de las ballenas barbadas emiten sonidos a unos 15-20 hercios . [24] 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 de los oídos humanos como un gemido bajo. [25] No se esperaba que esta ballena fuera una nueva especie, más aún, esta ballena indicó que una especie actualmente conocida potencialmente tiene un rango vocal mucho más amplio de lo que se pensaba anteriormente. [24] 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 híbridos de ballena azul y de aleta bien documentados.
Los seres humanos producen sonidos sonoros al hacer pasar aire a través de la laringe . Dentro de la laringe, cuando las cuerdas vocales se juntan, el aire que pasa las obliga a cerrarse y abrirse alternativamente, separando la corriente de aire continua en pulsos discretos de aire que se escuchan como una vibración. [26] 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 odontocetos ( ballenas dentadas , incluidos los delfines) y los misticetos ( ballenas barbadas , incluidas las ballenas más grandes, como la ballena azul ).
Los odontocetos producen ráfagas rápidas de chasquidos de alta frecuencia que se cree que son principalmente para la ecolocalización . Los órganos especializados de un odontoceto producen conjuntos de chasquidos y zumbidos a frecuencias de 0,2 a 150 kHz para obtener información sónica sobre su entorno. Las frecuencias más bajas se utilizan para la ecolocalización a distancia, debido al hecho de 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 chasquidos transmiten no solo 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 de la manada sin interferencia de las ecolocalizaciones de otros miembros de la manada. [27]
Los silbidos se utilizan para comunicarse. Los terneros de cuatro a seis meses desarrollan sonidos únicos que utilizan con mayor frecuencia a lo largo de sus vidas. Estos "silbidos característicos" son distintivos del individuo y pueden servir como una forma de identificación entre otros odontocetos. [27] Aunque una gran manada de delfines produce una amplia gama de ruidos diferentes, se sabe muy poco sobre el significado del sonido. Frankel cita a un investigador que dice que escuchar a un banco de odontocetos es como escuchar a un grupo de niños en el patio de un colegio. [12]
Los múltiples sonidos que hacen los odontocetos se producen al pasar aire a través de una estructura en la cabeza llamada labios fónicos . [28] Biológicamente, la estructura es homóloga a un labio superior ubicado en la cavidad nasal, pero mecanísticamente los labios fónicos actúan de manera similar a las "cuerdas " vocales humanas (pliegues vocales), que en los humanos están ubicadas en la laringe . A medida que el aire pasa a través de este estrecho pasaje, las membranas de los labios fónicos se succionan juntas, lo que hace que el tejido circundante vibre. Estas vibraciones pueden, como ocurre con las vibraciones en la laringe humana, controlarse conscientemente con gran sensibilidad. [28] 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 lo tanto, es capaz de producir dos sonidos independientemente. [29] Una vez que el aire ha pasado por los labios fónicos, ingresa al saco vestibular . Desde allí, el aire puede reciclarse nuevamente en la parte inferior del complejo nasal, listo para ser utilizado nuevamente para la creación de sonido, o puede expulsarse a través del espiráculo. [ cita requerida ]
El nombre francés para los labios fónicos, museau de singe , se traduce literalmente como "hocico de mono", al que se supone que se asemeja la estructura del labio fónico en los cachalotes. [30] Un nuevo análisis craneal utilizando tomografías computarizadas por emisión de fotón único y axiales computarizadas en 2004 mostró, al menos en el caso de los delfines mulares , que el aire podría ser suministrado al complejo nasal desde los pulmones, lo que permite que el proceso de creación de sonido continúe mientras el delfín pueda agregar aire desde los pulmones. [31]
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. [32] Las vocalizaciones más distintivas son las codas, que son secuencias rítmicas cortas de chasquidos, en su mayoría de 3 a 12 chasquidos, en patrones estereotipados. [33] [32] Son el resultado del aprendizaje vocal dentro de un grupo social estable. [34] Algunas codas expresan la identidad de clan y denotan diferentes patrones de viaje, búsqueda de alimento y socialización o evitación entre clanes. [35] [36] Como "rasgos arbitrarios que funcionan como indicadores confiables de la membresía del grupo cultural", las codas de identidad de clan actúan como marcadores simbólicos que modulan las interacciones entre individuos. [37]
Sin embargo, la identidad individual en las vocalizaciones de los cachalotes es un tema científico en curso. Es necesario hacer una distinción entre pistas y señales. Las herramientas acústicas humanas pueden distinguir a las 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. [34] [37]
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 pliegues vocales ("cuerda" vocal) homólogos en el pliegue en forma de U sostenidos por cartílagos aritenoides. [38] 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 de regreso a los pulmones para la siguiente vocalización. [38] No tienen senos craneales óseos, pero tienen un saco aéreo pterigoideo. Su papel en la producción de sonido no está claro (¿quizás resonancia?), pero lo más probable es que sea para la audición, ya que parece preservar un espacio aéreo en profundidad alrededor de los huesecillos del oído. [39]
Existen al menos nueve poblaciones acústicas de ballenas azules en todo el mundo. [40] En los últimos 50 años, las ballenas azules han cambiado su forma de cantar. La frecuencia de sus llamadas se está reduciendo progresivamente. Por ejemplo, las ballenas azules pigmeas australianas están disminuyendo la frecuencia media de sus llamadas a aproximadamente 0,35 Hz/año. [41]
Los patrones migratorios de las ballenas azules siguen siendo poco claros. Algunas poblaciones parecen residir en hábitats de alta productividad durante todo el año en algunos años [42] , mientras que otras emprenden largas migraciones hacia zonas de alimentación en latitudes altas, pero se conoce poco sobre la extensión de las migraciones y los componentes de las poblaciones que las emprenden. [43]
La frecuencia de los sonidos de las ballenas barbadas varía de 10 Hz a 31 kHz. [44] 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 requerida ] Sus métodos también les permiten detectar qué tan lejos viaja un sonido a través del océano. [ cita requerida ] La investigación del Dr. Christopher Clark de la Universidad de Cornell realizada con datos militares mostró que los ruidos de las ballenas viajan miles de kilómetros. [46] 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" (apareamiento). Un hallazgo importante es que las ballenas, en un proceso llamado efecto Lombard , ajustan su canto para compensar la contaminación acústica de fondo . [47]
Además, hay evidencia de que las ballenas azules dejan de producir llamadas de alimentación D una vez que se activa un sonar de frecuencia media, a pesar de que el rango de frecuencia del sonar (1–8 kHz) excede ampliamente su rango de producción de sonido (25–100 Hz). [2]
Las investigaciones indican que el ruido ambiental de los barcos se duplica cada década, [46] lo que reduce el rango en el que se pueden escuchar los sonidos de las ballenas. Antes de la introducción de los envíos a gran escala , los sonidos de las ballenas pueden haber viajado de un lado a otro del océano. [46] Los ambientalistas temen que esta actividad de los barcos esté generando un estrés excesivo en los animales, además de dificultarles la búsqueda de pareja. [46]
En la última década, se han desarrollado muchos métodos automatizados eficaces, como procesamiento de señales, minería de datos y técnicas de aprendizaje automático para detectar y clasificar las vocalizaciones de las ballenas. [48] [49]
El capitán ballenero Wm. H. Kelly fue la primera persona que reconoció el canto de las ballenas por lo que era, mientras estaba en el bergantín Eliza en el Mar de Japón en 1881. [50] [51]
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 los submarinos . [52] Como escribió más tarde en 1962: "Durante la Segunda Guerra Mundial, muchas personas de ambos lados escucharon sonidos submarinos por razones militares. No solo se escucharon los sonidos deseados (los hechos por los barcos enemigos), sino una desconcertante variedad de otros. La mayoría de estos se atribuyeron a animales que viven en el mar, generalmente como 'ruidos de peces' ... Algunos se atribuyeron a ballenas, en parte correctamente, pero sin identificación del tipo de ballena; la mayoría de los oyentes militares no eran biólogos, y en cualquier caso, la sala de sonar naval tradicional es lamentablemente deficiente en ventanas ". [53] Schevill produjo las primeras grabaciones de sonidos de ballenas submarinas y extrapoló su propósito a partir de estas grabaciones. Su trabajo pionero 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 investigadores desde la década de 1960 hasta la actualidad". [52] Sin embargo, cabe destacar que su esposa Barbara Lawrence, curadora de mamíferos en el Museo de Zoología Comparada de Harvard (MCZ), a menudo coescribió estos documentos con él. [54]
El estudio de las ballenas realizado por William E. Schevill también se remonta en algún momento a las operaciones navales de los EE. UU. que lo llevaron por primera vez a ese camino. Como señaló la Sociedad para la Bibliografía de Historia Natural al momento de su muerte, "Bill ayudó a desactivar 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 submarinos estadounidenses, mientras que Bill demostró que estas señales eran producidas por rorcuales comunes ( Balaenoptera physalus ) que cazaban presas". [54]
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