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 ocurre cuando sonidos que no son el objetivo interfieren con los ecos del objetivo. La interferencia puede ser intencionada o involuntaria y puede ser causada por el propio sistema de ecolocalización, otros animales con ecolocalización, presas o humanos. Sin embargo, los animales ecolocadores han evolucionado para minimizar las interferencias; Las conductas de evitación de la ecolocalización no siempre tienen éxito.
Los animales que se ecolocalizan pueden atascarse de varias maneras. Los murciélagos, por ejemplo, producen algunos de los sonidos más fuertes de la naturaleza, [1] y luego inmediatamente escuchan en busca de ecos que son cientos de veces más débiles que los sonidos que emiten. [2] Para evitar ensordecerse, cada vez que un murciélago realiza una emisión de ecolocalización, un pequeño músculo en el oído medio del murciélago (el músculo estapedio ) sujeta pequeños huesos llamados huesecillos , que normalmente amplifican los sonidos entre el tímpano y la cóclea . [3] Esto amortigua la intensidad de los sonidos que escucha el murciélago durante este tiempo, preservando la sensibilidad auditiva a los ecos del objetivo.
La interferencia puede ocurrir si un animal todavía produce un sonido cuando regresa un eco, por ejemplo, de un objeto cercano. Los murciélagos evitan este tipo de interferencias produciendo sonidos cortos de 3 a 50 ms cuando buscan presas o navegan. [4] Los murciélagos producen sonidos progresivamente más cortos, hasta 0,5 ms, para evitar autointerferencias al ecolocalizar los objetivos a los que se están acercando. [5] Esto se debe a que los ecos de objetivos cercanos regresarán al murciélago antes que los sonidos de objetivos distantes.
Otra forma de interferencia ocurre cuando un animal ecolocalizador produce muchos sonidos seguidos y asigna un eco a la emisión incorrecta. Para evitar este tipo de interferencia, los murciélagos suelen esperar el tiempo suficiente para que regresen los ecos 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 tiempo suficiente para que los sonidos viajen hasta el objetivo y regresen. [6] Otra forma en que los murciélagos superan este problema es produciendo sonidos sucesivos con estructuras de tiempo-frecuencia únicas. [7] Esto 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 ecolocalizadores son susceptibles de sufrir interferencias por parte de otros animales de la misma especie que emiten señales en el entorno cercano. [8] Para evitar este tipo de interferencias, los murciélagos utilizan una estrategia que también emplean los peces eléctricos para evitar estas interferencias: un comportamiento conocido como respuesta de evitación de interferencias (JAR). [8] En un JAR, uno o ambos animales cambian la frecuencia de sus sonidos lejos 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 realizar este ajuste muy rápidamente, a menudo en menos de 0,2 segundos. [9]
Los grandes murciélagos marrones pueden evitar las interferencias si permanecen en silencio durante períodos de tiempo cuando siguen a otro gran murciélago marrón que se ecolocaliza. [10] Esto a veces permite que el murciélago silencioso capture una presa en situaciones de búsqueda de alimento competitivas.
Muchas polillas tigre producen clics ultrasónicos en respuesta a las llamadas de ecolocalización que utilizan los murciélagos mientras atacan a sus presas. [11] Para la mayoría de las especies de polilla tigre, estos clics advierten a los murciélagos que las polillas tienen compuestos tóxicos que las hacen desagradables. [12] Sin embargo, la polilla tigre Bertholdia trigona produce clics a un ritmo muy alto (hasta 4500 por segundo) para bloquear la ecolocalización de los murciélagos. [13] La interferencia es la defensa más eficaz contra los murciélagos jamás documentada, y la interferencia provoca una disminución diez veces mayor en el éxito de la captura de murciélagos en el campo. [14]
La posibilidad de que las polillas interfirieran con la ecolocalización de los murciélagos surgió con un informe experimental publicado en 1965 por Dorothy Dunning y Kenneth Roeder. [15] Los clics de las polillas se reproducían a través de un altavoz mientras los murciélagos intentaban capturar gusanos de la harina catapultados por el aire. Los clics de las polillas hicieron que los murciélagos se alejaran de los gusanos de la harina, pero las llamadas de ecolocalización reproducidas a través del altavoz no lo hicieron, lo que llevó a los autores a concluir que los clics de las polillas disuadieron a los murciélagos. Sin embargo, más tarde se determinó que los clics de la polilla se reproducían a un nivel anormalmente alto, lo que invalidaba esta conclusión. [dieciséis]
En los años siguientes, Dunning realizó más experimentos para demostrar que los clics 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 hospedadoras 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 hallazgos en 1979, [18] y 1994 [19] argumentando a favor de la hipótesis de interferencia basada en las características acústicas de los clics 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 llevaron a cabo 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 bloquear el sonar de los murciélagos.
El primer estudio que demostró de manera concluyente que las polillas atacan a los murciélagos fue publicado en 2009 por investigadores de la Universidad Wake Forest. [13] En este estudio, se criaron en cautiverio grandes murciélagos marrones para garantizar que no tuvieran experiencia previa haciendo clic en sus presas y se los entrenó para atacar polillas atadas a una delgada línea unida 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 Bertholdia trigona , polillas que fueron seleccionadas por sus extraordinarias habilidades de hacer clic. Los murciélagos tuvieron dificultades sustanciales para atrapar 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 clics advertían a los murciélagos sobre la toxicidad de las polillas. Los clics de las polillas también alteraron el patrón estereotipado de ecolocalización de los murciélagos, lo que confirma la función de interferencia de los clics.
Desde entonces, se ha documentado interferencia del sonar en otras dos familias de polillas. Las polillas de la 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 halcón (Sphingidae) producen ultrasonidos capaces de bloquear el sonar. [25] La capacidad de interferencia de sonda ha evolucionado de forma independiente en al menos seis subfamilias. [26] Debido a que la interferencia del sonar parece requerir ultrasonido con un ciclo de trabajo alto, 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 descubre que los murciélagos cambian la duración de sus emisiones para vencer las interferencias del ciclo de trabajo elevado. [28]
Los seres humanos pueden bloquear a los animales que se ecolocalizan de forma deliberada o accidental. Recientemente se han realizado esfuerzos para desarrollar elementos disuasorios de interferencias acústicas para excluir a los murciélagos de edificios o puentes, o para mantenerlos alejados de las turbinas eólicas, donde se producen grandes cantidades de mortalidad. [29] Se ha demostrado que estos elementos disuasorios reducen la actividad de los murciélagos en un área pequeña. Sin embargo, ampliar los disuasores acústicos a grandes volúmenes para aplicaciones como mantener a los murciélagos alejados de las turbinas eólicas es difícil debido a la alta atenuación atmosférica del ultrasonido .