La bioacústica es una ciencia interdisciplinaria que combina la biología y la 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] El estudio de las vibraciones transmitidas por el sustrato utilizadas por los animales es considerado por algunos un campo distinto llamado biotremología . [4]
Durante mucho tiempo, los seres humanos han 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 hembras frente a un altavoz. Las hembras no se movían hacia el macho sino hacia el altavoz. [5] La contribución más importante de Regen a este campo, aparte de darse cuenta de que los insectos también detectan sonidos aéreos, fue el descubrimiento de la función del órgano timpánico . [6]
Los dispositivos electromecánicos relativamente rudimentarios de que se disponía en esa época (como los fonógrafos ) sólo permitían una evaluación rudimentaria de las propiedades de las señales. En la segunda mitad del siglo XX, los avances en electrónica y el uso de dispositivos como los osciloscopios y las grabadoras digitales hicieron posible realizar mediciones más precisas .
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 un método no destructivo para estimar la biodiversidad de un área. [7]
En el entorno terrestre, los animales suelen utilizar la luz para detectar la distancia, ya que la luz se propaga bien a través del aire. La luz solar submarina solo llega a decenas de metros de profundidad. Sin embargo, el sonido se propaga fácilmente a través del agua y a distancias considerables. Muchos animales marinos pueden ver bien, pero utilizan el oído para comunicarse y detectar la distancia y la ubicación. Se puede medir la importancia relativa de la audición frente a la visión en los animales comparando el número de nervios auditivos y ópticos .
Desde los años 1950 a 1960, los estudios sobre el comportamiento de ecolocalización de los delfines utilizando sonidos de clic de alta frecuencia revelaron que muchas especies diferentes de mamíferos marinos emiten sonidos que pueden utilizarse para detectar e identificar especies bajo el agua. Gran parte de la investigación en bioacústica ha sido financiada por organizaciones de investigación naval , ya que las fuentes de sonido biológico pueden interferir con los usos militares bajo el agua. [8]
La escucha sigue siendo uno de los principales métodos utilizados en la investigación bioacústica. Se sabe poco sobre los procesos neurofisiológicos que intervienen en la producción, detección e interpretación de sonidos en los animales, por lo que el comportamiento animal y las propias señales se utilizan para obtener información sobre estos procesos.
Un observador experimentado puede utilizar los sonidos de los animales para reconocer una especie animal "cantante" , 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 los medios a través de los cuales se propagan, puede requerirse un equipo especializado en lugar del micrófono habitual , como un hidrófono (para sonidos submarinos), detectores de ultrasonidos (sonidos de frecuencia muy alta ) o infrasonidos (sonidos de frecuencia muy baja), o un vibrómetro láser (señales vibratorias transmitidas por el sustrato). Se utilizan computadoras para almacenar y analizar los sonidos grabados. Se utiliza un software de edición de sonido especializado para describir y clasificar las señales según su intensidad , frecuencia , duración y otros parámetros.
Las colecciones de sonidos 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 incluyen técnicas de procesamiento de señales, minería de datos, aprendizaje automático e inteligencia artificial [9] para detectar y clasificar las señales bioacústicas. [10]
Los científicos del campo de la bioacústica se interesan por la anatomía y la neurofisiología de los órganos que participan en la producción y detección del sonido, incluyendo su forma, la acción muscular y la actividad de las redes neuronales implicadas. De especial interés es la codificación de señales con potenciales de acción en estas últimas.
Sin embargo, como los métodos utilizados en 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 las señales acústicas. Una de estas respuestas es la fonotaxis , es decir, el 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 del 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 peces, que reflejan el sonido hacia la fuente de sonido. Estos ecos brindan 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 existen muchos fabricantes de "buscadores 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 caen dentro del ámbito 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 , por ejemplo, se comunican mediante sonidos con frecuencias superiores a 100 kHz , muy dentro del rango de los ultrasonidos. [11] Más bajos, pero todavía en ultrasonidos, son los sonidos utilizados por los murciélagos para la ecolocalización . Un gusano marino segmentado Leocratides kimuraorum produce uno de los sonidos de estallido 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, a menudo no detectadas por los órganos auditivos , sino 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 el sustrato de baja a media frecuencia utilizadas por la mayoría de los órdenes de insectos . [14] Sin embargo, muchos sonidos de animales caen dentro del rango de frecuencia detectable por un oído humano, entre 20 y 20.000 Hz. [15] Los mecanismos para la producción y detección de sonido son tan diversos como las señales mismas.
En una serie de artículos en revistas científicas publicados entre 2013 y 2016, Monica Gagliano de la Universidad de Australia Occidental amplió la ciencia para incluir la bioacústica de las plantas . [16]
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