Procesamiento de la información

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Procesamiento de la información

La capacidad de un organismo para percibir y responder a su entorno aumenta sus posibilidades de sobrevivir y reproducirse. Los animales tienen receptores sensoriales externos e internos que detectan diferentes tipos de información, y utilizan mecanismos internos para procesarla y almacenarla (Fig. 1). Cada receptor sensorial responde a diferentes entradas, como las electromagnéticas, mecánicas o químicas. Algunos receptores sensoriales responden transmitiendo impulsos que viajan por las células nerviosas. En los organismos complejos, la mayoría de estas entradas viajan hasta el cerebro, que está dividido en varias regiones y circuitos distintos que cumplen funciones concretas. Por ejemplo, algunas funciones son la percepción visual y auditiva, la interpretación de la información, la orientación del movimiento motor y la toma de decisiones. Además, algunos de los circuitos del cerebro dan lugar a emociones y almacenan recuerdos. Los distintos organismos presentan una serie de funciones sensoriales que varían en complejidad. Por ejemplo, los mamíferos marinos pueden procesar los sonidos de forma diferente a un invertebrado marino, como un erizo de mar. Los cetáceos, un grupo de mamíferos marinos que incluye tanto a las ballenas barbadas como a las dentadas, utilizan los sonidos como medio de comunicación (Fig. 2).

Estudio de los sonidos submarinos

Los científicos comenzaron a desarrollar tecnología para escuchar el sonido bajo el agua en la década de 1920 (Fig. 3). Estos dispositivos, denominados hidrófonos, siguen siendo los principales instrumentos utilizados para escuchar y grabar los sonidos submarinos en la actualidad (Fig. 4).

Se han desarrollado programas informáticos para ayudar a deconstruir las complejas vocalizaciones emitidas por los mamíferos marinos. Por ejemplo, los programas de software bioacústico crean espectrogramas que permiten a los investigadores visualizar la composición y los patrones de los cantos individuales de las jorobadas macho (Fig. 5). Los investigadores graban el canto de un individuo y le siguen la pista a lo largo de muchos años para comprender mejor las razones que subyacen a las vocalizaciones.

Recursos adicionales

• Para conocer más detalles sobre la evolución del estudio del sonido, consulte la Cronología Histórica de la NOAA.
• Para más información sobre la investigación del sonido submarino, consulte este artículo de The New York Times: ¿Podría la escucha de las profundidades marinas ayudar a salvarlas?

Comunicación de los mamíferos marinos

El medio de comunicación más eficaz en el agua es el sonido. El sonido viaja a grandes distancias y puede moverse 4,5 veces más rápido en el agua que en el aire. Muchos mamíferos marinos tienen adaptaciones para producir y recibir sonidos bajo el agua. Los sonidos se generan cuando las ondas de presión viajan a través del aire o del agua. En los seres humanos, el sonido se genera cuando el aire es expulsado de los pulmones y se mueve a través de la laringe. Las cuerdas vocales de la laringe, junto con la garganta, la lengua, los labios y los dientes, transforman el sonido en diferentes vocalizaciones (Fig. 6). El mecanismo de producción del sonido en los cetáceos es complejo y aún se está estudiando.

A diferencia de los humanos y otros mamíferos marinos, los cetáceos no necesitan exhalar aire para producir sonidos. Los odontocetos, las ballenas dentadas, utilizan la ecolocalización, generando chasquidos, silbidos y pulsos en el sistema nasal. Los misticetos, las ballenas barbadas, producen sonidos de muy baja frecuencia similares a gemidos, golpes, gemidos y pulsaciones. Los cetáceos no tienen una estructura auditiva externa para recibir los sonidos ni una abertura en el canal auditivo. Los científicos tienen pruebas de que las vibraciones sonoras pasan a través de la piel y luego se enfocan a través de los huesos y las grasas del cráneo hasta el oído interno (Fig. 7).

Ecolocación de los delfines

La ecolocalización, o sonar biológico, es utilizada por los mamíferos, como los murciélagos y las ballenas dentadas, para procesar información sobre su entorno. Para ecolocalizar, el animal envía una serie de chasquidos o silbidos, recibe los ecos de retorno que han rebotado en el objeto y luego procesa esos ecos (Fig. 8). La señal de retorno procesada proporciona información sobre la distancia, la forma y otras características del objeto. Los científicos lo consideran como la creación de una imagen que permite al animal «ver» más allá de lo que pueden sus ojos. Un delfín, por ejemplo, depende de la ecolocalización para encontrar a su presa, identificarse y comunicarse. Los científicos han descubierto que cada delfín tiene su propio silbido característico y único.

Los humanos también utilizan la ecolocalización. Los pescadores utilizan dispositivos electrónicos de ecolocalización para ayudar a localizar a los peces; a menudo, estos dispositivos se llaman buscadores de peces. Los científicos utilizan dispositivos que producen un sonido que rebota en el fondo del océano para recibir información sobre la estructura del fondo oceánico; este método se llama sonar y el estudio del fondo oceánico se llama batimetría. Algunos invidentes han aprendido a utilizar la ecolocalización para percibir detalles del entorno tanto de forma pasiva como activa mediante clics. Aunque las personas videntes utilizan su visión para navegar por su entorno, los estudios han demostrado que también pueden aprender a utilizar la ecolocalización con entrenamiento.

Recursos adicionales:

• Para una útil animación en vídeo sobre el uso del sonar, consulte este recurso de la NOAA: ¿Qué es el sonar?
• Para conocer la historia de un ciego que utiliza la ecolocalización para navegar, vea este breve reportaje de la CNN.

Cantos de las ballenas jorobadas

Las ballenas jorobadas son famosas por su complejo canto (Fig. 9). Sólo los machos cantan, y el canto se escucha con mayor frecuencia durante la temporada de apareamiento, pero también se puede escuchar el canto en las zonas de cría y en las zonas de alimentación. El cantante suele estar solo en una posición con la cabeza hacia abajo y la cola hacia arriba. Si el cantor sigue a una pareja de madres y crías, se le llama acompañante. Cuando otra ballena se une al canto, se le llama acompañante. Las ballenas jorobadas no tienen cuerdas vocales. Producen sonidos empujando el aire a través de los tubos y cámaras de su sistema respiratorio. Los investigadores de ballenas estudian los patrones de los espectrogramas para saber por qué cantan las ballenas y cómo reaccionan ante otras ballenas de su entorno. Existen hipótesis sobre por qué cantan las ballenas, pero los investigadores no conocen la razón absoluta. Se cree que los machos cantan como una forma de comunicar su ubicación a otros machos, atraer a las hembras, navegar, encontrar comida y comunicarse entre ellos.

Contaminación acústica

Los científicos también estudian los cantos de las ballenas para aprender cómo la contaminación acústica causada por las personas puede afectar al comportamiento de las ballenas. Nuestro conocimiento de la biología de los mamíferos marinos sigue creciendo, aunque se sabe muy poco sobre la capacidad auditiva de los cetáceos. Las investigaciones actuales del Programa de Investigación de Mamíferos Marinos del Instituto de Biología Marina de Hawai intentan caracterizar los rangos de frecuencias auditivas de estos animales para comprender mejor cómo puede afectarles la contaminación acústica submarina antropogénica. Los motores de los barcos, el sonar militar y las explosiones utilizadas por las empresas petroleras y de construcción provocan fuertes sonidos bajo el agua que pueden causar cambios en el comportamiento de las ballenas (Fig. 10). Los efectos físicos de la contaminación acústica intensa pueden incluir hemorragias en el cerebro, los pulmones, el oído interno y los ojos, causando un severo deterioro en la comunicación acústica y otros comportamientos esenciales.

A continuación se presenta una lista de fuentes de contaminación acústica submarina antropogénica que se cree que son perjudiciales para los mamíferos marinos causando alguno o todos los daños físicos descritos anteriormente.

Tipos de contaminación acústica	Descripción
Sonar activo de baja frecuencia (LFAS)	Este tipo de sonar de alta intensidad fue diseñado por los militares para rastrear y detectar submarinos y otras máquinas encubiertas que operan bajo el agua. La intensidad de este sonar está en el rango de 180-240 decibelios. Esto equivale, en el aire, a estar a 7 metros de distancia de un cohete en el momento del despegue. Un gran porcentaje de los cadáveres de mamíferos marinos que se recogen de los varamientos en las playas muestran signos de daños auditivos, lo que demuestra que muchos mamíferos que varan pueden hacerlo en respuesta a daños auditivos. Muchos varamientos masivos registrados se han producido durante las pruebas navales de LFAS.
Armas de aire	Utilizadas para la exploración submarina y el control de las reservas de petróleo, así como para la investigación geofísica, y a menudo operan durante largos períodos de tiempo, produciendo frecuentes ráfagas. Los cachalotes y las ballenas azules que se encontraban a una distancia de hasta 370 kilómetros (230 millas) del cañón de aire dejaron de vocalizar hasta 36 horas en respuesta al ruido. También se han documentado varamientos en las proximidades de estas máquinas.
Barcos	Los barcos de carga producen constantes ruidos de baja frecuencia de sus hélices que caen dentro del mismo rango de frecuencia que muchas ballenas utilizan para comunicarse a largas distancias. Los efectos del ruido del transporte marítimo son difíciles de cuantificar porque los buques de transporte son muy frecuentes en los océanos del mundo. Sin embargo, a algunos científicos les preocupa que la interferencia del ruido del transporte marítimo pueda tener efectos a gran escala a nivel de población en la capacidad de los individuos para comunicarse entre sí a largas distancias.