Processamento de Informação

A actividade acima baseia-se no conteúdo abaixo.

A actividade de investigação acima baseia-se no conteúdo abaixo e expande o conhecimento a partir da actividade acima.

Processamento de informação

A capacidade de um organismo de sentir e responder ao seu ambiente aumenta as suas hipóteses de sobreviver e reproduzir-se. Os animais possuem receptores sensoriais externos e internos que detectam diferentes tipos de informação e utilizam mecanismos internos para o seu processamento e armazenamento (Fig. 1). Cada receptor sensorial responde a diferentes entradas, tais como eletromagnéticas, mecânicas ou químicas. Alguns receptores sensoriais respondem transmitindo impulsos que viajam ao longo das células nervosas. Em organismos complexos, a maioria desses inputs viajam para o cérebro, que é dividido em várias regiões e circuitos distintos que servem a determinadas funções. Por exemplo, algumas funções incluem percepção visual e auditiva, interpretação de informação, orientação do movimento motor e tomada de decisões. Além disso, alguns dos circuitos do cérebro dão origem a emoções e armazenam memórias. Diferentes organismos exibem uma variedade de funções sensoriais que variam em complexidade. Por exemplo, os mamíferos marinhos podem processar sons de forma diferente de um invertebrado marinho, como um ouriço-do-mar. Os cetáceos, um grupo de mamíferos marinhos que inclui tanto barbas como baleias dentadas, usam os sons como meio de comunicação (Fig. 2).

Sons subaquáticos de estudo

Os cientistas começaram a desenvolver tecnologia para ouvir sons subaquáticos na década de 1920 (Fig. 3). Estes dispositivos, chamados hidrofones, são ainda hoje os principais instrumentos utilizados para ouvir e gravar sons subaquáticos (Fig. 4).

Programas de computador foram desenvolvidos para ajudar a desconstruir as complexas vocalizações feitas pelos mamíferos marinhos. Por exemplo, programas de software bioacústico criam espectrogramas que permitem aos pesquisadores visualizar a composição e padrões de músicas individuais de corcundas masculinas (Fig. 5). Os pesquisadores gravam a canção de um indivíduo, e mantêm um registro desse indivíduo durante muitos anos para entender melhor as razões por trás das vocalizações.

Recursos Adicionais

• Para mais detalhes sobre a evolução do estudo do som, veja NOAAs Historical Timeline.
• Para mais informações sobre pesquisa de som subaquático, veja este artigo do The New York Times: Será que Ouvir as profundezas do mar pode ajudar a salvá-lo?

Comunicação com Mamíferos Marinhos

O meio de comunicação mais eficaz na água é o som. O som viaja por longas distâncias e pode mover-se 4,5 vezes mais rápido na água do que no ar. Muitos mamíferos marinhos têm adaptações para produzir e receber sons debaixo de água. Os sons são gerados quando as ondas de pressão viajam através do ar ou da água. Nos humanos, o som é gerado quando o ar é expelido dos pulmões e movido através da laringe. As cordas vocais na laringe, juntamente com a garganta, língua, lábios e dentes, transformam o som em diferentes vocalizações (Fig. 6). O mecanismo de produção do som nos cetáceos é complexo e ainda está sendo estudado.

Não parecidos com os humanos e outros mamíferos marinhos, os cetáceos não precisam de exalar ar para produzir som. Odontocetes, as baleias dentadas, usam ecolocalização, gerando estalidos, assobios e pulsos no sistema nasal. Mysticetes, as baleias barbas, produzem sons de freqüência muito baixa semelhantes a gemidos, batidas, gemidos e pulsos. Os cetáceos não têm uma estrutura auditiva externa para receber sons e nenhuma abertura para o canal auditivo. Os cientistas têm evidências de que as vibrações sonoras passam através da pele e depois são focalizadas através dos ossos e gorduras do crânio até o ouvido interno (Fig. 7).

Dolphin Echolocation

Echolocation, ou sonar biológico, é usado por mamíferos, como morcegos e baleias dentadas, para processar informações sobre o seu ambiente. Para ecolocalizar, o animal envia uma série de cliques ou apitos, recebe ecos de retorno que saltaram do objeto, e depois processa esses ecos (Fig. 8). O sinal de retorno processado dá informações sobre a distância, forma e outras características do objeto. Os cientistas pensam nisso como criando uma imagem que permite ao animal ‘ver’ mais longe do que seus olhos são capazes. Um golfinho, por exemplo, depende da ecolocalização para encontrar presas, identificar-se mutuamente e comunicar. Os cientistas descobriram que cada golfinho tem o seu próprio apito de assinatura que é único para eles.

Humans também usam a ecolocalização. Os pescadores usam dispositivos electrónicos de ecolocalização para ajudar a localizar os peixes – muitas vezes, estes dispositivos são chamados de localizadores de peixes! Os cientistas usam dispositivos que produzem som que salta do fundo do oceano para receber informação sobre a estrutura do fundo do oceano — este método chama-se sonar e o estudo do fundo do oceano chama-se batimetria. Alguns indivíduos cegos aprenderam a usar a ecolocalização para sentir os detalhes do ambiente, tanto passiva como ativamente, usando cliques. Embora pessoas avistadas usem sua visão para navegar ao seu redor, estudos têm mostrado que elas também podem aprender a usar a ecolocalização com treinamento.

Recursos adicionais:

• Para uma animação de vídeo útil sobre o uso do sonar, confira este recurso da NOAA: O que é o Sonar?
• Para a história de um cego usando a ecolocalização para navegar, veja este pequeno conto da CNN.

Música de baleia jubarte

As baleias jubarte são famosas pela sua canção complexa (Fig. 9). Apenas os machos cantam, e o canto é ouvido com mais frequência durante a época de acasalamento, mas o canto também pode ser ouvido nos locais de reprodução e nos locais de alimentação. O cantor está normalmente sozinho numa posição de cabeça para baixo e de cauda para cima. Se o cantor estiver a seguir um par de vacas e vitelos, é chamado de escolta. Quando outra baleia se junta ao canto, ele é chamado de acompanhante. As baleias-jubarte não têm cordas vocais. Elas produzem sons empurrando ar através de tubos e câmaras no seu sistema respiratório. Os investigadores de baleias estudam padrões de espectros para saber porque é que as baleias cantam, e como reagem a outras baleias à sua volta. Existem hipóteses quanto ao porquê das baleias cantarem, mas os investigadores não conhecem a razão absoluta. Pensa-se que os machos cantam como uma forma de comunicar a sua localização a outros machos, atrair fêmeas, navegar, encontrar alimento e comunicar entre si.

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Poluição Sonora

Cientistas também estudam o canto das baleias para aprender como a poluição sonora causada pelas pessoas pode afectar o comportamento das baleias. Nosso conhecimento da biologia dos mamíferos marinhos ainda está crescendo, embora muito pouco se saiba sobre as capacidades auditivas dos cetáceos. A investigação em curso no Programa de Investigação de Mamíferos Marinhos do Instituto de Biologia Marinha do Havai’i está a tentar caracterizar as gamas de frequência auditiva destes animais para compreender melhor como a poluição sonora subaquática antropogénica pode afectá-los. Motores de navios, sonares militares e explosões utilizadas por empresas petrolíferas e de construção causam sons altos debaixo de água que podem causar alterações no comportamento das baleias (Fig. 10). Os efeitos físicos da poluição sonora intensa podem incluir hemorragia do cérebro, pulmões, ouvido interno e olhos causando severo comprometimento na comunicação acústica e outros comportamentos essenciais.

Below é uma lista de fontes de poluição sonora subaquática antropogênica que se pensa serem prejudiciais aos mamíferos marinhos causando qualquer, ou todos os danos físicos previamente descritos.

Tipos de poluição sonora	Descrição
Sonar activo de baixa frequência (LFAS)	Este tipo de sonar de alta intensidade foi concebido pelos militares para localizar e detectar submarinos e outras máquinas encobertas que operam debaixo de água. A intensidade deste sonar está na faixa de 180-240 decibéis. Isto é equivalente no ar a estar a 7 metros (20 pés) de distância de um foguete na descolagem. Uma grande percentagem das carcaças de mamíferos marinhos que estão a ser recolhidas de cordas de praia mostram sinais de lesões auditivas, mostrando evidências de que muitos mamíferos que cordas podem estar a fazê-lo em resposta a lesões auditivas. Muitos cordões de massa registrados ocorreram durante testes navais de LFAS.
Air armas	Usado para exploração e monitoramento subaquático de reservas de petróleo, bem como pesquisa geofísica, e muitas vezes operam por longos períodos de tempo, produzindo explosões freqüentes. Cachalotes e baleias azuis que se encontravam a 370 quilómetros (230 milhas) de distância da pistola de ar, alegadamente pararam de vocalizar por até 36 horas em resposta ao ruído. Também foram documentados encalhamentos nas proximidades destas máquinas.
Embarcação	Cargueiros produzem ruídos constantes de baixa frequência a partir das suas hélices que estão dentro da mesma gama de frequência que muitas baleias utilizam para comunicar a longas distâncias. Os efeitos do ruído dos navios são difíceis de quantificar porque os navios de transporte marítimo são muito frequentes nos oceanos do mundo. Alguns cientistas, no entanto, estão preocupados que a interferência do ruído da navegação possa ter efeitos em larga escala na capacidade dos indivíduos de se comunicarem uns com os outros a longas distâncias.