Prelucrarea informațiilor

Activitatea de mai sus se bazează pe conținutul de mai jos.

Activitatea de investigare suplimentară de mai sus se bazează pe conținutul de mai jos și extinde cunoștințele din activitatea de mai sus.

Procesarea informației

Capacitatea unui organism de a simți și de a răspunde la mediul înconjurător îi sporește șansele de supraviețuire și de reproducere. Animalele au receptori senzoriali externi și interni care detectează diferite tipuri de informații și utilizează mecanisme interne pentru procesarea și stocarea acestora (Fig. 1). Fiecare receptor senzorial răspunde la diferite intrări, cum ar fi cele electromagnetice, mecanice sau chimice. Unii receptori senzoriali răspund prin transmiterea de impulsuri care se deplasează de-a lungul celulelor nervoase. La organismele complexe, majoritatea acestor intrări călătoresc către creier, care este împărțit în mai multe regiuni și circuite distincte care îndeplinesc roluri specifice. De exemplu, unele funcții includ percepția vizuală și auditivă, interpretarea informațiilor, ghidarea mișcărilor motorii și luarea deciziilor. În plus, unele dintre circuitele creierului dau naștere la emoții și stochează amintiri. Diferite organisme prezintă o serie de funcții senzoriale care variază în complexitate. De exemplu, mamiferele marine pot procesa sunetele în mod diferit față de o nevertebrată marină, cum ar fi un arici de mare. Cetaceele, un grup de mamifere marine care include atât balenele cu balene cu balene balistice, cât și balenele cu dinți, folosesc sunetele ca mijloc de comunicare (Fig. 2).

Studiul sunetelor subacvatice

Cercetătorii au început să dezvolte tehnologia de ascultare a sunetelor subacvatice în anii 1920 (Fig. 3). Aceste dispozitive, numite hidrofoane, sunt și astăzi principalele instrumente folosite pentru a asculta și înregistra sunetele subacvatice (Fig. 4).

Au fost dezvoltate programe de calculator pentru a ajuta la deconstrucția vocalizărilor complexe făcute de mamiferele marine. De exemplu, programele software bioacustice creează spectrograme care permit cercetătorilor să vizualizeze compoziția și modelele cântecelor individuale ale masculilor cocoșați (Fig. 5). Cercetătorii înregistrează cântecul unui individ și îl urmăresc pe acesta timp de mai mulți ani pentru a înțelege mai bine motivele din spatele vocalizărilor.

Resurse suplimentare

• Pentru mai multe detalii despre evoluția studierii sunetelor, consultați Cronologia istorică a NOAA.
• Pentru mai multe informații despre cercetarea sunetelor subacvatice, consultați acest articol din The New York Times: Could Listening to the Deep Sea Help Save It?

Comunicarea mamiferelor marine

Cel mai eficient mijloc de comunicare în apă este sunetul. Sunetul călătorește pe distanțe mari și se poate deplasa de 4,5 ori mai repede în apă decât în aer. Multe mamifere marine au adaptări pentru producerea și recepționarea sunetelor sub apă. Sunetele sunt generate atunci când undele de presiune se deplasează prin aer sau apă. La oameni, sunetul este generat atunci când aerul este expulzat din plămâni și se deplasează prin laringe. Corzile vocale din laringe, împreună cu gâtul, limba, buzele și dinții, transformă sunetul în diferite vocalizări (Fig. 6). Mecanismul de producere a sunetelor la cetacee este complex și este încă în curs de studiu.

În comparație cu oamenii și alte mamifere marine, cetaceele nu au nevoie să exhaleze aer pentru a produce sunete. Odontocetele, balenele cu dinți, folosesc ecolocația, generând clicuri, fluierături și impulsuri în sistemul nazal. Mysticetes, balenele cu balene cu balene cu balene, produc sunete de frecvență foarte joasă, asemănătoare unor gemete, bătăi, gemete și impulsuri. Cetaceele nu au o structură externă a urechii pentru a recepționa sunetele și nici o deschidere a canalului auditiv. Oamenii de știință au dovezi că vibrațiile sonore trec prin piele și apoi sunt focalizate prin oasele și grăsimile din craniu până la urechea internă (Fig. 7).

Echolocația delfinilor

Echolocația, sau sonarul biologic, este folosită de mamifere, cum ar fi liliecii și balenele cu dinți, pentru a procesa informații despre mediul lor. Pentru a ecoloca, animalul trimite o serie de clicuri sau fluierături, primește ecourile de întoarcere care au ricoșat de pe obiect și apoi procesează aceste ecouri (Fig. 8). Semnalul de întoarcere procesat oferă informații despre distanța, forma și alte caracteristici ale obiectului. Oamenii de știință se gândesc la aceasta ca la crearea unei imagini care permite animalului să „vadă” mai departe decât sunt capabili ochii săi. Un delfin, de exemplu, se bazează pe ecolocație pentru a găsi prada, pentru a se identifica între ei și pentru a comunica. Oamenii de știință au descoperit că fiecare delfin are o semnătură proprie de fluierat care îi este unică.

Oamenii folosesc, de asemenea, ecolocația. Pescarii folosesc dispozitive electronice de ecolocație pentru a ajuta la localizarea peștilor – de multe ori, aceste dispozitive sunt numite dispozitive de căutare a peștilor! Oamenii de știință folosesc dispozitive care produc sunete care ricoșează pe fundul oceanului pentru a primi informații despre structura fundului oceanului – această metodă se numește sonar, iar studiul fundului oceanului se numește batimetrie. Unele persoane nevăzătoare au învățat să folosească ecolocația pentru a percepe detalii din mediul înconjurător, atât în mod pasiv, cât și activ, folosind clicuri. Deși persoanele văzătoare își folosesc vederea pentru a se orienta în mediul înconjurător, studiile au arătat că și acestea pot învăța să folosească ecolocația prin antrenament.

Resurse suplimentare:

• Pentru o animație video utilă despre utilizarea sonarului, consultați această resursă NOAA: Ce este sonarul?
• Pentru povestea unui orb care folosește ecolocația pentru a naviga, urmăriți acest scurt reportaj de la CNN.

Cântecul balenei cu cocoașă

Balenele cu cocoașă sunt renumite pentru cântecul lor complex (Fig. 9). Doar masculii cântă, iar cântecul se aude cel mai des în timpul sezonului de împerechere, dar cântecul poate fi auzit și în zonele de reproducere și în zonele de hrănire. Cântărețul este de obicei singur, într-o poziție cu capul în jos și coada în sus. În cazul în care cântărețul urmărește o pereche de vaci și viței, el este numit escortă. Atunci când o altă balenă se alătură cântecului, se numește „joiner”. Balenele cu cocoașă nu au corzi vocale. Ele produc sunete împingând aerul prin tuburile și camerele din sistemul lor respirator. Cercetătorii de balene studiază modelele de pe spectrograme pentru a afla de ce cântă balenele și cum reacționează acestea la alte balene din jurul lor. Există ipoteze cu privire la motivul pentru care balenele cântă, dar cercetătorii nu cunosc motivul absolut. Se crede că masculii cântă ca o modalitate de a-și comunica locația altor masculi, de a atrage femelele, de a naviga, de a găsi hrană și de a comunica între ei.

Poluarea fonică

Cercetătorii studiază, de asemenea, cântecele balenelor pentru a afla cum poluarea fonică provocată de oameni poate afecta comportamentul balenelor. Cunoștințele noastre despre biologia mamiferelor marine sunt în continuă creștere, deși se cunosc foarte puține lucruri despre capacitățile auditive ale cetaceelor. Cercetările actuale din cadrul Programului de cercetare a mamiferelor marine de la Institutul de Biologie Marină din Hawaii încearcă să caracterizeze gamele de frecvențe auditive ale acestor animale pentru a înțelege mai bine modul în care poluarea fonică subacvatică antropogenă le-ar putea afecta. Motoarele navelor, sonarele militare și exploziile folosite de companiile petroliere și de construcții produc sunete puternice sub apă care pot provoca schimbări în comportamentul balenelor (Fig. 10). Efectele fizice ale poluării fonice intense pot include hemoragia creierului, a plămânilor, a urechii interne și a ochilor, cauzând o afectare severă a comunicării acustice și a altor comportamente esențiale.

Mai jos este prezentată o listă a surselor de poluare fonică subacvatică antropogenă despre care se crede că ar putea fi dăunătoare pentru mamiferele marine, cauzând oricare, sau toate daunele fizice descrise anterior.

Tipuri de poluare sonoră	Descriere
Sonar activ de joasă frecvență (LFAS)	Acest tip de sonar de înaltă intensitate a fost conceput de armată pentru a urmări și detecta submarinele și alte mașini secrete care operează sub apă. Intensitatea acestui sonar se situează în intervalul 180-240 decibeli. Aceasta este echivalentă, în aer, cu o distanță de 7 metri (20 de picioare) față de o rachetă la decolare. Un procent mare de carcase de mamifere marine colectate de pe plaje eșuate prezintă semne de deteriorare a auzului, ceea ce demonstrează că multe dintre mamiferele care eșuează pot face acest lucru ca răspuns la deteriorarea auzului. Multe eșuări în masă înregistrate au avut loc în timpul testelor navale cu LFAS.
Pistoale cu aer comprimat	Utilizate pentru explorarea și monitorizarea subacvatică a rezervelor de petrol, precum și pentru cercetări geofizice, și funcționează adesea pentru perioade lungi de timp, producând rafale frecvente. Spermatozoizii și balenele albastre care se aflau la o distanță de până la 370 de kilometri (230 de mile) de tunul cu aer comprimat ar fi încetat să mai vocalizeze timp de până la 36 de ore ca răspuns la zgomot. Au fost, de asemenea, documentate eșuări în imediata apropiere a acestor aparate.
Transportul naval	Navele de marfă produc zgomote constante de frecvență joasă de la elicele lor, care se încadrează în aceeași gamă de frecvențe pe care multe balene le folosesc pentru a comunica pe distanțe lungi. Efectele zgomotului produs de transportul maritim sunt greu de cuantificat, deoarece navele de transport maritim sunt foarte frecvente în oceanele lumii. Cu toate acestea, unii oameni de știință sunt îngrijorați de faptul că interferențele cauzate de zgomotul de navigație ar putea avea efecte la scară largă la nivelul populației în ceea ce privește capacitatea indivizilor de a comunica între ei pe distanțe lungi.