Supersimturile animalelor - Ecolocatia

Ecolocatia este abilitatea prin care anumite specii de animale pot detecta prezenta obstacolelor din fata lor, chiar daca nu le vad. Animalele emit sunete si asculta ecoul acestora, fiind astfel capabile sa gaseasca parada, sa ocoleasca obstacole si sa navigheze fara a folosi vederea. Patru specii de animele folosesc ecolocatia: cetaceele (delfinii si balenele), liliecii, unele pasari si o specie de mamifere mici, asemanatoare cartitei. Acest simt este deosebit de util in special noaptea sau in spatii intunecate, cum ar fi pesteri, medii subterane, in adancurile marii sau in apele maloase, cu vizibilitate redusa.

Modalitatea de actiune a ecolocatiei

Animalele emit sunete de diferite frecvente care pot fi masurate in herti. Sunetele sunt vibratii care calatoresc prin aer, apa, sau obiecte solide. Tonalitati mai inalte decat limita auzului uman, de obicei peste 20.000 hertzi, sunt denumite ultrasunete. Cand un sunet se loveste de un obiect, sunetul se reflecta. Sunetul reflectat se numeste ecou. Prin interpretarea corecta a ecourilor, animalele pot sa determine distanta pana la un anumit obiect, dimensiunea, daca acesta se indeparteaza sau se apropie. Intervalul de timp dintre momentul in care sunetul este emis si intoarcerea lui sub forma unui ecou indica distanta pana la acel obiect (ecoului ii trebuie mai mult timp pentru a se intoarce atunci cand obiectele se afla la distante mai mari). Intensitate ecoului este determinata de dimensiunile obiectului, de distanta, si de textura acestuia. Ecourile unui obiect apropiat sunt compresate, reintorcandu-se cu o frecventa mai mare decat la aceea la care au fost emise (efectul Doppler). Pentru un obiect care se indeparteaza, efectul este invers.

Ecolocatia la diferite specii de animale

Un argument important pentru a sustine ca delfinii sunt fiinte extrem de inteligente este modul lor de a comunica. S-a constatat ca aceste animale folosesc in comunicare aproximativ 14 mii de semnale, in timp ce oamenii, in convorbirile lor zilnice, se limiteaza doar la o mie de cuvinte. Mai mult decat atat, un singur semnal al delfinilor cuprinde mult mai multe semnificatii decat un simplu cuvant. Delfinii sunt capabili sa emita o gama larga de sunete, de la fluierat, modalitatea lor principala de comunicare, la clicuri, zgomote scurte, folosite in principal pentru ecolocatie. Ecolocatia este mai bine cunoscuta sub numele de "sonarul delfinilor". Acest "instrument" le permite sa localizeze obiecte sau organisme vii aflate la sute de metri distanta, cu un remarcabil succes. Sistemul senzorial de ecolocatie al delfinilor este fascinant prin complexitate, dar ramane in continuare un mister pentru stiinta moderna. Fiecare delfin adopta o "semnatura", un sunet aparte care-l caracterizeaza doar pe el, astfel incat sa se poata recunoaste unul pe celalalt. Ca sa "vada" bine tot ce e in jurul lor in apa, delfinii folosesc ecolocatia care functioneaza la o frecventa similara cu cea a unui ecograf. Delfinii scot niste pocnituri, iar "imaginile pe care le primesc ii ajuta" sa localizeze hrana si alte lucruri ce prezinta interes pentru ei - inclusiv noi, oameni. Delfinii comunica intre ei prin fluieraturi de tonalitate inalta, transmite la frecvente de 10 ori mai mari si de 4,5 ori mai rapide decat in vorbirea umana. In loc sa foloseasca ceea ce noi numim un limbaj, delfinii par sa creeze "imagini sonore".

Delfinii si anumite specii de balene emit suntete cu o frecventa mai mare, de la nivelele scazute folosite in vorbirea umana (ca. 250 hertzi) la ultrasunte (ca. 220.000) care sunt cu mult peste limita auzului uman. Emiteri scurte si puternice de sunete au cel mai bun rezultat. Sunetele sunt pulsate, lasand cate o mica pauza intre ele, moment in care animalele asculta eventualele ecouri. Atunci cand pradatorii se apropie de prada, sunetele emise cresc de la 1 la 5 impulsuri pe secunda pana la maximum 200 la lilieci si 500 la balena ucigasa. Pentru a nu surzi in timp ce sunetul este produs, pradatorul foloseste muschi pentru a imoboliza oasele mici ce transmit sunetul in interiorul urechii.

Sunetele cu ecou ale balenelor cu dinti, produse in canalele nazale, sunt directionate printr-un corp (melon) din parte frontala a capului. Ecourile sunt receptionate prin falca de jos si trec prin sinusurile urechii interioare. In momentul in care se apropie de prada, balenele ucigase pot emite sunete suficient de puternice pentru a ameti prada. Studiile efectuate demonstreaza ca balenele pot face diferenta intre anumite tipuri de peste utilizand aceasta abilitate.

Majoritatea liliecilor isi folosesc laringele pentru a produce ultrasunete cuprinse intre 20.000 si 120.000 de hertzi. Liliecii emit sunete, care pot fi percepute de om, cu ajutorul limbii. Aceste sunete se lovesc de peretii pesterilor si ii ajuta astfel sa navigheze. Unii lilieci folosesc structuri avansate ale nasului pentru a amplifica si a focaliza sunetele. Viteza de capturare a liliecilor este uimitoare: in mod normal, in mai putin de o secunda prada este detectata si capturata. Acest simt este atat de eficient incat liliecii pot evita firele foarte subtiri de tensiune in timp ce zboara cu viteza mare.

Moliile folosesc o serie de strategii pentru a se apara de lilieci. Unele au aripile acoperite intr-un fel de solzi care retin ecoul. Moliile tigru emit aceleasi sunete cu limba asemenea liliecilor pentru a se confunda cu ei. Multe molii au receptori de sunet care le alerteaza de apropierea unui liliac si atunci ele incearca sa scape.

Potrivit unui studiu efectuat in colaborare de Universitatea din Tuebingen si Universitatea de Stiinte Aplicate din Konstanz, ambele din Germania, ecolocatia este folosita de lilieci pentru mai mult decat simpla cunoastere si orientare spatiala. Liliecii recunosc vocile individuale ale altor semeni si folosesc caracteristicile altor lilieci pentru a se recunoaste intre ei.  Cercetatorii au testat mai intai abilitatea a patru lilieci de a distinge semnalele ecolocative ale altor lilieci. Dupa ce s-a observat ca liliecii au invatat sa distinga vocile altor indivizi, oamenii de stiinta au programat un model computerizat care sa imite comportamentul recognitiv al liliecilor. Analizele asupra respectivului model au sugerat ca distributia energiei spectrale din semnale contine informatie individual-specifica ce permite unui liliac sa-si recunoasca un "prieten". Animalele trebuie sa se recunoasca intre ele pentru a socializa. Semnalele de comunicare vocala ajuta in recunoasterea indivizilor, in special in cazul speciilor nocturne, cum este cazul liliecilor. Nu se cunoaste exact cum sunt realizate anumite procese, cum ar fi cel prin care liliecii raman intr-un singur grup cand zboara la viteze mari prin intuneric, sau cum sunt evitate interferentele intre semnalele ecolocatiei. Descoperirea ca liliecii se recunosc intre ei prin ecolocatie ar putea duce la descoperirea multor altor lucruri nebanuite inca despre viata animala.

Utilizarea principiului ecolocatiei de catre oameni

Psihologul italian Spallanzani Lazzaro in secolul al XVIII-lea a fost primul care a observat ca liliecii cu ochii acoperiti puteau sa ocoleasca obstacolele cand zburau, in timp ce acei cu urechile astupate nu puteau. Nu a putut da nici o explicatie.  In anul 1938, omul de stiinta american Donald Griffin, folosind microfoane sensibile la ultrasunete, a descoperit ca liliecii folosesc ultrasunete pentru ecou.

Oamenii folosesc principiul ecoului la sonar, tehnologie ce monitorizeaza ecourile de sub apa. Fiind initial gandite pentru detectarea icebergurilor, sonarul a fost adaptat pentru detectarea submarinelor in primul razboi mondial (1914-1918). De atunci, a fost folosit pentru detectarea de sunete la adancime, a pestilor si la cartografierea oceanelor.

Odata cu aparitia computerelor, scanarea cu ultrasunete a devenit posibila. In aceasta tehnologie medicala, ultrasunetele sunt trimise in corp, iar valurile care reflecta organele interne sunt transformate in imagini detaliate de catre un computer.