Bioacústica - Bioacoustics

Os sonogramas do rouxinol Tordo ( Luscinia luscinia ) e do rouxinol comum ( Luscinia megarhynchos ) cantando ajudam a distinguir definitivamente essas duas espécies pela voz.

Bioacústica é uma ciência interdisciplinar que combina biologia e acústica . Normalmente, refere-se à investigação da produção, dispersão e recepção do som em animais (incluindo humanos ). Isso envolve bases neurofisiológicas e anatômicas da produção e detecção de som, e a relação dos sinais acústicos com o meio através do qual eles se dispersam. Os resultados fornecem pistas sobre a evolução dos mecanismos acústicos e, a partir disso, a evolução dos animais que os utilizam.

Em acústica subaquática e de pesca, o termo também é usado para significar o efeito de plantas e animais no som propagado debaixo d'água, geralmente em referência ao uso de tecnologia de sonar para estimativa de biomassa . O estudo das vibrações transmitidas pelo substrato usadas por animais é considerado por alguns um campo distinto chamado biotremologia .

História

Por muito tempo, os humanos empregaram sons de animais para reconhecê-los e encontrá-los. A bioacústica como disciplina científica foi estabelecida pelo biólogo esloveno Ivan Regen, que começou a estudar sistematicamente os sons dos insetos . Em 1925, ele usou um dispositivo estridulador especial para tocar em um dueto com um inseto. Mais tarde, ele colocou um grilo masculino atrás de um microfone e grilos femininos na frente de um alto-falante. As fêmeas não se moviam em direção ao macho, mas em direção ao alto-falante. A contribuição mais importante de Regen para o campo, além da constatação de que os insetos também detectam sons transportados pelo ar, foi a descoberta da função do órgão do tímpano .

Dispositivos eletromecânicos relativamente rudes disponíveis na época (como fonógrafos ) permitiam apenas uma avaliação rudimentar das propriedades do sinal. Medições mais precisas foram possibilitadas na segunda metade do século 20 por meio dos avanços na eletrônica e da utilização de dispositivos como osciloscópios e gravadores digitais.

Os avanços mais recentes na bioacústica dizem respeito às relações entre os animais e seu ambiente acústico e ao impacto do ruído antrópico . Recentemente, técnicas bioacústicas foram propostas como um método não destrutivo para estimar a biodiversidade de uma área.

Métodos

Hidrofone

Ouvir ainda é um dos principais métodos usados ​​na pesquisa bioacústica. Pouco se sabe sobre os processos neurofisiológicos que desempenham um papel na produção, detecção e interpretação de sons em animais, portanto, o comportamento animal e os próprios sinais são usados ​​para obter uma compreensão desses processos.

Sinais acústicos

Espectrograma (acima) e oscilograma (abaixo) da baleia corcunda chamadas 's

Um observador experiente pode usar sons de animais para reconhecer uma espécie de animal "cantante" , sua localização e condição na natureza. A investigação de sons de animais também inclui a gravação de sinais com equipamento eletrônico de gravação. Devido à ampla gama de propriedades de sinal e mídia através dos quais eles se propagam, pode ser necessário equipamento especializado em vez do microfone usual , como um hidrofone (para sons subaquáticos), detectores de ultrassom ( sons de frequência muito alta ) ou infra-som (muito baixo - sons de frequência) ou um vibrômetro a laser (sinais vibracionais transmitidos pelo substrato). Os computadores são usados ​​para armazenar e analisar os sons gravados. Um software de edição de som especializado é usado para descrever e classificar os sinais de acordo com sua intensidade , frequência , duração e outros parâmetros.

As coleções de sons de animais, administradas por museus de história natural e outras instituições, são uma ferramenta importante para a investigação sistemática de sinais. Muitos métodos automatizados eficazes envolvendo processamento de sinal, mineração de dados e técnicas de aprendizado de máquina foram desenvolvidos para detectar e classificar os sinais bioacústicos.

Produção, detecção e uso de som em animais

Cientistas da área de bioacústica estão interessados ​​em anatomia e neurofisiologia de órgãos envolvidos na produção e detecção de som, incluindo sua forma, ação muscular e atividade das redes neuronais envolvidas. De especial interesse é a codificação de sinais com potenciais de ação no último.

Mas, uma vez que os métodos usados ​​para pesquisa neurofisiológica ainda são bastante complexos e a compreensão dos processos relevantes é incompleta, métodos mais triviais também são usados. Especialmente útil é a observação de respostas comportamentais a sinais acústicos. Uma dessas respostas é a fonotaxia - movimento direcional em direção à fonte do sinal. Ao observar a resposta a sinais bem definidos em um ambiente controlado, podemos obter informações sobre a função do sinal, sensibilidade do aparelho auditivo, capacidade de filtragem de ruído , etc.

Estimativa de biomassa

A estimativa de biomassa é um método de detecção e quantificação de peixes e outros organismos marinhos usando tecnologia de sonar . Conforme o pulso sonoro viaja pela água, ele encontra objetos de densidade diferente do meio circundante, como peixes, que refletem o som de volta para a fonte sonora. Esses ecos fornecem informações sobre o tamanho, localização e abundância dos peixes . Os componentes básicos da função de hardware do ecobatímetro científico são transmitir o som, receber, filtrar e amplificar, registrar e analisar os ecos. Embora existam muitos fabricantes de "localizadores de peixes" comercialmente disponíveis, a análise quantitativa requer que as medições sejam feitas com equipamento de ecobatímetro calibrado , com altas taxas de sinal-ruído .

Sons de animais

Os sons usados ​​por animais que se enquadram no escopo da bioacústica incluem uma ampla gama de frequências e meios, e muitas vezes não são " sons " no sentido estrito da palavra (ou seja, ondas de compressão que se propagam pelo ar e são detectáveis ​​pelo ouvido humano ) . Os grilos Katydid , por exemplo, se comunicam por sons com frequências superiores a 100 kHz , bem na faixa do ultrassom. Mais baixos, mas ainda no ultrassom, são os sons usados ​​pelos morcegos para a ecolocalização . Um verme marinho segmentado Leocratides kimuraorum produz um dos sons de estalo mais altos do oceano a 157 dB, frequências de 1-100 kHz, semelhante ao dos camarões . Do outro lado do espectro de frequência estão as vibrações de baixa frequência, muitas vezes não detectadas pelos órgãos auditivos , mas com outros órgãos dos sentidos menos especializados. Os exemplos incluem vibrações de solo produzidas por elefantes cujo componente de frequência principal é em torno de 15 Hz, e vibrações de substrato de frequência baixa a média usadas pela maioria das ordens de insetos . Muitos sons de animais, no entanto, se enquadram na faixa de frequência detectável por um ouvido humano, entre 20 e 20.000 Hz. Os mecanismos de produção e detecção de som são tão diversos quanto os próprios sinais.

Sons de plantas

Em uma série de artigos em periódicos científicos publicados entre 2013 e 2016, a Dra. Monica Gagliano, da University of Western Australia, estendeu a ciência para incluir a bioacústica de plantas .

Veja também

Referências

Leitura adicional

links externos