Ecolocação em Cetáceos

Apresentação em tema: "Ecolocação em Cetáceos"— Transcrição da apresentação:

1 Ecolocação em Cetáceos
Lauana Lemos Lilian Areal Marcela Marega Imamura Mariane Ferrarini Andrade Marina Carmona Hernandes

2 INTRODUÇÃO Ordem Cetacea 1. Subordem Archaeoceti 2. Subordem Mysticeti 3. Subordem Odontoceti 2. Baleia Jubarte Fonte: 1. Pakicetus Fonte: 3. Golfinho rotador Fonte:

3 INTRODUÇÃO 1.Morfologia externa
Fonte:

4 2. Características gerais
INTRODUÇÃO 2. Características gerais Temperatura constante – 37°C Alimentação: peixes, crustáceos (camarões, Krill) e alguns vertebrados Órgãos reprodutores retraídos no interior do corpo Fêmeas com 2 sulcos ventrais- mamilos Gestação meses e amamentação de 6 meses-2 anos

5 INTRODUÇÃO Ausência de pêlos na maioria do indivíduos e presença de folículos pilosos em fetos Distribuição em quase todos os oceanos Migrações para alimentação e reprodução Em geral são sociáveis e vivem em grupos Fonte:

6 INTRODUÇÃO 3. Sentidos Audição Visão Toque
Paladar e olfato- menos desenvolvidos Capacidade de orientação através do campo magnético Ecolocalização / Biosonar: Envolve a emissão de ondas ultra-sônicas pelo animal , com foco através do melão, que atua como uma lente de aumento e concentra as ondas em um feixe único de som focado para frente;

7 ECOLOCAÇÃO INTRODUÇÃO
Sinais de objetos  recebidos na mandíbula  transmitidos ao ouvido médio e cérebro  processado e interpretado Relatado tamanho, forma, características, movimentos e distância de objetos (percepção tridimensional) Permite localizar, perseguir e capturar presas mesmo na completa escuridão

8 INTRODUÇÃO Ex: Morcego e Cetáceos Análise ou cronometragem do tempo gasto para as ondas serem emitidas, refletirem no alvo e voltarem à fonte sobre a forma de eco. A ecolocalização, também chamada de “biosonar”, é uma capacidade natural, encontrada em golfinhos e morcegos, que detectam a posição e/ou distância de objectos ou animais através de emissão de ondas ultra-sónicas, no ar ou na água, e análise ou cronometragem do tempo gasto para essas ondas serem emitidas, reflectirem no alvo e voltarem à fonte sobre a forma de eco. Fonte:

9 “Ecolocalização artificial”
INTRODUÇÃO “Ecolocalização artificial” Radar, Sonar e Aparelhos de Ultra-sonografia A partir do estudo da mesma, os seres humanos desenvolveram a “ecolocalização artificial”, com o advento do radar, sonar e aparelhos de ultra-sonografia. Fonte:

10 Prováveis habilidades de Ecolocalização em outros mamíferos
Baleias (Baleen Whales) Focas (Leptonychotes weddellii) Roedor - Blarina brevicauda Fonte: Fonte: Leopardo marinho (Hydrurga leptonyx) Roedores Insetívoros Fonte: Fonte:

11 ONDA Pulso energético que se propaga através do espaço ou através de um meio (líquido, sólido ou gasoso). Não transporta matéria. Há, entretanto, oscilações sempre associadas ao meio de propagação. podem ser longitudinais ou transversais Alta frequencia X Baixa frequencia Cliques são gerados quando uma estrutura logo abaixo da bolha conhecida como "boca do macaco" cheira juntos. Que gera uma onda esférica que irradia se transforma em uma onda plana direcional para a frente centrando-se à medida que passa através de um "melão" gordura - uma lente acústica. Então, o de som - muito alta-frequência para um ser humano para ouvir - dispara na frente da baleia, e se ela atinge alimentos, como uma lula, uma parte é refletida. A reflexão viaja pela as orelhas da baleia, através da sua mandíbula. Mas o exame sugeriu uma rota mais importante é sob o osso. Sacos de ar são perfeitos espelhos acústicos Ted Cranford Topo da cabeça para a transmissão, parte inferior da cabeça para o recebimento, um sistema puro. A parte de recepção de som parece ser muito complexo, envolvendo corpos gordos que o foco som e sacos de ar que refletem isso. "As baleias precisam ser capazes de isolar os ouvidos uns dos outros, a fim de manter o seu senso de direção, e uma das melhores maneiras de fazer isso é através de sacos de ar." O uso de sacos de ar é quase incrível quando você pensa que as baleias são mergulho tão profundo como 2 km (1,2 milhas), onde a pressão equivale a 20 megapascals (cerca de 200 atmosferas). "Colapso dos pulmões como mergulho, um mecanismo de defesa contra os danos da enorme disparidade de fora de água de pressão e pressão do ar dentro; mas de alguma forma os sacos de ar canalizam o som, o que parece ser a chave para as baleias” Fonte: site Só Fisica Fonte: site Só Fisica

12 ONDA ondas sonoras são longitudinais
pressão, densidade do meio, temperatura e mobilidade das partículas Reflexão do eco Sonar

13 A maior densidade da água, comparada com o ar, faz com que os sons sejam transmitidos por distâncias maiores neste meio. Os cetáceos e pinípedes produzem uma grande variedade de sons, tanto dentro como fora d’água, que servem para comunicação,ecolocalização e captura de presas. A maioria dos sons aéreos produzidos pelos pinípedes são gerados na laringe. As lontras produzem vocalizações de baixas intensidade e freqüência, similares às dos pinípedes. Os sirênios produzem sons modulados de baixa freqüência (“assobios”), possivelmente se originando na região frontal da cabeça, similar às baleias. Estas últimas, apesar de possuírem uma laringe não apresentam cordas vocais, e se supõe que a produção dos sons seja feita nos seios cranianos.

14 ONDA A velocidade de difusão do som é cinco vezes mais rápida na água do que no ar - Cetáceos e provavelmente Pinípedes produzem uma grande variedade de sons A maior densidade da água, comparada com o ar, faz com que os sons sejam transmitidos por distâncias maiores neste meio. Os cetáceos e pinípedes produzem uma grande variedade de sons, tanto dentro como fora d’água, que servem para comunicação,ecolocalização e captura de presas. A maioria dos sons aéreos produzidos pelos pinípedes são gerados na laringe. As lontras produzem vocalizações de baixas intensidade e freqüência, similares às dos pinípedes. Os sirênios produzem sons modulados de baixa freqüência (“assobios”), possivelmente se originando na região frontal da cabeça, similar às baleias. Estas últimas, apesar de possuírem uma laringe não apresentam cordas vocais, e se supõe que a produção dos sons seja feita nos seios cranianos. Fonte: google imagens Fonte: google imagens

15 ONDA – ULTRA SOM -divisões acústicas funcionais
Os sinais mais consistentes de odontocetos são usados ​​na ecolocalização. Com base no pico de espectros, existem dois grupos odontocetos ultra-sônica (Ketten 1984): Tipo I: pico de espectros acima de 100 kHz Tipo II: pico de espectros abaixo de 80 kHz *Tipo M: adaptados aos infrassons Baleias: - gemidos(200Hz) - chamadas (1KHz) - Canções Fonte: Blog baleia franca Fonte:

16 Exemplo: Pseudorca crassidens – falsa baleia assassina produz picos bimodais de frequência entre 70 kHz Sinais usados por golfinhos na ecolocação de objetos imersos têm formado uma série de curtos pulsos (clicks) de frequência Fonte:

17 Orelha Externa Pavilhão auricular perdido ou vestigial
Canais auditivos presentes mas com função discutida Em odontocetos: canal externo conectado com restos celulares e cerume  sem conexão observável com a membrana timpânica ou ossos temporais Meato acústico externo ocluído Mysticeti  cerume Odontoceti  epitélio

18 Orelha Média Ossículos altamente mineralizados
Articulação ossicular em ângulo reto  aumenta rigidez Plexo venoso da mucosa bem desenvolvido  equaliza a pressão na cavidade timpânica no mergulho Região timpânica não participa da formação do crânio  melhor detecção direcional Fonte: google imagens

19 Orelha Interna Sistema vestibular reduzido Equilíbrio
Canais semicirculares menores que a cóclea Cóclea com 3½ ; Giro basal mais largo Lâmina espiral desenvolvida e membrana basilar delgada Transmissão através do tecido adiposo da mandíbula 2000 a 4000 células/mm no gânglio espiral (Corti) 3 vezes mais neurônios Equilíbrio Importância da audição

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21 Baleias Os odontocetos possuem o mais complexo sistema de produção e recepção de sons dos mamíferos marinhos Não apresentam cordas vocais, e se supõe que a produção dos sons seja feita nos seios cranianos.

22 Órgãos envolvidos na ecolocalização em cetáceos

23 O Fenômeno da Ecolocação
Emissão de ondas ultra-sônicas (150kHz) Detectar a forma, a distância e tempo emissão de ondas ultra-sônicas, no ar ou na água kHz, sob a forma de “clicks” ou estalidos detectam a posição e/ou distância de objetos ou animais análise ou cronometragem do tempo gasto – eco

24 Órgãos envolvidos na Ecolocação

25 Ambiente: pulsos e assobios
Emissão de sons Sacos nasais Espermatocele - Melão Ambiente: pulsos e assobios sons são gerados pelo ar inspirado e expirado através de um órgão existente no alto da cabeça, os sacos nasais ou aéreos melão - testa globosa dos golfinhos, e é formado por lipídeos de baixa densidade, servindo como uma lente acústica para formar um feixe acústico focalizado – ESPERMATÓCITO Som é liberado para o ambiente Eles emitem dois tipos de sons: pulsos (cliques) com duração de 0,001 a 0,1 s em freqüências de 100 a 200 kHz, usados para ecolocação e assobios com duração de 0,5 s em freqüências de 4 a 20 kHz, audíveis a quilômetros e usados para comunicação com os demais indivíduos da espécie. Pulsos (cliques) – 0,001 a 0,1 s em freqüências de 100 a 200 kHz. Assobios com duração de 0,5 s em freqüências de 4 a 20 kHz.

26 Corpo gorduroso mandibular
Recepção dos Sons Corpo gorduroso mandibular Janela Acústica Bula Timpânica janela acústica localizada nas mandíbulas, onde o osso é excepcionalmente fino. Esta área é preenchida por um corpo gorduroso (líquido à temperatura do corpo) que se liga diretamente aos ossos do ouvido médio, o complexo timpâno-periótico. Quando o som atinge um objeto ou presa, parte é refletida de volta na forma de eco e é captado por um grande órgão adiposo ou tecido especial no seu maxilar inferior ou mandíbula, sendo os sons transmitidos ao ouvido interno ou médio e daí para o cérebro. Grande parte do cérebro está envolvida no processamento e na interpretação dessas informações acústicas geradas pela ecolocalização.

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28 Funcionamento – ECO Assim que o eco é recebido, o golfinho gera outro estalido. Quanto mais perto está do objeto que examina, mais rápido é o eco e com mais freqüência os estalidos são emitidos. O lapso temporal entre os estalidos permite ao golfinho identificar a distância que o separa do objeto ou presa em movimento. Pela continuidade deste processo, o golfinho consegue seguí-los, sendo capaz de o fazer num ambiente com ruídos, de assobiar e ecoar ao mesmo tempo e pode ecoar diferentes objetos simultaneamente.A ecolocalização dos golfinhos, além de permitir saber a distancia do objeto e se o mesmo está em movimento ou não, permite saber a textura, a densidade e o tamanho do objeto ou presa. O lapso temporal entre os estalidos permite ao golfinho identificar a distância que o separa do objeto ou presa em movimento. Também permite saber a textura, a densidade e o tamanho do objeto ou presa.

29 Diferenças entre as Ordens
Odontocetos - a cavidade do tímpano está isolado acusticamente do resto do crânio, de forma que cada ouvido possa detectar sons independentemente, determinando com isto a direção de onde provém. Misticetos - possuem abertura auditiva externa (um canal em forma de S), fechada por um tampão de cera.

30 Genes Prestina - uma proteína motora expressa em células ciliadas externas (CCE) de mamíferos que confere sensibilidade e seletividade a sons de alta frequência no sistema auditivo de mamíferos. Existem genes associados com a ecolocalização. Um deles é o que codifica a prestina, uma proteína motora expressa em células ciliadas externas (CCE) de mamíferos que confere sensibilidade e seletividade à sons de alta freqüência no sistema auditivo de mamíferos. A seqüencia dessa proteína parece ter convergido com a do gene homólogo em morcegos, tendo se tornado ainda mais semelhante através da ação da seleção natural.

31 Outros animais BACALHAU ANCHOVA ARENQUE
A maioria dos peixes é incapaz de ouvir ultra-som e, portanto, de se esquivar dos cetáceos predadores (baleias, botos e golfinhos). As exceções são o bacalhau (Gadus morrhua), capaz de detectar ultra-som ao redor de 38 kHz, e peixes clupeiformes (arenque, anchova e sável). Os mamíferos são os vertebrados com sistema auditivo mais desenvolvido e complexo, os únicos com excelente audição de altas freqüências. Aparentemente essa habilidade surgiu pela necessidade de praticar predação noturna ou em águas turvas. ANCHOVA ARENQUE

32 Estudo realizado com um macho de Phocoena phocoena (Toninha)
Aquatic Mammals 2002, 28.3, 275–284 Characteristics of echolocation signals used by a harbour porpoise (Phocoena phocoena) in a target detection experiment Jonas Teilmann1,5, Lee A. Miller1, Tim Kirketerp1, Ronald A. Kastelein2, Peter T. Madsen3, Bjarke K. Nielsen3 and Whitlow W. L. Au4 Estudo realizado com um macho de Phocoena phocoena (Toninha) Local- Harderwijk Marine Mammal Park and Waterland Neeltje Jans, Holanda Objetivo- Investigar a capacidade dos botos de detectar quantitativamente os alvos em intervalos diferentes e descrever os sinais usados para estas tarefa.

33 - Emitem cliques de alta e baixa frequência para orientação e captura de presas
- 16KHz-128KHz e cerca de 157dB - Intervalo de cliques varia entre 20-59ms

34 Configuração e procedimento experimental
- Utilização de um cerco de isolamento entre o animal e treinador - Monitoramento do animal por uma câmera - Repetições com objetos e em outras não - Detecção do objeto- procura de uma recompensa com treinador - Não detecção- permanecia por 6 segundos em um aro e depois recebia recompensa

35 Gravações Acústicas Esfera grande (7,62cm de diâmetro) e esfera pequena (5,08cm) Diferentes distâncias 12,14,16, 18 e 20 metros Medindo os intervalos de tempo entre os cliques, o número de cliques e a energia destes Resultados: Detecção da esfera grande em todas as repetições ( decaindo >16 metros) Detectou a pequena esfera nas repetições de 12 e 14m Menos cliques para avaliar a grande esfera

36 Intervalo entre os cliques manteve uma média em todas as sessões-60ms
Sinais menos intensos foram utilizados para avaliar a esfera grande Diferença significativa entre a energia de cliques usados para a pequena esfera e quando nenhum alvo estava presente, independente da distância Pré-clique- mecanismo de som produzido pelo animal e não um reflexo do ambiente

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38 REFERÊNCIAS Akamatsu T. et. al. Comparison of echolocation behaviour between coastal and riverine porpoises. Japan, 2006. Ketten, d. r. Structure And Function In Whale Ears, Bioacoustics The International Joum.al ofAnimal Sound and its Recordi,'C, 1997, Vol. 8, pp Philips J. D., et. al. Echolocation in the Risso´s Dolphin, Grampus griseus: A preliminary report Robles, J. C. R. Ballenas, Delfines y otros Cetáceos de Peru – Uma Fuente de Información. Perú, nov Rimskaya-Korsakova L. K. and Dubrovsky N. A. Dolphins’ Echolocation Strategy of Target Identification: Is It Determined by the Peripheral Auditory Encoding? . Andreev Acoustics Institute, Russian Academy of Sciences,ul. Russia, 2005. TEILMANN, J. et. al. Characteristics of echolocation signals used by a harbour porpoise (Phocoena phocoena) in a target detection experiment, Aquatic Mammals 2002, 28.3, 275–284 ThOMAS,J.A. et. al. Echolocation in bats and dolphins, Chicago, 2004 Whitlow, W. L. AU. A Comparision of the Sonar Capabilities of Bats and Dolphins

39 OBRIGADA!