Ecolocația, sau sonarul biologic, este un instrument auditiv unic utilizat de o serie de specii animale. Prin emiterea unui impuls sonor de înaltă frecvență și ascultarea locului unde sunetul se reflectă (sau „ecouri”), un animal care folosește ecolocația poate identifica obiecte și naviga în mediul său chiar și fără să poată vedea.
Fie că se hrănesc sub acoperirea nopții sau înoată prin ape tulburi, capacitatea de a localiza obiecte și de a-și cartografia mediul în mod natural, fără a se baza pe vederea convențională, este o abilitate valoroasă pentru următoarele animale care folosesc ecolocația.
Lilieci
Peste 90% dintre speciile de lilieci se crede că folosesc ecolocația ca instrument esențial pentru capturarea insectelor zburătoare și cartografierea mediului lor. Acestea produc unde sonore sub formă de ciripit și apeluri la frecvențe de obicei peste auzul uman. Liliacul emite ciripituri la modele de frecvență variabile care se reflectă de obiectele din mediu diferit, în funcție de dimensiunea, forma și distanța obiectului. Urechile lor sunt special construite pentru a recunoaște propriile apeluri atunci când acestea se reflectă înapoi, ceva ce oamenii de știință cred că a evoluat de la strămoșul comun al liliecilor, care avea ochi prea mici pentru vânătoarea de succes pe timp de noapte, dar a dezvoltat un design al creierului auditiv pentru a compensa acest lucru.
În timp ce o conversație umană normală se măsoară în jur de 60 de decibeli de presiune sonoră, iar concertele rock zgomotoase variază în jur de 115-120 de decibeli (toleranța umană medie este de 120), liliecii depășesc frecvent această limită în timpul vânătorilor de seară. Anumite specii de lilieci bulldog, găsite în zonele tropicale din America Centrală și de Sud, au fost înregistrate depășind 140 de decibeli de presiune sonoră de la doar 10 centimetri de la gură, unul dintre cele mai ridicate niveluri raportate pentru orice animal aerian.
Balene
Apa, care este mai densă decât aerul și mai eficientă la transmiterea sunetului, oferă setarea perfectă pentru ecolocație. Balenele cu dinți folosesc o serie de clicuri și fluiere de înaltă frecvență care se reflectă de suprafețele din ocean, spunându-le ce este în jur și ce hrană este disponibilă pentru ele, chiar și în cele mai adânci oceane. Balenele de spermă produc clicuri în intervalul de frecvență de 10 Hz până la 30 kHz la intervale rapide între 0,5 și 2,0 secunde în timpul scufundărilor lor adânci (care pot depăși 1981 metri) în căutarea hranei. Pentru comparație, adultul uman mediu detectează sunete de până la 17 kHz.
Nu există dovezi că balenele cu fanon (acelea care folosesc plăci de fanon în gură pentru a filtra apa de mare și a prinde prada, cum ar fi cucoșii și balenele albastre) pot utiliza ecolocația. Balenele cu fanon produc și aud cele mai joase frecvențe sonore dintre mamifere, iar oamenii de știință cred că chiar și formele evolutive timpurii ale animalelor, de acum 34 de milioane de ani, puteau face același lucru.
Delfini
Delfinii folosesc metode de ecolocație similare cu balenele, producând clicuri scurte cu spectru larg, dar la frecvențe mult mai înalte. În timp ce folosesc în mod obișnuit frecvențe mai joase (sau „fluiere”) pentru comunicarea socială între indivizi sau grupuri, delfinii își folosesc clicurile cu pitch mai înalt în timpul ecolocației. În Bahamas, delfinul cu pete atlantice începe cu o frecvență joasă cuprinsă între 40 și 50 kHz pentru a comunica, dar emite un semnal de frecvență mult mai mare – între 100 și 130 kHz – în timpul ecolocației.
Deoarece delfinii pot vedea doar aproximativ 46 de metri în fața lor, ei sunt biologic pregătiți pentru ecolocație pentru a umple golurile. În afară de canalele urechii medii și interne, ei folosesc o parte specială a frunții numită pepene și receptori de sunet în oasele maxilare pentru a ajuta la recunoașterea acustică de la o distanță de aproape 805 metri.
Marsuini
Marsuinii, care sunt adesea confundați cu delfinii, au, de asemenea, o frecvență maximă înaltă de aproximativ 130 kHz. Preferând regiunile de coastă în comparație cu oceanul deschis, marsuinul de port are o lungime de undă a semnalului biosonar de înaltă frecvență de aproximativ 12 milimetri, ceea ce înseamnă că fasciculul sonor pe care îl proiectează în timpul ecolocației este suficient de îngust pentru a izola ecourile de la obiecte mult mai mici.
Oamenii de știință cred că marsuinii și-au evoluat abilitățile de ecolocație hiper-rafinate pentru a evita cei mai mari prădători ai lor: baleenele ucigașe. Un studiu asupra marsuinilor de port a constatat că, în timp, presiunea selectivă din cauza prădării de către balenele ucigașe ar fi putut stimula capacitatea animalului de a emite pitch-uri de frecvență mai înalte pentru a evita să devină pradă.
Păsări de petrol
Ecolocația la păsări este extrem de rară și oamenii de știință încă nu știu prea multe despre ea. Pasărea de petrol sud-americană, o pasăre nocturnă care se hrănește cu fructe și cuibărește în peșteri întunecate, este doar unul dintre cele două grupuri de păsări cu capacitatea de a utiliza ecolocația. Abilitățile de ecolocație ale păsării de petrol nu se compară cu cele ale unui liliac sau delfin, și este limitată la frecvențe mult mai scăzute care sunt adesea audibile pentru oameni (deși foarte puternice). În timp ce liliecii pot detecta ținte mici, cum ar fi insectele, ecolocația păsării de petrol nu funcționează pentru obiecte mai mici de 20 de centimetri.
Acestea își folosesc capacitatea rudimentară de ecolocație pentru a evita coliziunile cu alte păsări din colonia lor de cuibărit și pentru a evita obstacolele sau obstrucțiile atunci când își părăsesc peșterile noaptea pentru a se hrăni. Impulsurile scurte de sunete de clic de la pasăre se reflectă de obiecte și creează ecouri, ecourile mai puternice indicând obiecte mai mari, iar ecourile mai mici indicând obstrucții mai mici.
Swift-uri
Un tip de pasăre diurnă, insectivoră, găsită în întreaga regiune Indo-Pacific, swift-urile folosesc organele lor vocale specializate pentru a produce atât clicuri simple, cât și clicuri duble pentru ecolocație. Oamenii de știință cred că există cel puțin 16 specii de swift-uri care pot utiliza ecolocația, iar oamenii de știință speră că mai multe cercetări pot inspira aplicații practice în monitorizarea acustică pentru a ajuta la gestionarea populațiilor în scădere.
Clicurile swift-urilor sunt audibile pentru oameni, având o medie între 1 și 10 kHz, deși clicurile duble sunt atât de rapide încât sunt adesea percepute ca un singur sunet de către urechea umană. Clicurile duble sunt emise în aproximativ 75% din timp, iar fiecare pereche durează de obicei 1-8 milisecunde.
Șoareci dormiți
Datorită retinei sale pliate și a unui nerv optic subperformant, șoarecele pitic vietnamez este complet orb. Din cauza limitărilor sale vizuale, acest rozător maro minuscul a dezvoltat un sonar biologic care rivalizează cu experții în ecolocație precum liliecii și delfinii. Un studiu din 2016 din Integrative Zoology sugerează că strămoșul îndepărtat al șoarecelui a câștigat capacitatea de a utiliza ecolocația după ce și-a pierdut vederea. Studiul a măsurat, de asemenea, înregistrări de vocalizare cu ultrasunete în intervalul de frecvență de 50 până la 100 kHz, ceea ce este destul de impresionant pentru un rozător de dimensiunea unui buzunar.
Chițcani
Mamifere mici insectivore, cu boturi lungi și ascuțite și ochi mici, anumite specii de chițcani au fost găsite folosind vocalizări ciripitoare de înaltă frecvență pentru a-și localiza mediul înconjurător. Într-un studiu asupra chițcanilor cu dinți albi obișnuiți și mai mari, biologii din Germania și-au testat teoria conform căreia ecolocația chițcanilor este un instrument pe care animalele îl rezervă nu pentru comunicare, ci pentru navigarea în habitate obturate.
În timp ce chițcanii din studiu nu și-au schimbat apelurile ca răspuns la prezența altor chițcani, ei și-au crescut sunetele atunci când habitatele lor au fost modificate. Experimentele pe teren au concluzionat că ciripitul chițcanilor creează ecouri în mediile lor naturale, sugerând că aceste apeluri specifice sunt folosite pentru a-și examina mediul înconjurător, la fel ca și alte mamifere care folosesc ecolocația.
Arici Tenrec
În timp ce tenrecii folosesc în principal atingerea și mirosul pentru a comunica, studiile sugerează că acest mamifer unic, cu aspect de arici folosește, de asemenea, vocalizări ciripitoare pentru ecolocație. Găsiți doar în Madagascar, tenrecii sunt activi după întuneric și își petrec serile căutând insecte pe pământ și pe ramurile joase.
Dovezile utilizării ecolocației de către tenreci au fost descoperite pentru prima dată în 1965, dar nu au existat multe cercetări concrete asupra acestor creaturi evazive de atunci. Un om de știință pe nume Edwin Gould a sugerat că speciile utilizează un mod rudimentar de ecolocație care acoperă un interval de frecvență între 5 și 17 kHz, ceea ce îi ajută să navigheze în mediul lor înconjurător noaptea.
Aye-Aye
Cunoscut pentru că este cea mai mare primată nocturnă din lume și fiind limitat la Madagascar, unii oameni de știință cred că misterioasa Aye-Aye își folosește urechile asemănătoare cu cele de liliac pentru ecolocație. Aye-aye, care sunt de fapt o specie de lemur, își găsesc hrana prin atingerea copacilor morți cu degetul mijlociu lung și ascultă insectele de sub scoarță. Cercetătorii au presupus că acest comportament imită funcțional ecolocația.
Un studiu din 2016 nu a găsit similitudini moleculare între aye-aye și liliecii și delfinii cunoscuți care utilizează ecolocația, sugerând că adaptările de căutare a hranei prin atingere ale aye-aye ar reprezenta un proces evolutiv diferit. Cu toate acestea, studiul a găsit, de asemenea, dovezi că gena auditivă responsabilă de ecolocație nu este unică pentru lilieci și delfini, astfel încât sunt necesare mai multe cercetări pentru a confirma cu adevărat sonarul biologic la aye-aye.
