Ecolocalização em Morcegos

Fernanda Mayara NogueiraFernanda Midori Sato

Lílian XavierRoberta Barros

Thaís Fernanda Assis

Introdução

• Ecolocalização é uma capacidade biológica de detecção de objetos e animais através da emissão de ondas ultra-sônicas.

• Cetáceos (Odontocetos), morcegos e algumas espécies de aves.

Onda Sonora

• O som é uma onda longitudinal que se propaga em um meio material.

• A formação do som se dá por meio de vibrações de um corpo material.

Frequência (Hz)• Número de vibrações completas executadas

pela onda sonora durante 1 segundo.

• Inferior a 20Hz Infra-som.• Entre 20Hz e 20kHz Som.• Superior a 20kHz Ultra-som.

Eco• A onda sonora, atingindo um

obstáculo, terá parte da sua energia refletida.

• Duas ondas sonoras: fonte e refletida.

• Quando o tempo de percepção do som fonte e refletida for superior à 0,1 segundo, ocorre a formação de eco.

Morcegos

• Mamíferos da ordem Chiróptera, dotados de asas e com capacidade de vôo.

• São encontrados em todo o mundo.• Alimentação variada: insetívoros, frugívoros,

hematófagos...• Hábito noturno.• Sub-ordens Megachiróptera e Microchiróptera.

Megachiróptera

• Família Pteropodidae.

• Raposas voadoras ou morcegos do Velho Mundo.

• Alimentação: Frutas, flores, néctar e pólen.

• Podem medir até 2m de envergadura.

Megachiróptera

• Olhos grandes, orelhas e focinhos simples.

• Não realizam ecolocalização, exceto Rousettus

Microchiróptera• 17 famílias e 928 espécies.

• Tamanho menor que megachiróptera.

• Alimentação diversa: Insetos, frutas, néctar e pólen, vertebrados e sangue.

Microchiróptera

• Orelhas geralmente grandes e complexas, e muitas espécies possuem nariz foliar.

• Todas as espécies possuem capacidade de ecolocalização.

• Na fase de procura inicial há um vôo reto com emissão de cerca de 10 pulsos sonoros separados por períodos de silêncio de mais de 50 ms. Cada um dos 10 pulsos de um grito tem cerca de 2 ms, começando em cerca de 85 quilohertz e terminando próximo a 35 quilohertz.

• Estes gritos são desse modo modulados em freqüências (FM).

• Outros morcegos utilizam diferentes comprimentos de pulso e freqüências que variam alguns produzem gritos de freqüência constante (FC) e/ou terminam em uma curta modulação em FM para baixo (FC/FM) ou com vários harmônicos simultâneos.

RESOLUÇÃO ANGULAR• a percepção da direção do eco é auxiliada pelas orelhas

grandes e complexas, pelos tragos e por um mecanismo neural conhecido como inibição contra-lateral.

• dessensibilização momentânea

• o efeito é o aumento do contraste entre a intensidade do som percebido pelos dois ouvidos permitindo assim uma determinação mais precisa da direção do eco.

• os morcegos são capazes de determinar a direção de uma fonte de eco entre 2° e 5°.

RESOLUÇÃO ANGULAR

• Trago é importante para resolução vertical.  Freqüência constante e o movimento da orelha. Mogdans et al. (1988), ao imobilizar a orelha de Rhinolophus ferrumequinum causou um péssimo desempenho de suas habilidades de localização sonora vertical.

• A intensidade de sinais espectrais são inúteis para a localização em situações em que há múltiplos alvos presentes. Os ecos sobrepostos modificam as características espectrais do eco e o sinal resultante pode ser deconvoluídos e processados para obter a direção de cada fonte de eco.

DISCRIMINAÇÃO DE ALVOS

• Em experimentos dois discos de plástico não comestíveis foram jogados no ar junto com um cascudinho comestível os morcegos atingiram 80% -90% de acerto sendo que só recebe 12 ecos durante a abordagem, e tem que escolher entre o cascudinho ou um disco.

• São capazes de discriminar alvos pelas variações do efeito Doppler causadopelas taxas de flutuação da asa de insetos, possível pela freqüência constante

DISCRIMINAÇÃO DE ALVOS

• As FM são muito curto para transportar informações durante percurso de um inseto, sendo usado assim apenas para diferenças de amplitude causada pela vibração presa e temporal. Morcegos FM podem utilizar Doppler em mudanças induzidas em atrasos de eco.

• Morcegos diferem a presa de acordo com seu tamanho e espécie. Parece morcegos são capazes de criar uma imagem auditiva de seu ambiente, com o qualeles são capazes de ver e reagir a diferentes alvos e obstáculos e monitorá-los em conformidade.

SINAIS DE SEPARAÇÃO• Os morcegos vivem juntos e conseguem discriminar seu

próprio eco

sensibilidade neural, logo após um grito, para sons dos mesmos comprimentos de onda daqueles que foram emitidos.

• O período de sensibilidade começa por volta de 2 ms após o término do grito e dura cerca de 20 ms.

SINAIS DE SEPARAÇÃO

• como resultado um morcego é especialmente sensível aos ecos do seu próprio grito a distâncias entre 30 centímetros e 4 metros dos objetos.

• O morcego bigode, Pteronotus parnellii

• O morcego pescador pequeno, Noctilio albiventris

PRODUÇÃO DE SINAIS

• Laringe

• Cordas vocais

• Os sons são produzidos forçando- se o ar

• Modulação da frequência e do volume

• Aumento das estruturas e as dobras carnosas das cordas vocais é excepcionalmente finas.

• Sons produzidos pela laringe são emitidos através da boca aberta ou pela narinas.

• Os gritos emitidos pela boca ângulo de dispersão amplo.

• Gritos emitidos pela narinas ângulo de dispersão estreito.

• Narinas

– Abas epidérmicas

– Espaçamento entre elas

• Devido ao padrão de dispersão, a quantidade da energia sonora que colide com um alvo decresce com o quadrado da distância percorrida.

• O tamanho de um objeto é indicado pela frequências presentes no eco.

• Taxa de repetição aumenta próximo ao alvo.

PERCEPÇÃO DOS SINAIS: ECOLOCALIZAÇÃO

Morcego anatomia da orelha

É semelhante a outros mamíferos em forma e função, embora várias adaptações especiais ocorram e são comuns em espécies diferentes.

OUVIDO EXTERNO

OUVIDO MÉDIO

OUVIDO MÉDIO

A membrana timpânica é relativamente mais fina do que o de outros mamíferos, com áreas de membrana comparáveis. A área da membrana timpânica não se correlaciona com o tamanho do corpo, mas morcegos que operam com altas freqüências (50-125 kHz) geralmente têm tímpanos menores do que os morcegos que operam em freqüências mais baixas.

Existem dois músculos no ouvido médio: o tensor do tímpano e o estapédio ou músculo do estribo

CÓCLEA

A cóclea de morcegos é especializada para o uso de freqüências altas (CF/FM)

Para comparar, as capacidades de alta freqüência de audição de répteis e aves estão restritos às freqüências abaixo de 12 kHz. Em cócleas de Microchiróptera, os mecanismos para o ajuste em altas freqüências de até 160 kHz são totalmente explorados.

CÓCLEA

O número de voltas completas no órgão de Corti (2,5-3,5 voltas) é maior em Microchiróptera que em Megachirópterae primatas (1,75 voltas completas).

Tamanhos relativos das cócleas em diferentes famílias de morcegos

LIMIAR DA AUDIÇÃO

DIRECIONALIDADE

Embora às vezes é assumido que o sonar de morcegos é suficientemente direcional para separar ecos de alvos diferentes, de modo que o morcego pode apontar as transmissões de sonar e ouvidos em direção a um alvo e não a o outro, isso não é verdade.

A percepcção da direção do eco que está voltando é auxiliada pelas orelhas grande e complexas e por um mecanismo neural conhecido como inibição contra-lateral.

Evolução da ecolocalização em morcegos

Chamados de ecolocalização dividos em 8 categorias:

1.Morcegos sem ecolocação: frugívoros do Velho Mundo (Pteropodidae). Visão bem desenvolvida, alimento estático.

2.Cliques breves de banda larga com a laringe: Pteropodidae de caverna (Rousettus). Cliques de curta duração concentram energia para melhor captação do som. Usado na direção do vôo e não caça.

3.Sinais de banda estreita de harmônicos fundamentais: Vespertilionidae, Molossidae e Miniopteridae, morcegos de regiões abertas. Sinais de longa duração, servem para detectar alvos.

4. Sinais de banda estreita multi-harmônicos: chamados com harmônicas fundamentias e outras harmônicas fortes, de banda estreita, são produzidas. Encontradas nos Microchiróptera, tendo evoluido individualmente

5. Chamado curto de banda larga com harmônica fundamental dominante: Vespertilionidae, voando em situações desordenadas, adaptados na detecção de presas em 3D.

6. Sinal multi-harmônico curto de banda larga: em Pteropodiformes e Microchiróptera. Harmônicos melhoram a performance discriminativa.

7. Chamados de longa duração de bnda larga: somente Myzopoda aurita de Madagascar.

8. Sinais puros de frequência constante: Famílias Rhinolophidae, Hipposideridae, Mormoopidae e Noctilionidae. Terminam geralmente com uam varredura de banda larga que melhora localização. Possibilita detecção e classificação dos alvos móveis em situações desordenadas

Coevolução com insetos

• Mariposas da família Noctuidae: gritos ultrassônicos fazem fugir e sons intensos fazem-as parar de voar a caírem.

• Mariposas da família Arctiidae produzem ruídos ultrassônicos que avisam de seu sabor desagradável.

Comunicação entre morcegos

• A ecolocação dá dicas sobre atividade de alimentação e sucesso de um indivíduo.

• Comunicação de melhores áreas de forrageamento

• Vocalização alta para assustar o predador

• Chamar companheiros para forrageamento e organização do vôo

• Chamados territoriais para defesa de sítio de alimentação

• Aprendizagem por imitação entre mãe e filhote

• Chamados audíveis durante corte e copulação

REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA

• AIRAS, M. Echolocation in bats. Disponível em <www.acoustics.hut.fi/u/mairas/pubs/echolocation_in_bats.pdf>

• CUNHA, L. P. A utilização da ecolocalização por morcegos. 2010. Trabalho de conclusão, Universidade Federal de Rondônia, campus Ji-Paraná.

• POUGH, F. H.; JANIS, C. M.; HEISER, J. B. A vida dos vertebrados. 4º edição. São Paulo, Editora ateneu, 2008.

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