BioacústicaAspectos comparativos da audição

Ms. Mariana Maluli Marinho de Mello

Bioacústica

• Estudo da produção e recepção do som pelos seres vivos.• Comunicação animal através de ondas sonoras.

• Etologia

• Fisiologia

• Biofísica

• Ecologia

• Taxonomia

Infrassom Som Ultrassom

20 20.000 Frequência (Hz)

Sons desagradáveis

5.000

Arthropoda

• Classe Crustacea

Crustáceos

• Lagosta-da-Noruega (Nephrops norvegicus)• Baixa sensibilidade auditiva

• Caranguejos• Produção e percepção de sons (órgão miocordotonal)

Ocypoda sp. Uca sp.

Crustáceos

• Órgão miocordotonal• Percepção de frequências acima de 300 Hz

• Janela no exoesqueleto das patas com um pequeno músculo, onde estãolocalizados neurônios

Window

Muscle

Nerve

Aratus (Goniopsis cruentata)respondem• assobios emitidos pelas catadoras• batidas provocadas nas gaiteiras

com o auxílio dos galhos de mangue.

Arthropoda

• Classe Arachinida

Aranhas

• Aranhas produtoras de teias• Órgãos tarsais

• Sensíveis à frequências de vibrações• Na teia

• No ar

• Filhote ≠ Macho ≠ Presa

• Tamanho e tipo de inseto

Arthropodes

• Classe Insecta

Insetos

• Pêlos corporais

• Órgãos timpânicos• Orthoptera• Homoptera• Lepidoptera

• Segmentos abdominais• Patas anteriores• Antenas• Asas

Insetos

• Órgãos timpânicos• Células sensoriais em uma cavidade aérea englobada por uma membrana

timpânica

Insetos

• Grilo da espécie Copiphora gorgonensis• Costa Colombiana

• Órgão timpânico com vesícula auditiva em formato de caracol preenchida porum fluido cóclea?

• Zapata et al., 2012

Insetos

• Mariposas do gênero Hedyloidea• Membrana timpânica na asa frontal extremamente fina

• Células receptoras: A1 e A2

• Percepção de ultrassons (3.000 a 150.000 Hz) desencadeiam manobras evôos 4x mais rápidos

• Coevolução

• Yack et al., 1999

Chordata

Pisces

• Ambiente aquático

• Sistema acústico-lateral• Linha lateral

• Ouvido interno• Ausência de cóclea

• Detecção de movimentos e sons na água

Peixes

• Linha lateral• Neuromastos = presentes na superfície da pele

• Pares de células ciliadas cobertas por uma cúpula

• Percepção de ondas de alta frequência

• Liberação de sinais elétricos em uma frequência básica• Aumento da frequência com o movimento na direção do cinecílio

• Diminuição da frequência com o movimento na direção oposta ao cinecílio

Nematocisto

Peixes

• Killifish (Aplocheilus lineatus)• Se alimentam na superfície

• Neuromastos na cabeça

Peixes

• Grupo Ostariophysi (ost = osso, physa = bexiga)• Aparelho Weberiano

• Onda sonora vibra a bexiga natatória (amplificação)

• Tripus vértebras Intercalarium Scaphum (condução)

• Scaphum comprime ouvido interno contra o clastrum

• Estímulo auditivo no encéfalo (interpretação)

Peixes

• Bacalhau• Percepção de ondas sonoras com aproximadamente 38.000 Hz

• Fuga de predadores

• Anchovas e Arenques• Percepção de ultrassons

• Fuga de predadores

Cardume de arenque• Comunicação por gases

• Captação do ar atmosférico

• Liberação por uma abertura próxima ao ânus formaçãode ondas de altas frequências

Amphibia

• Fase larval• Ambiente aquático

• Linha lateral

• Fase adulta• Ambiente terrestre

Anfíbios

• Ordem Urodela (Caudata)• Sons produzidos: cliques, guinchos, assobios.

• Alguns ultrassons

• Maioria• Ausência de membrana timpânica

• Pouca sensibilidade auditiva

• Columela degenerada

• Comunicação visual e tátil

Anfíbios

• Ordem Anura (Salientia)• Comunicação acústica é extremamente importante

• Interações sociais em condições de baixa luminosidade e vegetação densa.

Anuros

• Tipos de vocalização• Canto de anúncio

• Canto de corte

• Canto territorial

• Canto de briga

• Canto de libertação

• Grito de agonia

anúncio

territorial

Hypsiboas albomarginatus

Leptodactylus fuscus

anúncio

Leptodactylus latrans

anúncio• Fêmeas respondem ao canto de machos por um breve período (ovócitos maduros)• Hormônios associados à ovulação sensibilizam células do

sistema auditivo?

Anuros

• Recepção do som• Ausência de ouvido externo

• Membrana timpânica

• Columela

• Ouvido interno• Lagena evaginação do sáculo

• Recoberta pela membrana tectorial

Reptilia

• Outros sentidos são mais utilizados

• Ordem Squamata• Lagartos possuem ouvido externo

• Ausência de pavilhão auditivo

• Serpentes não possuem tímpano

Répteis

• Ouvido médio• Tímpano

• Columela

• Ouvido interno• Cóclea / papila basilar

Répteis

• E as serpentes?• Columela ligada ao osso quadrado

• Percepção de vibrações do solo

Aves

• Vôo• Informações contínuas quanto à posição e presença de obstáculos

• Visão e audição bem desenvolvidas

• Intensa comunicação acústica• Identificação de espécie, sexo e indivíduo

Azulão (Cyanocompsa brissonii) Curió (Sporophila angolensis) Cardeal (Paroaria coronata)

Aves

• Ouvido externo• Canal auditivo

• Abertura pequena e coberta por penas

Aves

• Ouvido médio• Tímpano

• Columela• Músculo columelar

• Extracolumela

• Ouvido interno• Cóclea

• Tamanho 1/10

• 10x mais células ciliadas

Aves

• Corujas • Aves mais sensíveis acústicamente

Corujas

• Tímpano e cóclea grandes

• Centro auditivo no encéfalo bem desenvolvido

• Disco facial direcionador parabólico

• Assimetria dos meatos auditivos no crânio• Localização horizontal e vertical da presa

Corujas

• Corujas suindaras• Total escuridão

• Só rato

• Rato arrastando papel• Ataque ao papel

• Orientação pelo som

• Konishi, 1973

Pombos

• Detecção de baixas frequências• 0,05 Hz (um ciclo a cada 20 s)

• Importante para detecção de eventos naturais• Tempestades, ventanias, terremotos, etc.

• Pombos correios?

Aves

• Guácharos (Steatornis sp.)• Habitam cavernas

• Ecolocação

• Sons de 7.000 Hz

• Andorinhões-de-caverna (Collocalia sp.)• Habitam cavernas

• Ecolocação

Mammalia

• Maior acuidade auditiva em relação aos demais tetrápodes.

• Orelha externa• Presença de pavilhão auditivo

• Orelha média• Columela 3 ossículos (martelo, bigorna, estribo)

• Orelha interna• Cóclea longa “enrolamento”

Ordem carnivora

• Cachorros• Frequências entre 10 e 40.000

Hz

• Movimento do pavilhão auditivo• Detecção da fonte sonora em 0,06

s

• Gatos• Frequências entre 60 e 50.000 Hz

• 27 músculos ligados à movimentação do pavilhão auditivo• Detecção precisa da fonte sonora

Mico leãozinho

• Ordem Primata

• Produção de ondas sonoras de altas frequências • 8.000 a 14.000 Hz

• Oculto aos predadores

Elefantes

• Ordem Proboscidea

• Habitam florestas e savanas gigantescas• Emissão e recepção de infrassons

• Elefante Africano • 14 a 35 HZ

• Elefante Asiático • 14 a 24 Hz

Elefantes• Produção do som

• Passagem de ar pelas cordas vocais

• Posição da boca/tromba/laringe• Mudança nas características do som

• Cordas vocais compridas, câmara ressonante grande e aparelho hioideo diferenciado

• Detecção do som• Canal auditivo mais longo

• Proteção à membrana timpânica

• Membrana timpânica e ouvido médio maior

• Cóclea menor e pouco espiralada

Elefantes• Respostas comportamentais – 10Km

• Para

• Ergue a orelha

• Movimento na direção do alto-falante

• Langbauer et al., 1991

• Identificação individual• Características da onda podem ser distorcidas com a

distância

• Loxodonta africana reconheceu membros do bando com distâncias de até 2,5 Km (ótima percepção até 1,5 Km)

• Mccomb et al., 2003

Morcegos

• Ordem Chiroptera• Subordens Megachiroptera e Microchiroptera

Roussettus spp.

Morcegos

• Hábito noturno

• Ambientes escuros

• Vôos precisos

• Lazzaro Spallanzani• Morcegos cegos voam normalmente• Morcegos com orelhas tapadas voam erraticamente

• Donald Griffin – 1940• emissão de ondas sonoras de altas frequências e captação e análise dos ecos

retornados – “ecolocação” (audição ativa)

Morcegos

• Ecolocação• Produção de ondas sonoras de alta intensidade na laringe (modulação de

frequência)

• Emissão das ondas pelas narinas (dispersão estreita) ou boca aberta(dispersão ampla).• Frequência modulada (100.000 Hz 30.000 Hz)

Morcegos

• Ecolocação• Reflexão sonora (eco)

• Distância – tempo

• Tamanho – ângulo

• Velocidade relativa – efeito Doppler (frequência)

• Elevação relativa – topo e base da orelha

Morcegos

• Adaptações:• Pavilhão auditivo grande e característico (tragus)

• Ornamentações nasais

• Cóclea maior (3 voltas) e especializada

Morcegos

• Ecolocação

• Cerca de 5 pulsos por segundo.• Suficientemente espaçados

• Atinge 200 pulsos por segundo.

Morcegos• Altas frequências

• Maior precisão direcional

• Maior acuidade na dimensão

• Diferenças a partir de 0,3mm

Morcegos

• Frequência específica

• Ilha de Sardenha• Rhinolophus mehelyi• Rhinolophus euryale• Rhinolophus hipposideros

• Correção das frequências• Rhinolophus euryale frequência mais baixa• Rhinolophus hipposideros frequência mais alta

• Russo et al., 2007

Sobreposição das frequências

Morcegos

• Comunicações audíveis ao ser humano• Agressão intra-específica

• Comunicação mãe-filhote

• Acasalamento

Golfinhos

• Ordem Cetacea• Subordens Odontoceti e Mysticeti

Golfinhos

• Habitat marinho• Visibilidade limitada

• Propagação do som• No ar 340 m/s

• Na água 1.460 m/s

• Sistema de emissão e recepção acústica ecolocação

Golfinhos

• Ultrassons produzidos pelos sacos aéreos• Quantidade limitada de ar nos pulmões

• Focalização e emissão dos ultrassons no espermacete• Ondas de aproximadamente 150.000 Hz

Golfinhos

Sacos aéreos Espermacete Objeto Reflexão

Golfinhos

• Corpo isolado para a recepção de sons

• Canal auditivo estreito e obstruído por cera

• Recepção do som pela maxila inferior• osso + gordura

• Chegada no ouvido médio• Placa timpânica (área fina do osso)• Ossículos

• Ouvido interno• Membrana basilar mais espessa e estreita• Maior quantidade de células ciliadas

Golfinhos

• Emissão de pulsos aumenta com a aproximação ao objeto.

• Eco• Tamanho

• Forma

• Textura

• Distância

• Movimento

Golfinhos

• Peixes em águas muito turvas• Achados em segundos

• Peixes separados por painel de acrílico• Golfinho acha a passagem imediatamente

• Norris et al., 1961

Referências Bibliográficas

• Cunha, L.P. A utilização da ecolocalização por morcegos, 2010.

• Garcia, Eduardo A.C. Biofísica, 1997.

• Hickman, C.P.; Roberts. L.S.; Larson,A. Princípios integrados de Zoologia,2003.

• Jones, G. & Holderied, M.W. Bat echolocation calls: adaptation andconvergente evolution, 2007.

• Kunz, T.H. & Fenton, M.B. Bat ecology, 2003.

• Mccomb, K.; Reby, D.; Baker, L.; Moss, C.; Sayialel, S. Long-distancecommunication of acoustic cues to social identity in African elephants,2003.

• Pough, F.H.; Janis, C.M.; Heiser, J.B. A vida dos vertebrados, 2003.

• Schmidt-Nielsen, K. Fisiologia animal: adaptação e meio ambiente, 2002.