Los dinosaurios y el origen del biosonar aéreo
Antonio Guillén Servent
Red de Biología y Conservación de Vertebrados
Los primeros mamíferos evolucionaron en un mundo dominado por los dinosaurios durante el día, viéndose abocados a una existencia nocturna. La necesidad de orientación en ausencia de luz impulsó adaptaciones auditivas que mejoraron la localización de las fuentes de sonido, las cuales a su vez prepararon el terreno para la evolución del sofisticado sistema de ecolocación de los murciélagos.
Los sistemas sensoriales (visión, audición, quimiorecepción, etc.) son cruciales para la vida animal. Mediante ellos los animales localizamos e identificamos recursos, nos orientamos en el movimiento, detectamos depredadores, identificamos conespecíficos y nos comunicamos. Son fundamentales para la supervivencia y la reproducción, y han evolucionado durante cientos de millones de años en una impresionante diversidad paralela a la diversificación ecológica de los animales. El nicho ecológico que ocupa una especie está ineludiblemente ligado a su equipamiento sensorial, ya que mediante los sentidos el animal obtiene información sobre las condiciones ambientales y bióticas relevantes para orientar su comportamiento.
Muchos animales requieren de la localización de recursos que se encuentran distribuidos de forma dispersa en el hábitat, lo cual requiere de buena capacidad de movimiento y una representación espacial del entorno lo suficientemente precisa. La necesidad de localización precisa y movimiento rápido se incrementa en animales depredadores que buscan presas que pueden desarrollar comportamientos de ocultamiento, huida y defensa, mayormente si esto ocurre en un espacio tridimensional. Los vertebrados terrestres diurnos utilizan principalmente la visión para obtener información sobre la estructura espacial del medio y la localización de otros organismos.
Otros vertebrados deben obtener esa información en ausencia de luz. Los primeros mamíferos evolucionaron a finales del periodo Triásico, hace unos 225 millones de años, cuando los dinosaurios dominaban los ecosistemas terrestres durante el día, lo cual abocó a los primeros a una existencia nocturna. La vida nocturna y un hábito insectívoro impulsó la adaptación del oído de los mamíferos hacia mayor sensibilidad y hacia la percepción de sonidos de frecuencias altas, que ofrecen mayor direccionalidad (para localizar la fuente del sonido, probablemente presas en forma de artrópodos ambulantes o aleteando), mediante el desarrollo del pabellón externo (la oreja) y la cadena de huesecillos del oído medio. Cuando evolucionaron los primeros murciélagos hace unos 75 millones de años, los dinosaurios emplumados que hoy conocemos como Aves ya estaban bastante diversificados, y probablemente ocupaban todos los nichos y recursos diurnos a los que se pudieran adaptar unos pequeños mamíferos insectívoros arborícolas que empezaban a desarrollar la capacidad del vuelo, además de que las aves rapaces representaban una formidable amenaza de depredación durante el día. Los primeros murciélagos continuaron con la existencia nocturna de sus ancestros ambulantes, y la selección natural perfeccionó la capacidad de emitir y percibir sonidos de alta frecuencia, adaptándola para analizar ecos de pulsos de sonido emitidos por el mamífero y reflejados por los objetos del medio. Con ello evolucionó el sistema sensorial conocido como biosonar o ecolocación, que solucionó el problema de orientación y localización de objetos en ausencia de luz.
Los murciélagos insectívoros son capaces de orientarse en su vuelo y detectar y capturar insectos diminutos en total obscuridad. (Autor: Antonio Guillén)
El biosonar alcanza la mayor capacidad en los murciélagos insectívoros, que deben detectar, localizar e identificar presas de muy pequeño tamaño. Esta proeza de la ecolocación se preparó desde la primera adaptación de los mamíferos a percibir sonidos de alta frecuencia. El sonido se refleja intensamente tan sólo en objetos de dimensiones cercanas a su longitud de onda, ya que ondas más largas rodearían el objeto sin impactarlo. La longitud de onda corresponde al espacio que recorre el sonido en un segundo (344 m en el aire) dividido por el número de ondas en un segundo (la frecuencia, en ciclos por segundo o hercios, Hz; ej. sonido 1000 Hz: L.Onda = 344 m/1000 = 0.344 m = 34.4 cm; sonido 20,000 Hz: L.Onda = 344 m/20000 = 1.72 cm). Un sonido producirá ecos en objetos tanto más pequeños cuanto más alta sea su frecuencia. Esa es la primera razón para que los murciélagos utilicen en general sonidos de frecuencia más alta que el rango de audición humana, por ello llamados “ultrasonidos”, en la detección de sus presas y resolución de texturas del medio (los murciélagos actuales emiten ultrasonidos de hasta 212 kilohercios, pero 20-60 kHz es el rango más común).
Otra dificultad inherente a la necesidad de detectar objetos de muy pequeño tamaño en el medio aéreo es que la dispersión radial del sonido (la energía del sonido emergente se distribuye en la superficie de la esfera creciente del frente de onda, reduciéndose en cada punto de forma proporcional al cuadrado del radio de la esfera) y la atenuación atmosférica (pérdida de energía causada por el trabajo de mover las moléculas del aire) conspiran con el pequeño tamaño del objetivo (a menor superficie ecoica, eco menos intenso), para que la energía del sonido decaiga fuertemente con la distancia, de forma que la intensidad del eco que llega al oído del murciélago puede ser una billonésima parte de la del sonido emitido. Para conseguir percibir ecos de objetos pequeños a una distancia útil, el murciélago necesita emitir pulsos muy intensos, y contar con un receptor auditivo muy sensible a los muy débiles ecos entrantes. Un receptor tan sensible necesita un fondo silencioso contra el que detectar el eco, y la reverberación del intenso sonido emergente introduciría un nivel alto de ruido, además de que podría dañar el receptor (en este caso, el oído). Pero en efecto, los murciélagos insectívoros emiten pulsos muy intensos, de unos 130 decibelios, equivalente al del ruido de un martillo neumático y en el umbral del dolor para los humanos si pudiéramos escuchar esas altas frecuencias. Dado que los pulsos de ecolocación se emiten de forma intermitente, dejando un intervalo de tiempo entre ellos durante el cual se reciben los ecos, los murciélagos consiguen no saturar el oído desconectando la transmisión de las vibraciones desde el tímpano al oído interno, y volviéndose temporalmente sordos cuando emiten el pulso saliente. Esta desconexión es posible debido a la cadena de huesecillos del oído medio que evolucionó en los primeros mamíferos como adaptación a una mayor sensibilidad auditiva. El microscópico músculo estapedio se ancla al último huesecillo de la cadena, el estribo, que transmite las vibraciones a la ventana oval, la membrana entre el oído medio y el interno. El músculo se contrae en sincronía con la emisión del pulso de ecolocación, separando el huesecillo de la membrana, e interrumpiendo la transmisión de las intensas vibraciones al delicado oído interno. Inmediatamente tras la emisión del pulso, el músculo se relaja y el estribo se apoya sobre la ventana oval, reestableciendo el alto nivel de sensibilidad auditiva que permite percibir y analizar los leves ecos.
Los dinosaurios, al forzar a los primeros mamíferos a una existencia nocturna, facilitaron la adaptación de su sistema auditivo hacia la percepción de sonidos más débiles y de mayor frecuencia, lo cual preparó el camino para la evolución del sofisticado biosonar de los murciélagos actuales.
"La opinión es responsabilidad de los autores y no representa una postura institucional"
Slider: Los murciélagos insectívoros emiten continuamente pulsos de ecolocación durante su vuelo. Los que son emisores vocales, como este murciélago mastín, mantienen la boca abierta para la emisión de los sonidos. (Autor: Antonio Guillén).
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- Sobre la complejidad de los ecosistemas y los problemas ambientales
- 40 años cambiando la forma de entender y vivir con la naturaleza
- ¡Un plástico menos, un minuto más de vida para el planeta!
- Liebres en la niebla
- El último “bestseller” de Darwin: La formación del mantillo y las lombrices de tierra
- La dispersión de semillas por aves y la recuperación del bosque mesófilo de montaña
- Las patas de elefante, plantas veracruzanas ahora protegidas internacionalmente
- ¿Para qué sirve tener plantas en la playa?
- Biodiversidad del Santuario del Bosque de Niebla: peces y sus parásitos
- Recubrimientos a base de quitosano una opción para el mango Manila en Veracruz
- El cultivo de hongos comestibles, alternativa para mejorar la dieta y el bolsillo de los mexicanos
- Aguacates maduros: elixir de los dioses
- La conquista del suelo
- Enfrentando el reto del manejo de cuencas en el marco del cambio climático
- Centro de Reclutamiento de Nuevos Talentos del INECOL
- El mosquito Aedes albopictus: un nuevo colono que llegó para quedarse
- Gobernanza para los Ecosistemas Costeros y Marinos de Iberoamérica
- Terminal Portuaria Tuxpan, un proyecto ambientalmente sustentable
- Informe e investigación del proyecto “Tour de interacciones ecológicas”
- Cursos de campo para la investigación científica: más que excursiones al aire libre
- Preservar y proteger los manglares: tarea de todos
- Cambio climático, manejo costero y pesca: desafío integral
- Cerca de 15,000 niños beneficiados por el programa Fairchild Challenge coordinado por el INECOL
- La tortuga llanera, una especie clave, símbolo de la Reserva de la Biosfera de Mapimí
- Dos especies de moscas invasoras (Diptera: Drosophilidae) detectadas en las proximidades de Xalapa
- Integridad ecosistémica y congruencia en las políticas de desarrollo: Dos temas para reflexionar en el Día Mundial del Medio Ambiente
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- Desarrollo costero sustentable: desafío de integridad ecológica
- REFLEXIONES
- Situación de parasitosis en el ganado vacuno de Xico
- 40 años de éxitos: la historia del INECOL
- Drones: observación de fauna y de hábitats desde el aire
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- Ecosistema de manglar: dilema de valorar las funciones ecológicas
- La fauna silvestre y el monitoreo de enfermedades emergentes
- Dia mundial de la vida silvestre
- Santuario Bosque de Niebla: entre la biodiversidad y la irregularidad
- ¿Quién es el rey del Jitomate?
- El juego como una herramienta para fomentar la conservación de las especies
- Mosquita muerta o glotona
- Cambio climático: La Agenda del INECOL frente a IPCC-2013 y COP-21 2015
- La importancia de la imagen en la conservación de primates
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- Tejocotes mexicanos: algo más que un ingrediente en el ponche
- La Oficina de la UNESCO en México lleva a cabo en el INECOL en Xalapa la reunión internacional Explorando marcos para la conservación del Bosque Tropical: Gestión de la producción y consumo para la so...
- El golfo y las tormentas: atracción fatal
- Los bambúes de México en el siglo XXI
- El Presidente Enrique Peña Nieto inaugura el Clúster Científico y Tecnológico Biomimic
- Jardines de mariposas, una oportunidad para acercarnos a estos maravillosos insectos
- El ADN una herramienta de gran alcance para investigar interacciones ecológicas entre hongos y árboles a nivel de la raíz
- Plan de ordenamiento territorial para Xalapa
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- Innovadoras tecnologías para mejorar la calidad del agua con ayuda de plantas y microalgas
- 40 años de éxitos del Instituto de Ecología, A.C.
- El INECOL: 40 años de investigación fructífera
- El INECOL y el Ayuntamiento de Xalapa firmaron un convenio de colaboración para saneamiento del agua
- Manejo ecosistémico de recursos naturales
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- Bacterias... la otra historia
- Fue clausurado el ciclo 2014-2015 del programa Fairchild Challenge
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- El INECOL promueve modelos de generación de proyectos sustentable desde la ciencia: Martín Aluja Schuneman Hofer
- Aliens invasores a la venta: comercio de mascotas exóticas
- Chicatanas: las hormigas que cortan hojas para cultivar hongos
- A favor de conservar la diversidad biológica en los porteros ganaderos
- La comunicación química en la naturaleza: Ecología Química en el INECOL
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- Reconocimiento a la Dra. Patricia Moreno-Casasola por su labor en favor de la ecología
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- El desierto chihuahuense de la Reserva de la Biósfera de Mapimí: ¿se está convirtiendo en desierto lluvioso?
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