Ecolocalização em Morcegos
Fernanda Mayara Nogueira
Fernanda Midori Sato
Lílian Xavier
Roberta 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
causado
pelas 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 qual
eles 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
categorias:
ecolocalização
dividos
em
8
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
forrageamento
de
melhores
áreas
de
• 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_ba
ts.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.
OBRIGADA!