Las comunicaciones en los Mamíferos Marinos

Peter Tyack: El ecólogo comportamental de la  Universidad de St. Andrews estudia el comportamiento de y las estructuras sociales de las ballenas y delfines, y el  registro y análisis de sus comunicaciones acústicas.

Por Anna Azvolinsky,| The Scientist:  1 de julio 2016

 

Peter Tyack es Profesor de  Biología de Mamíferos Marinos en la Escuela de Biologia de la Universidad de Saint Andrews, Escocia, Reibo  Unido, (Fotos por  Tom Kleindinst & Woods Hole Oceanographic Institution)

 En 1974, durante el semestre de primavera de su tercer año en la Universidad de Harvard, Peter Tyack tomó nota  una oferta de trabajo de verano pegado en el tablero de anuncios de la oficina de  Biología de pregrado.

"Decía, '¿Quieres limpiar jaulas de palomas, entrenar a las palomas mensajeras , y unirse a un proyecto que estudia cómo navegan palomas?'", dice el biólogo de mamíferos marinos.

 La respuesta de Tyack fue un rotundo sí. "Salté en esta primera oportunidad de hacer trabajo de campo." En la escuela secundaria, Tyack había trabajado en una compañía de dispositivos médicos en Palo Alto. El trabajo de oficina era un marcado contraste con hacer recorridas  y trepar montañas el senderismo y él se moría de ganas de pasar tiempo en el campo

Bajo la supervisión del especialista en comportamiento animal, Charles Walcott, Tyack pasó ese verano en Lincoln, Massachusetts, pegando  bobinas magnéticas diminutas a las cabezas de palomas mensajeras. Walcott y sus estudiantes encontraron  que dependiendo de la orientación de la polaridad de la batería, las palomas podrían volar  hacia casa, o girar 180 desde su casa con el cielo nublado cuando el sol no era visible. "Fue un experimento temprano y muy claro  sobre los efectos del campo magnético en la navegación", dice Tyack.

"Las ballenas francas han pasado de ser tenores bajos  a tenores que evitan el ruido de baja frecuencia de los navíos."

Ese trabajo de verano fue fortuito porque condujo a Tyack para estudiar la comunicación de los mamíferos marinos. Al lado de la casa donde Walcott y sus estudiantes trabajaron, estaba Roger Payne-quien en 1967, junto con su entonces esposa Katharine, había descubierto que la famosa ballena jorobada canta canciones-y estaba analizando las grabaciones de la canción de las ballenas.

.yack iba  a la casa de Payne cada pocas semanas para cantar madrigales.

Una tarde, Payne respondió a una llamada telefónica de la Sociedad Zoológica de Nueva York, donde trabajó durante el resto del año. Un miembro del personal  le dijo Payne que tenían que contratar a un cuidador para la Estación  sobre el terreno de ballenas en la Patagonia. Tyack entusiastamente se ofreció en forma  voluntaria.

Al tomarse un año libre de Harvard, viajó a la Patagonia a la Península de Valdes en Argentina. “A los 42 ° de latitud sur, a modo de comparación, Boston es de 42 ° de latitud norte.

Había sólo unos pocos cientos de personas que Vivian allí, con una increíble riqueza de  fauna marina ", dice. El uso de un hidrófobo que instaló a un kilómetro mar adentro, Tyack grabó los sonidos de delfines nariz de botella (toninas del género Tursiops) mientras nadaban más allá de la estación del campo para investigación.

El  montó con sus propios medios  los equipos  electrónicos para los registradores  submarinos aprendiendo sobre la marcha. "Había sólo retazos de boyas desechables donados por la Armada de los Estados Unidos. Yo leo pirateaba  para hacer el equipo que necesitaba.

Esa es lo que es el trabajo a  campo en biología.  tener que aprender a resolver cualquier problema que se produzca... "Cuando regresó a Boston, Tyack escribió su tesis de grado sobre cómo el patrón de las llamadas de los animales cambia dependiendo de otros delfines  cercanos  o de personas o barcos. La experiencia hizo que Tyack tomara cuenta de lo que quería hacer el trabajo de campo como su futura carrera.

A continuación, se analiza la ballena Tyack equivalente a "el efecto del cóctel del partido," cómo las ballenas que estudian le ha mostrado los límites de la imaginación de los seres humanos, y la emoción de un día en el campo puede traer.

Tyack se entrena

Aprendizaje práctico.

Tyack era parte de la generación Sputnik, un momento en que se  hacía un énfasis en el proceso creativo en la ciencia

. "En la escuela primaria, lo que me llamó la atención y me atrajo  fue una hora al día que pasamos haciendo un proyecto de estudio de la ciencia. Era muy atrapante  la experiencia primero y luego la elaboración de lo que estaba pasando ", dice Tyack. "Recogimos el agua de un charco,  y bajo una lente,  vimos protozoos; y exploramos cómo el volumen de un gas cambia su temperatura”.

Desatando un interés.

 El padre de Tyack fue un historiador, y su madre era una psicolingüista que estudiaba discapacidades del aprendizaje de idiomas.

Sus padres se conocieron a través del canto, y Tyack dice que creció con un amor por la acústica y la música. Su familia vivió en Boston hasta los 5 años de edad, y sus padres, marineros ávidos, con frecuencia llevaron a navegar al joven Tyack. Se encontró con su primera ballena a los 5 años, mientras navegaba con sus padres y un amigo de la familia que era ciego. "El hombre pudo escuchar la ballena en el mar antes de que nadie pudiera ver nada. A los pocos minutos avistamos la ballena, y fue  la primera vez que vi. a una”. La familia se trasladó a Portland, Oregon, donde Tyack subió y practicó el montañismo. "Vivir en la Costa Oeste incidió en mi interés inicial por  la biología a campo", dice.

En buena compañía.

Tyack entró en la Universidad de Harvard en su primer año en 1972. Estuvo inicialmente interesado en la neurociencia, pero después de tomar un curso de primer año con E. O. Wilson, que estaba estudiando la Sociobiología y la evolución en el tiempo, decidió especializarse en antropología biológica.

En su segundo año, Tyack leyó un artículo del New Yorker que traía un artículo de William Schevill, uno de los fundadores del campo de la acústica de mamíferos marinos y los primeros en registrar y estudiar los sonidos subacuáticos de mamíferos marinos. El artículo mencionaba que la oficina del Schevill, en el ático del Museo de Zoología Comparada de Harvard, era imposible de encontrar. "Me tomó tres viajes de exploración a la buhardilla para encontrarlo, pero finalmente encontró la oficina. Tomé un curso sobre  él en el comportamiento de los mamíferos marinos y muy rápidamente se centró en bioacústica. "

Una visión de la  investigación.

Después de su último año, Tyack continuó trabajando con Payne y fue a Hawai para obtener  grabaciones de las ballenas jorobadas. Debido a que las jorobadas suelen cantar solamente cuando están solas, era más fácil para estudiar su comunicación vocal que los de los delfines. "Los delfines viajan en un grupo, y se puede grabar el sonido del grupo, pero es muy difícil identificar qué individuo está haciendo un sonido y cuál está respondiendo. He pasado mi carrera tratando de resolver ese problema ", dice Tyack.

Los animales terrestres ofrecen claves visuales al hacer un sonido, y nuestros oídos pueden localizar de dónde viene el sonido del aire. Pero bajo el agua, los cetáceos no proporcionan indicaciones visuales, y nuestros oídos no perciben la dirección de un sonido. Tyack observó que una jorobada continuaba cantarndo cuando salía a la superficie, pero el sonido perdería su energía de baja frecuencia. Después la ballena  inhalaba a través de su orificio de respiración y volvía a sumergir, sin dejar de cantar. Esta interrupción resultó en un cambio en la frecuencia que permitió identificar a la cantante.

Tyack  aborda

La serenata de  la ballena.

 Mientras estaba en Hawai, Tyack aplicó a los programas de grado y decidió estudiar el comportamiento animal en la Universidad Rockefeller, entrando a la escuela de posgrado en 1977.

Él quería continuar con el trabajo de la ballena jorobada y eligió dos asesores: Donald Griffin, que fue uno de los primeros en estudiar la conciencia cognitiva en los animales, y Peter Marler, quien estudió el comportamiento y los patrones de canto de los pájaros.

Tyack también continuó trabajando con Payne, profesor adjunto en el Rockefeller. "Roger era mi asesor práctico a campo, mientras que Griffin nunca  fue  al campo, pero hizo  un conjunto de preguntas intelectuales. Eso fue muy útil en forzarme a pensar en términos generales y para no quedar atrapados en las minucias de un solo proyecto de campo”.

Tyack pasó tiempo de enero a mayo en Maui, Hawaii, siguiendo los movimientos y el registro de los cantos de las ballenas jorobadas. Observó que las ballenas solitarias (que era difícil determinar su sexo) hacen la mayor parte del canto, y sólo durante la temporada de reproducción, y propuso que los machos cantan a las hembras para comunicarles su disposición a aparearse y a otros machos para comunicarles  su  preparación para competir.

Junto con Roger Payne y Katharine, Tyack también encontró que las ballenas cantaban diferentes variaciones de las canciones y que las canciones cambiaban  a lo largo de la temporada de reproducción, proporcionar algunos de los primeros ejemplos de cambios complejos en la vocalización de los animales.

 "Los animales están cambiando constantemente la canción mientras cantan, y la única manera en eso que puede pasar es por el aprendizaje vocal, lo cual es raro entre los mamíferos", dice Tyack.

El Ingeniero de sonido.

En 1982, Tyack comenzó una beca posdoctoral en el Instituto Oceanográfico Woods Hole con Guillermo Watkins, que duró tres años, y luego transitó  en un puesto de investigación permanente allí.

"El trabajo a campo, entonces se limitaba a la metodología, y que era muy útil  estar en un lugar que se centra en la solución de problemas de medición en el mar, aunque tenía muy pocos colegas que trabajaran  en el comportamiento de los animales allí", dice.

Diseñó un dispositivo  que era el circuito para  un micrófono subacuático , y los diodos emisores de luz que  se iluminaban dependiendo de la potencia de la llamada de ese animal que se podían pegar a la cabeza de un delfín cautivo e identificar así que  delfín del grupo estaba vocalizando.

.Trabajando  en un acuario de Cape Cod, Tyack demostró que cada animal produce un silbido firma y puede imitar con precisión los silbidos de otros animales.

 Más recientemente Tyack, junto con el ingeniero acústico Mark Johnson, construyó un dispositivo de grabación que se adhiera a los grandes mamíferos marinos en su hábitat natural para  grabar sus sonidos.

 "Mark era un ingeniero muy creativo y añadió un acelerómetro   y un magnetrómetro al dispositivo para registrar la orientación del  animal, lo que nos da una visión mucho más rica de cómo el animal se mueve junto con sus sonidos," dice Tyack.

 En el transcurso de 15 años, desarrolló versiones más pequeñas de las “etiquetas” o “tags”  que se pueden utilizar para realizar el seguimiento de los delfines. Las etiquetas pueden durar hasta 24 horas,  grabando decenas de gigabytes de datos. "Las etiquetas son herramientas para entender cómo estos animales se comunican entre sí, un fenómeno que todavía estoy explorando todavía hoy" dice Tyack.

 Consecuencias no deseadas.

Estos dispositivos, resultaron  que, también podrían ser utilizados como un dosímetro acústico para estudiar el impacto de los ruidos hechos por el hombre en el océano. "A medida que desarrollamos las siguientes etiquetas, surgieron pruebas de que los sonidos de los sonares navales podrían causar el varamiento masivo de zifios-de buceo profundo para varar y morir en Grecia y en  las Bahamas.

Parecía que había algo que causaba que los animales para responderían al sonar de una manera que los hacia varar", dice Tyack. Usando  las etiquetas, Tyack y su equipo estudiaron los zifios en las Bahamas, encontrando que las ballenas utilizan la ecolocalización para alimentarse de presas, a una profundidad de un kilómetro o más, un "loco lugar para un mamífero de ganarse la vida." Después de los experimentos estudiando cómo las ballenas picudas responden a sonar, el Servicio Nacional de Pesca Marina y la Armada llegaron a un acuerdo para bajar el umbral en el que se predecía que  sonar podía  alterar el comportamiento de los animales.

El ruido no tan blanco.

 En 2011, después de 29 años en Woods Hole, Tyack se trasladó a la Universidad de St. Andrews en Escocia. El sigue estudiando el efecto de los ruidos artificiales sobre los mamíferos marinos del océano. "El problema de la ballena picuda era como  un canario en la mina de carbón-un problema inesperado y dramático que no parece ser cierto para todos los mamíferos marinos, pero que nos ha alertado sobre el impacto potencial de ruido crónico en estos animales. Pero el ruido crónico es muy difícil de estudiar. ¿Cómo se puede decir que una ballena a cien millas de otra ballena no está respondiendo a causa de otro ruido? "Tyack, junto con su estudiante  de graduación, Susan Parks, ha utilizado las etiquetas de grabación acústica para demostrar que los animales pueden compensar el ruido de interferencia . "Resulta que las ballenas francas tienen su propia versión del efecto cóctktail. Mientras mayor sea el ruido de interferencia, más fuerte  la ballena comienzan a llamar para compensar el ruido. Los animales no se limitan a vivir con un rango  reducido; deben tener un alcance efectivo a l cual se quieren comunicar, pero van a modificar sus señales para hacer eso ", dice Tyack.

 Los animales también compensan cambiando la frecuencia de la onda de su llamada o mediante la repetición de su mensaje. "Estas ballenas han aumentado la frecuencia de sus llamadas en el siglo 20 en cantidades significativas. Han pasado de ser Cantores bajos a  tenores ara evitar todo el ruido de baja frecuencia de los navios  "Tyack ahora está tratando de comprender el impacto de estas respuestas fisiológicas y de comportamiento al ruido. "¿Qué hace esto a la reproducción y la supervivencia? No sabemos la respuesta a esta pregunta difícil”.

Tyack prospera

Buenos viejos tiempos. "Originalmente, para capturar sonidos de ballenas, se utilizó electrónica analógica que mostraba  la cantidad de energía a diferentes frecuencias por la al quemar  marcas en un papel especial. En el análisis de la canción original de la jorobada, Katharine [Payne] tuvo que analizar las canciones de 10 minutos uniendo trozos de papel con incrementos de 1,2 segundos de datos. Fue una pesadilla. En el momento en que trabajé en mi tesis doctoral, había máquinas digitales que convertían  el sonido en la energía a diferentes frecuencias que fueron capturados en papel fotográfico de 35 mm. Ahora, cualquier estudiante con una computadora portátil puede descargar un programa y hacer este análisis al instante con casi ningún esfuerzo ".

Emoción de lo desconocido.

"Lo que siempre me ha gustado de trabajo de campo es que usted no tiene idea de lo que traerá el día, lo que va a descubrir. En la Argentina, era mucho más contemplativo; Estaba solo la mayor parte del tiempo. Sin embargo, en Hawai, por ejemplo, era un equipo de 15 a 20 para el hombre y los barcos de la estación costera. Me gusta la paz y tranquilidad, pero me enseñó lo mucho que se puede hacer con un equipo que funciona bien”.

Negocio riesgoso.

 "Siempre estaba cómodo en el agua y en los barcos. Siempre me ha gustado la natación y obtuve un  certificado para  buceo como estudiante. El agua y los barcos pueden ser grandes obstáculos para las personas que quieren entrar en la biología marina. Recuerdo las discusiones con los biólogos evolutivos de primates a la vez en la década de 1970 cuando los estudiantes de Stanford fueron tomados como rehenes por un grupo rebelde de África, y los investigadores corrían el riesgo de infección con la enfermedad tropical. Y ellos me decían, 'Oh, Dios mío, usted tiene que salir en un barco? "Yo estaba incrédulo. Allí ellos eran  los que tomaban riesgos reales. Mientras tanto, al montarse en un barco no  había  riesgo en absoluto”.

Un problema de escala.

"El problema con el estudio de las ballenas es que viven en una escala mucho más grande que nosotros. Los animales pueden estar separados por kilómetros, y al estar sentado en un barco el campo de visión es demasiado pequeño. Cuando miramos desde el barco, el ámbito sobre el que nuestros sentidos están operando [es] mucho más pequeño por lo que se necesita un salto de la imaginación para [comprender] que otra ballena puede escuchar la llamada de una ballena desde un centenar de kilómetros de distancia. Estos son los animales del océano que están nadando desde Hawai a Alaska, resolviendo problemas de orientación y navegación a lo largo de todo el Pacífico Norte. Pero esto es difícil de entender, un empobrecimiento de nuestra imaginación”.

Grandes Exitos

.Proveer  evidencias que, siempre de forma similar a las de los pájaros cantores, las canciones de la ballena jorobada juegan un papel en el apareamiento.

.Encontró que las ballenas jorobadas tienen una amplia gama de canciones y son capaces de realizar cambios rápidos y complejos de sus canciones, que es  la evidencia de que el mamífero marino es capaz de aprendizaje vocal.

.Demostrar que los delfines individuales producen un silbido con firma y demostró que los animales fácilmente pueden imitar los silbidos de otros delfines.

Ser el pionero en tags de sonido y orientación que, cuando se pegan  a un delfín, son capaces de identificar el animal que produce la vocalización en un grupo de animales en cautiverio, y una etiqueta de grabación acústica digital para medir las respuestas vocales de cetáceos silvestres

Elevar la conciencia de cómo las plataformas petrolíferas, barcos y el sonar perturban a  los mamíferos marinos

Etiquetas

Ballenas, sonar, mamíferos marinos, biología marina, ecología, delfines, la comunicación animal y la acústica de los animales.