Percezione di infrasuoni

La produzione e la percezione di infrasuoni è stata osservata in più mammiferi, tra cui balena, elefante, giraffa, ippopotamo e rinoceronte. Per la maggior parte di questi animali, le osservazioni sono preliminari e la loro sensibilità agli infrasuoni non è stata quantificata. Se un animale produce un suono a bassa frequenza e lo usa nella comunicazione, suggerisce che l’animale potrebbe anche essere sensibile agli infrasuoni.

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Gli elefanti sono l’animale terrestre in cui la produzione di chiamate infrasoniche è stata notata per la prima volta da M. Krishnan, in seguito scoperto da Katy Payne. L’uso di suoni a bassa frequenza per comunicare su lunghe distanze può spiegare alcuni comportamenti elefante che hanno precedentemente perplesso gli osservatori. Gruppi di elefanti che sono separati da diversi chilometri sono stati osservati per viaggiare in parallelo o per cambiare la direzione simultaneamente e muoversi direttamente l’uno verso l’altro per incontrarsi. Il tempo di estro per le femmine è asincrono, dura solo pochi giorni e si verifica solo ogni diversi anni. Tuttavia, i maschi, che di solito si allontanano dai gruppi femminili, si riuniscono rapidamente da molte direzioni per competere per una femmina ricettiva. Poiché gli infrasuoni possono viaggiare per distanze molto lunghe, è stato suggerito che le chiamate nell’intervallo infrasonico potrebbero essere importanti per la comunicazione a lunga distanza per tali comportamenti coordinati tra elefanti separati.

Produzione e percezione di infrasuoni

Le registrazioni e gli esperimenti di riproduzione supportano che gli elefanti utilizzano le componenti infrasoniche delle loro chiamate per la comunicazione. Le vocalizzazioni infrasoniche sono state registrate da elefanti in cattività in molte situazioni diverse. La struttura delle chiamate varia notevolmente ma la maggior parte di esse varia in frequenza da 14 a 24 Hz, con durate di 10-15 secondi. Quando l’elefante più vicino si trova a 5 m dal microfono, i livelli di pressione sonora registrati possono essere da 85 a 90 dB SPL. Alcune di queste chiamate sono completamente impercettibili per gli esseri umani, mentre altri hanno componenti udibili che sono probabilmente a causa di armoniche di frequenza più elevata di sotto 20 Fondamenti Hz. A volte, le vocalizzazioni causano brontolii percettibili che sono accompagnati da uno svolazzamento della pelle sulla fronte dell’elefante chiamante dove il passaggio nasale entra nel cranio. Questo svolazzamento può verificarsi anche senza causare alcun suono percepibile, suggerendo la produzione di una chiamata puramente infrasonica. Il meccanismo della produzione di chiamate infrasoniche negli elefanti non è stato determinato.

Gli esperimenti di riproduzione che utilizzano vocalizzazioni di elefanti preregistrati mostrano che gli elefanti possono percepire gli infrasuoni e come rispondono a questi stimoli. Negli esperimenti di riproduzione, alcuni comportamenti che si verificano comunemente dopo le vocalizzazioni vengono segnati prima e dopo la riproduzione di una chiamata. Questi comportamenti includono sollevamento e irrigidimento delle orecchie, vocalizzazione, camminare o correre verso l’altoparlante nascosto, raggrupparsi in un gruppo stretto e rimanere immobili (“congelamento”), con occasionali movimenti di scansione della testa. Il verificarsi di tali comportamenti aumenta costantemente dopo la riproduzione di una chiamata, sia che si tratti di una riproduzione a larghezza di banda completa o di una riproduzione in cui la maggior parte dell’energia superiore a 25 Hz è stata filtrata. Questo filtraggio mostra che le informazioni comportamentalmente significative della chiamata sono contenute nell’intervallo infrasonico e simula anche l’effetto dell’attenuazione dipendente dalla frequenza sulla distanza come potrebbe verificarsi in natura. Le risposte comportamentali non aumentano per stimoli di tono puro che sono simili alle chiamate infrasoniche registrate in frequenza e intensità. Questo dimostra che le risposte sono specificamente a segnali che erano significativi per gli elefanti.

L’uso dei playback preregistrati e del punteggio comportamentale mostra anche che le chiamate degli elefanti infrasonici sono comportamentali significative su lunghe distanze. Il grado di comportamenti di risposta eseguiti da un gruppo di elefanti, come il sollevamento delle orecchie, il camminare verso gli altoparlanti, il “congelamento” o i movimenti di scansione, è stato confrontato visivamente prima e dopo la presentazione di uno stimolo, segnando una prova come risposta positiva se la quantità di comportamenti è maggiore dopo lo stimolo. In un particolare esperimento eseguito su elefanti che vivono in natura, la presentazione di playback per 20-40 secondi da altoparlanti a distanze di 1,2 km e 2 km ha causato un significativo aumento dei comportamenti di risposta. Poiché i playback sono stati fatti a metà dell’ampiezza a cui sono stati registrati, si stima che questi richiami sarebbero percepibili dagli elefanti a distanze di almeno 4 km Anche questo può essere sottovalutato perché gli animali non rispondono ogni volta che percepiscono un richiamo conspecifico, e probabilmente sono meno propensi a rispondere a chiamate da distanze ulteriori anche se li percepiscono.

Ci sono alcuni fattori confondenti che potrebbero influenzare i risultati di questo tipo di esperimento. In primo luogo, gli animali potrebbero effettivamente essere più sensibili di quanto gli esperimenti indicherebbero a causa dell’assuefazione degli animali agli stimoli di riproduzione dopo diverse ripetizioni di prova. Per evitare questo, i ricercatori presentano diversi tipi di playback in ordine casuale. Un altro problema che potrebbe sorgere nell’interpretazione degli esperimenti sul campo fatti su gruppi di animali è che gli animali potrebbero rispondere ai segnali di altri elefanti nel gruppo piuttosto che allo stimolo di riproduzione. Tuttavia, si ipotizza che almeno un animale nel gruppo abbia percepito e risposto direttamente allo stimolo.

Sensibilità agli infrasuoni

Le soglie di sensibilità uditiva sono state misurate comportamentalmente per un singolo giovane elefante indiano femmina. Il test di condizionamento per la sensibilità richiede che l’elefante risponda a uno stimolo premendo un pulsante con il suo tronco, il che si traduce in una ricompensa di acqua zuccherata se l’elefante ha identificato correttamente l’occorrenza dello stimolo appropriato. Per determinare le soglie di sensibilità uditiva, una certa frequenza del suono viene presentata a varie intensità per vedere a quale intensità lo stimolo cessa di evocare una risposta. La curva di sensibilità uditiva di questo particolare elefante è iniziata a 16 Hz con una soglia di 65 dB. Una pendenza superficiale è diminuita fino alla migliore risposta a 1 kHz con una soglia di 8 dB, seguita da un aumento della soglia ripida superiore a 4 kHz. Secondo il cut-off di 60 dB, il limite superiore era di 10,5 kHz con una risposta assolutamente non rilevabile a 14 kHz. Il limite superiore per gli esseri umani è considerato 18 kHz. I limiti superiore e inferiore dell’udito degli elefanti sono i più bassi misurati per qualsiasi animale a parte il piccione. Al contrario, la frequenza media migliore per l’udito animale è 9.8 kHz, il limite superiore medio è di 55 kHz.

La capacità di differenziare le frequenze di due toni successivi è stata anche testata per questo elefante usando un paradigma di condizionamento simile. Le risposte dell’elefante erano alquanto irregolari, il che è tipico per i mammiferi in questo test. Tuttavia, la capacità di discriminare i suoni era migliore a frequenze inferiori a 1 kHz, in particolare a misurazioni di 500 Hz e 250 Hz.

I test sulla capacità di localizzare i suoni hanno anche mostrato il significato della percezione del suono a bassa frequenza negli elefanti. La localizzazione è stata testata osservando l’orientamento riuscito verso gli altoparlanti della sorgente sinistra o destra quando erano posizionati ad angoli diversi dalla testa dell’elefante. L’elefante potrebbe localizzare meglio i suoni ad una frequenza inferiore a 1 kHz, con una perfetta identificazione dell’altoparlante sinistro o destro ad angoli di 20 gradi o più, e discriminazioni a livello di probabilità inferiori a 2 gradi. La capacità di localizzazione del suono è stata misurata come migliore a 125 Hz e 250 Hz, intermedia a 500 Hz, 1 kHz e 2 kHz e molto scarsa a frequenze a 4 kHz e oltre. Una possibile ragione di ciò è che gli elefanti sono molto bravi a usare le differenze di fase interaurali che sono efficaci per localizzare i suoni a bassa frequenza, ma non altrettanto bravi a usare le differenze di intensità interaurali che sono migliori per i suoni a frequenza più alta. A causa delle dimensioni della testa di elefante e della grande distanza tra le orecchie, i segnali di differenza interaurale si confondono quando le lunghezze d’onda sono più corte, spiegando perché la localizzazione del suono era molto scarsa a frequenze superiori a 4 kHz. È stato osservato che l’elefante diffondeva la pinna delle sue orecchie solo durante le attività di localizzazione del suono, tuttavia l’effetto preciso di questo comportamento è sconosciuto.

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