5. Los murciélagos para detectar obstáculos emiten señales de ultrasonido con frecuencias cercanas a los 100.000 Hz. Responde:
a) ¿Cuál es la longitud de onda de la señal emitida?
b) ¿Cuáles ondas experimentan mayor difracción al pasar por el borde de un obstáculo, las emitidas por el murciélago o la de la voz de una persona? Explica.
Respuestas
Respuesta:
Definición e historia
La ecolocación es un proceso por el cual los murciélagos (Orden Chiroptera) logran obtener información de su entorno, a través de ecos que provienen de sonidos ultrasónicos no audibles para los humanos, generados por ellos y con los cuales pueden ubicarse en el espacio, detectar, clasificar y localizar sus presas (Schnitzler y Kalko 2001).
El uso de sonidos para ubicar objetos fue inicialmente sugerido por Lazzaro Spallanzani en 1793, al replicar los experimentos de Luis Jurine. Utilizando tapones para los oídos descubrieron que los murciélagos colisionaban con obstáculos (Griffin 2001). Ciento cuarenta y cinco años después, GW Pierce desarrolló un sensor capaz de detectar sonidos ultrasónicos que sirvió para que los investigadores Donald Griffin y Robert Galambos, y paralelamente Sven Dijkgraaf, concluyeran que los murciélagos usan este tipo de sonidos para detectar objetos y evitar colisiones (Griffin 2001). Con estos y posteriores ensayos, Donald Griffin acuñó el término ecolocación (o ecolocalización) y confirmó que gracias a la emisión de sonidos ultrasónicos y a la recepción de ecos, los murciélagos pueden capturar insectos al vuelo en condiciones naturales (Griffin et al. 1960).
Características del sonido
Los sonidos ultrasónicos que emiten los murciélagos tienen ciertas propiedades que los hacen propicios para ubicar objetos con detalle, pero al mismo tiempo están sujetos a ciertas complicaciones dependiendo de las condiciones ambientales y del tipo de sonido emitido (Schnitzler et al. 2003). El ultrasonido se destaca por tener una frecuencia alta (ciclos por segundo o Hertzios, Hz), usualmente superior a los 20 kilohertzios (kHz). Por lo general, las frecuencias ultrasónicas usadas por los murciélagos oscilan entre 25 kHz y 100 kHz y pueden ser generadas a través de las narinas o la boca de acuerdo a cada grupo de murciélagos (Kunz y Parson 2009).
Dada la relación inversa entre frecuencia y longitud de onda, los sonidos con mayor frecuencia tienen menor longitud de onda. De tal modo, cuando un objeto tiene un tamaño superior al cociente entre la longitud de onda y la constante, dicho objeto reflejará la onda emitida a manera de eco. Se puede pensar que un murciélago que emite una señal de 30 kHz , es decir de 0,01 m/ciclo, puede detectar objetos mayores a 0,003 m de diámetro. Al incrementar la frecuencia del sonido, la capacidad de detectar objetos de menor tamaño aumenta. Considerando que los insectos pueden tener un tamaño muy pequeño, los sonidos ultrasónicos se convierten en una herramienta ideal para detectar presas pequeñas. No obstante, los sonidos de alta frecuencia tienen un grave inconveniente: tienden a perder intensidad al propagarse por el espacio, y mientras más alta sea la frecuencia menor distancia podrá recorrer el sonido (atenuación; Fig. 1). Esto se complica aún más en ambientes húmedos, debido a que las partículas de agua en el aíre incrementan la atenuación de las ondas sonoras (Neuweiler 1984).