En este nuevo episodio de PLANETA AGUA hacemos un viaje para conocer las profundidades marinas….¡a través del sonido!. En el agua, el sonido viaja cuatro veces más rápido que en el aire. Este hecho ha sido aprovechado por la evolución, dando lugar a diferentes órganos, sistemas, comportamientos absolutamente excepcionales, en el que el sonido no solo es importante, sino que es el protagonista.
Para este capítulo hemos tenido la suerte de entrevistar a Neus Pérez Gimeno. Neus estudió Ciencias del Mar e inició su carrera profesional en el 2002 investigando como Responsable de la «Acción Acústica» en el Proyecto Life “Conservación de cetáceos y tortugas en Aguas de Murcia y Andalucía” en la Universidad de Cádiz. Durante esos 4 años de investigación, se especializó en trabajos dentro del campo de la bioacústica y acústica submarina. Tras ello, se formó en el campo de la acústica ambiental y arquitectónica (Máster en Ingeniería Acústica) y desarrolló su carrera profesional en diferentes ingenierías y consultorías privadas. A partir del 2012, crea su propia consultora acústica con la que retoma los estudios centrados en acústica submarina, concretamente se especializa en Estudios de Impacto Acústico Submarino. A partir de enero de este año (2020), es contratada como técnica especialista en acústica submarina por el Instituto Universitario de Investigación Marina, INMAR, de la Universidad de Cádiz formando a su vez parte del Laboratorio de Ingeniería Acústica de dicha universidad.Tiene experiencia en todos los aspectos de la acústica y el control del ruido, especialmente en las áreas de acústica subacuática y ambiental. Ha participado en numerosas conferencias y congresos tanto de cetáceos como de acústica y actualmente se encuentra preparando tesis doctoral “Desarrollo y propuestas metodológicas de estudios sobre impacto acústico subacuático de actividades antropogénicas a través de modelización” en la Universidad de Cádiz». Por si fuera poco, Neus es miembro fundadora de CIRCE (Conservación, Información y Estudio sobre cetáceos).
Esperamos que disfrutéis y aprendáis tanto como nosotr@s lo hemos hecho escuchando a Neus. ¡Al agua!
Te dejamos más abajo el reproductor del podcast y la entrevista por escrito.
Podcast de Planeta Agua sobre acústica submarina
Te dejamos aquí el reproductor del programa número 05 del podcast Planeta Agua, dirigido por Natalia Pérez Valle, sobre acústica submarina. Entrevista realizada a Neus Pérez Gimeno.
Escucha»Acústica submarina con Neus Pérez Gimeno | Planeta Agua #05″ en Spreaker.Entrevista a Neus Pérez Gimeno sobre acústica submarina
Hola Neus, bienvenida a Planeta Agua y muchísimas gracias por acompañarnos en este episodio.
¡Gracias a vosotr@s por invitarme!
Bueno Neus, comencemos por el principio porque este es un tema complejo: ¿Qué es el sonido?
El sonido es un término que abarca y se refiere a cualquier energía acústica. Así que el sonido es energía. Como tal, la energía no puede ser creada ni destruida, sólo se transforma de una forma en otra. Concretamente, el sonido es una energía producida por una vibración que se transmite en un medio elástico (ya sea líquido, sólido o gaseoso), el cual puede ser audible o no.
No es difícil obtener ejemplos de la energía acústica (o sonora):
- Seguramente habréis estado en casa durante una tormenta y habréis notado que los truenos más intensos hacen temblar a los vidrios de las ventanas. Se trata de la energía sonora que se transmite a los vidrios y se convierte en energía cinética.
- O cuando una cantante de ópera es capaz de romper una copa de cristal usando su potencia pulmonar y cuerdas vocales. NO es un mito, es la resonancia. Vibra el cristal tan intensamente que se fractura
La propagación del sonido involucra transporte de energía sin transporte de materia, en forma de ondas mecánicas que se propagan a través de la materia sólida, liquida o gaseosa.
En definitiva, el sonido es algo vibrante viajando a través de un medio.
Y… ¿se transmite de la misma forma en todos los medios?
No, no se transmite del mismo modo en cada medio, ni siquiera de la misma manera a través de distintos sólidos, líquidos o gases. En función del medio por el que se propague el sonido presentará unas u otras características.
Para tener una visión global, cuanto mayor es la densidad del medio, mejor se transmite el sonido, por lo que los medios sólidos suelen ser mejores transmisores que los líquidos y, a su vez, los líquidos mejores que los medios gaseosos (como el aire).
Y, ¿qué ocurre, por ejemplo, en el vacío? Pues absolutamente nada. No hay sonidos en un medio vacío ya que las ondas acústicas no se pueden transmitir a través de él… Habría que revisar los efectos especiales de los viajes galácticos de algunas películas de ciencia ficción. Sin embargo, los astronautas, por ejemplo, sí pueden mantener la comunicación entre ellos por medio de dispositivos de radio, ya que las ondas electromagnéticas sí se pueden transmitir pese a la ausencia de un medio material.
¿Y qué es lo que ocurre en el océano?
En la propagación acústica submarina influyen, de manera especial, la velocidad del sonido (la forma del perfil de la velocidad del sonido), y el valor de la atenuación que sufra la señal (las pérdidas que vaya sufriendo por el camino) debido a divergencia y absorción, los rebotes, etc. Eso sí, no implica que no haya otros mecanismos adicionales que afecten en la propagación del sonido en el mar.
Predecir el movimiento de las ondas sonoras en un medio como el océano, es muy complejo. Depende de las propias condiciones oceanográficas, parámetros que hacen variar la velocidad del sonido, la refracción, reflexión, etc. fácilmente, presenta canales sonoros (donde las ondas quedan atrapadas) por donde se propaga el sonido a largas distancias, aparecen zonas de sombras, etc.
En concreto, para el sonido, cuanto mayor es la densidad del fluido, menor es velocidad de propagación. Pero hay tres factores que afectan a la densidad: temperatura, presión y salinidad.
La densidad del agua se ve muy afectada por las variaciones de temperatura y salinidad, aunque la presión no la alteran especialmente. Sin embargo, la velocidad del sonido sí queda muy afectada por la presión. Así que la velocidad del sonido depende de la densidad (que a su vez depende de la temperatura y la salinidad) y de la presión, y todo ello varía horizontal y verticalmente.
¿Hay ruido en nuestros océanos, Neus?
El mar es muy ruidoso.
Su ruido ambiente (ruido natural de fondo + el ruido generado por la actividad humana) presenta unos altos niveles sonoros debido a que la velocidad del sonido es cuatro veces mayor que la del aire con escasa presencia de obstáculos, que favorecen la propagación (los sonidos en el mar recorren más distancia que en el aire).
El ruido marino contempla muchas fuentes diferentes. Fuentes naturales como el viento (olas), lluvia, hielo, animales, actividad sísmica. O fuentes antropogénicas como el tráfico marítimo, construcciones marinas, exploración y explotación de hidrocarburos, investigación, sónares, etc.
Los sonidos de baja frecuencia son, normalmente, de niveles mayores que los de alta frecuencia, debido a las propias emisiones sonoras (el carácter en sí de las fuentes de ruido), y de una menor absorción a frecuencias bajas.
Baja frecuencia que puede ser inaudible al ser humano. Ya a partir de rangos frecuenciales entre 20 y 1000 Hz, el tráfico marítimo representa el principal foco sonoro.
La acción del viento y el oleaje (condiciones meteorológicas) sobre el ruido ambiental contribuyen, especialmente, en frecuencias superiores de 1000 Hz.
Y la aportación de los animales se extendería en un amplio rango frecuencial en función de cada especie.
Sin duda, cuando hablamos de acústica en animales y más concretamente en animales marinos, lo primero que se nos viene a la mente son cetáceos. Pero, ¿cómo se producen realmente estos sonidos y qué sonidos pueden producir estos animales?
Los cetáceos destacan por su grandísima capacidad de emplear el sonido como herramienta.
No obstante, debemos comentar que existe una gran diferencia en el uso del sonido entre odontocetos y misticetos, siendo los odontocetos aquellos cetáceos que poseen dientes y los misticetos, barbas, lo que comúnmente llamamos “ballenas”.
Pues bien, los odontocetos presentan una estructura en la cabeza, el melón, situada en la frente de estos animales y ausente en misticetos. Con esta estructura proyectan y dirigen las ondas por el medio marino (interviene en la ecolocalización); pero ¿qué órgano o estructura, análoga al melón de los odontocetos, es el responsable de proyectar estas ondas en los misticetos?
Es un misterio, aunque ya hay algunas hipótesis.
El repertorio acústico de los cetáceos se divide en dos clases de sonidos: clicks y silbidos.
Los sonidos utilizados en la ecolocalización por estos mamíferos son los «clicks» (emisiones pulsadas y repetidas).
Los «clicks» abarcan un gran rango frecuencial, con lo que pueden extraer información a largas distancias (baja frecuencia) o con mayor precisión (alta frecuencia); estos clicks son reflejados por los obstáculos (el fondo, otros animales, barcos, lo que sea) y el animal puede obtener información de su alrededor.
También les permite explorar su entorno los chasquidos.
Todo ello les permite orientarse, calcular distancias, tamaño, forma, estructura y densidad de los objetos.
Es una forma de ver en un ambiente sin luz.
No obstante, el papel de la ecolocalización en odontocetos no está del todo claro aún. Ejemplo de ello es la pasividad, en algunos casos, a la hora de evitar obstáculos (redes, barcos o el ataque de otros depredadores). Además, en el caso de los misticetos, no se saber con certeza si también ecolocalizan, es decir si emplean las señales para la ecolocalización como los odontocetos.
El segundo tipo de emisión, dentro del repertorio acústico de odontocetos, son los silbidos. Este tipo de emisión tienen una función social y de comunicación; llegando a ser la firma individual en algunas especies (por ejemplo, el delfín mular).
¿Es por este último tipo de emisión del que nos estás hablando, de los silbidos, que se habla en orcas de “dialectos”?
Sí. En el caso de las orcas, tenemos el llamativo caso del investigador John Ford, que trabaja actualmente en la Columbia Británica, que es capaz de identificar familias de orcas e incluso individuos de cada grupo por los silbidos. Era capaz de estar escuchando a los animales y decir “¡anda, este es 325!” (ejemplo inventado). Imagino que además este hombre tendrá una gran capacidad auditiva y una gran memoria auditiva también, claro. Pero sí, hay determinadas especies, como es el caso de la orca, que se les puede reconocer por su firma acústica.
¿Hay otros animales marinos que emitan sonidos?
Aunque me he centrado en los cetáceos, no son las únicas especies que emiten sonidos. En realidad, muchas de las especies marinas (peces y crustáceos, entre otros) producen señales acústicas ya sea a modo de defensa de territorio, o de advertencia (aviso de la cercanía de un depredador), o comunicación (por ejemplo, para mantener al grupo o banco cohesionado).
Precisamente, los cetáceos emplean escuchas pasivas durante la fase de búsqueda o seguimiento de sus presas. Con la escucha pasiva, los delfines obtienen información útil como son la identificación de la presa, número o tamaño de los individuos.
Para que todos estos sistemas sean efectivos, necesitamos que haya también una buena recepción del sonido, ¿no es así? ¿es el caso de estos animales de los que nos hablas?
Los sentidos son sumamente importantes en nuestra existencia, pero, posiblemente, el sentido de la escucha es uno de los más significativos de todos. ¿Por qué? Porque nos permite analizar, interpretar y comprender los sonidos.
Como he comentado anteriormente, en un medio sin luz, el sonido aportará la información de lo que te rodea, y la capacidad de escucha de cada animal la determina su sensibilidad acústica. Es decir, la sensibilidad que tiene cada individuo a las frecuencias.
Ciertamente, la sensibilidad auditiva determinará la respuesta de un individuo (animal) a determinadas situaciones o la afección que la exposición de los focos sonoros pueda generarle.
Los oídos de los cetáceos están adaptados para ser muy sensibles al sonido, haciéndoles más vulnerables a mostrar daños físicos o a limitarles en la vida en general (ya sea en la búsqueda de presas, en la comunicación, o en la orientación, etc).
Los datos sobre la sensibilidad en el sistema auditivo de los cetáceos son escasos y se basan en experimentos con animales en cautividad. Los estudios sobre los rangos auditivos de pequeños cetáceos se exponen a través de audiogramas, donde se representa la presión acústica que puede detectar un animal. Se debe tener en cuenta que algunas especies pueden presentar una sensibilidad distinta que la que predecirían los rangos de audición estimados con animales en cautividad o a través de predicciones teóricas.
Nos comentas que esta extrema sensibilidad acústica que tienen estos animales puede llegar a dañarles, incluso físicamente. En relación a esto, se me viene a la cabeza un caso que tuvo lugar hace ya algún tiempo que en diferentes partes del mundo, incluido Canarias, hubo varamientos masivos de zifios y tuvo algo que ver con la acústica, ¿no, Neus?
Sí, además precisamente participé en esa campaña. Se produjeron varamientos masivos coincidiendo con maniobras militares.
Tras esto, fueron los propios militares quienes ofrecieron sus barcos para investigar o para intentar aportar luz a este incidente. El problema de según qué generación de ruidos es que no siempre conocemos todo, no siempre la información va a ser abierta. La acústica submarina se empezó a desarrollar fundamentalmente durante la Segunda Guerra Mundial, todo muy vinculado al control de los océanos para la guerra. Así, submarinos y las defensas submarinas empezaron a valorar el uso de la acústica submarina. ¿Con esto qué quiero decir? Que es muy fácil que todo lo que sea generación/emisión por parte de los humanos en el medio marino, sea confidencial o cueste mucho saber qué ha ocurrido.
En el caso de Canarias, lo que sí se pudo ver, describir y confirmar es que hubo un varamiento masico atípico de estos animales, los zifios. Estos, son animales muy sensibles a altísimas frecuencias. El problema de estas especies es que además son muy esquivas, muy difíciles de ver y el comportamiento se ha ido conociendo muy poco a poco a medida que ha avanzado la investigación de cetáceos. En aquella época, todavía se estaba empezando a conocer este tipo de animal, pero la realidad es que aparecieron varados grandes grupos mostrando síntomas de daños generados por ruido. Los animales presentaban embolias que podrían ser resultado de una exposición a un ruido muy fuerte, que causa un daño físico al animal y acaba muriendo. La otra posibilidad que se plantea es que esa exposición a ese gran ruido aturdiese a los animales, los desorientase y alargasen sus inmersiones hasta el punto de exceder sus capacidades fisiológicas de buceo y morir.
En la actualidad, nuestros océanos tienen mucho más ruido que hace décadas cuando la actividad marítima era mucho menor. Este ruido que va en aumento, ¿puede suponer un problema para la fauna marina?
Los daños producidos por la exposición a ruidos pueden generar molestias y cambios comportamentales, daños auditivos temporales, daños auditivos permanentes o incluso la muerte.
En general, el ruido reduce la habilidad de un animal a detectar otros sonidos de frecuencias similares (enmascara las señales).
Sin embargo, la pérdida auditiva, tanto si es temporal como permanente, puede afectar a estos animales de diversas formas. Una pérdida temporal puede impedir que el animal detecte un predador o presa, o puede determinar que el animal entre en un área peligrosa para su supervivencia.
Igualmente, una pérdida permanente tendrá graves consecuencias en la comunicación del animal con sus congéneres afectando en actividades tales como encontrar pareja, cuidar las crías o encontrar comida. Estos daños suelen producirse tras una exposición a presión sonora intensa o prolongada y pueden, a su vez, ser causas de sucesivos varamientos.
¿Cómo evitar o reducir la contaminación acústica?
La contaminación acústica procede de la emisión sonora de las actividades antropogénicas. Dichas actividades generadoras de ruido submarino originan efectos adversos en la vida marina (no sólo en cetáceos). Como se ha descrito, varían desde efectos agudos tales como pérdida auditiva permanente y/o temporal a crónicos (como pueden ser las alteraciones en el desarrollo) o fisiológicos debido al estrés e incluso la muerte.
Mientras que una parte del ruido antropogénico es producido intencionadamente, es decir que se emplea el sonido como herramienta (sonar naval, ecosondas, campañas sísmicas), la mayoría de las fuentes de ruido son un subproducto accidental de las propias actividades humanas (a través del tráfico marítimo, construcciones, campos eólicos offshore, etc.).
Para poder controlar y gestionar las actividades ruidosas en el ámbito marino se deben establecer procesos regulatorios.
La contaminación acústica marina está contemplada en el marco del Derecho Internacional, tanto a través de instrumentos normativos como a través de resoluciones, procedentes de diferentes instituciones.
Hay una mayor sensibilidad al respecto, y muestra de ello es las exigencias de las Administraciones tanto internacionales como nacionales a la hora de contemplar/requerir incluir evaluaciones de impacto acústico submarino en los Estudios de Impacto Ambiental.
En definitiva, son imprescindibles la definición de buenos programas de prevención, reducción y control de la contaminación acústica submarina.
Queda mucho por conocer, investigar, aclarar, proponer y regular en el campo de la contaminación acústica submarina, pero año tras año se está avanzando en esa dirección.
En España, ¿tenemos la posibilidad de especializarnos en este campo?
Sí, para la acústica submarina como tal, no está tan claro, pero existen másteres y de ingeniería acústica que te forman en esta disciplina de la física.
En Inglaterra, por ejemplo, sí que existe formación para este campo. Hablamos de los “PAM” (Passive Acoustic Monitoring) que te forman para realizar mediciones y hacer el control y seguimiento de las actividades. Son los que acompañan a los MMO (Marine Mammal Observers). Son los “escuchadores”.
Hay diferentes formas de irse formando en esta rama.
Go Deeper
Sin duda, una página que tenéis que visitar y que dedicar tiempo para disfrutar: /https://dosits.org/
Artículos en los que se trata el uso de sonido por animales marinos:
«Juvenile coral reef fish use sound to locate habitats». C. A. Radford et al., 2011.
«A sound worth saving: acoustic characteristics of a massive fish spawning aggregation». Brad E. Erisman et al., 2017.
«Resonating sea urchin skeletons create coastal choruses». Craig Radford et al., 2008.
Información muy interesante sobre el varamiento en masa de zifios en las Islas Canarias coincidiendo con maniobras militares en la zona:
«“Gas and Fat Embolic Syndrome” Involving a Mass Stranding of Beaked Whales (Family Ziphiidae) Exposed to Anthropogenic Sonar Signals». A. Fernández et al., 2005.
Durante la entrevista, Neus nos habla del curso de PAM. Si queréis saber más, nos recomienda hacerlo a través de la siguiente entidad:
Os dejamos también los enlaces (son tres sesiones) de un curso maravilloso impartido por la Universidad de La Laguna (Tenerife) sobre «aplicación de la acústica a estudios marinos»:
Próximos eventos recomendados: XII Congreso Iberoamericano de Acústica.
Imágenes: 1. Vía https://fisicarealmarista.blogspot.com/p/caracteristicas-del-sonido.html ; 2. Dierauf y Gulland, 2001.