[23/03/2012] News
Come i delfini trovano le prede con i suoni
Kina la pseudorca delle Hawaii ricercatrice ad honorem
Nella caccia nelle oscure profondità marine la vista serve a poco, ma i cetacei odontoceti, i delfini e le balene dentate riescono ad individuare con una precisione incredibile le loro prede grazie all'ecolocalizzazione. Su Experimental Biology Laura Kloepper, dell'università di Hawaii, spiega che «gli odontoceti producono i loro caratteristici click per l'ecolocalizzazione in strutture nasali nella fronte e li trasmettono attraverso una lente acustica piena di grasso chiamata melone. Gli studi di altre persone hanno mostrato la capacità degli odontoceti di controllare la forma del "fascio" dell'ecolocalizzazione e si è sempre pensato che utilizzassero il melone per focalizzare il suono. Tuttavia, nessuno aveva mai provato questo direttamente».
Kloepper e il suo PhD advisor, Paul Nachtigall, hanno deciso di capire come funziona davvero la cosa direttamente dove lavorano: il Marine mammal research program dell'Univerity of Hawaii che ospita dal 1993 una pseudorca (Pseudorca crassidens) chiamata Kina (nella foto con la Kloepper), finita per caso nell'acquario quando la Us Navy decise di smantellare il suo laboratorio alle Hawaii e non sapeva come sbarazzarsene. La Kloepper ora dice: «E' un sogno lavorare con lei, pensiamo che sia probabilmente il miglior eco-localizzatore del mondo. Kina è estremamente abile nel lavorare con i biologi marini, dopo decenni di lavoro dedicatogli da Marlee Breese e dal suo training staff. In studi precedenti è riuscita a distinguere tra due oggetti che differivano per una larghezza inferiore allo spessore di un capello».
Gli scienziati avevano sospettato che questa notevole precisione fosse in parte dovuta alla capacità dei cetacei di regolare il fuoco del loro fascio sonoro. Kina è stata addestrata a riconoscere con l'ecolocalizzazione un cilindro di 37,85 mm di larghezza con "pareti " di 6,35 mm di spessore e doveva segnalare di aver riconosciuto il cilindro toccando un pulsante, ottenendo in cambio una ricompensa in pesce. Quando Kina trovava altri cilindri di diverso spessore è stata addestrata a rimanere in attesa prima di ricevere il suo premio di pesce.
Il team ha poi selezionato due altri cilindri per mettere alla prova le sue capacità di ecolocalizzazione: uno con pareti molto spesse (7,163 millimetri) che Kina è in grado di rilevare con facilità e un altro con pareti lievemente più spesse (6,553 millimetri) che Kina aveva più difficoltà a distinguere dal cilindro di 6,35 millimetri. Poi, per settimane, Nachtigall, Breese e Kloepper a caso hanno presentato i cilindri Kina a distanze che andavano da 2,5 a 7 m, rilevando il suo tasso di successo e registrando i suoi click di ecolocalizzazione con una serie di idrofoni situati tra lei e il cilindro. I cilindri venivano posizionati dentro una cortina circolare (in modo che la pseudorca non potesse vederli) e che veniva sollevata al momento dell'esperimento.
Ma c'è stato un problema: «La larghezza di un fascio acustico è determinato dalla frequenza del suono - si legge su Experimental Biology. Così, come poteva il team dire se un cambiamento nella larghezza del fascio era dovuto alla messa a fuoco del suono di Kina o era semplicemente causato dalla fisica acustica?».
I ricercatori hawaiani si sono rivolti alla statistica Megan Donahue. «Utilizzando le statistiche, siamo stati in grado di spiegare il rapporto naturale esistente tra l'area del fascio e la frequenza» spiega Kloepper, e questo ha permesso ai ricercatori di correggere la frequenza relativa alla variazione della larghezza del fascio. Tracciando una "adjusted beam area" rispetto alla distanza del bersaglio, la Kloepper ha scoperto che «il fascio di ecolocalizzazione di Kina diventava più ampio quando lei aveva difficoltà a distinguere tra il cilindro da 6,553 mm e quello da 6,35 mm, quando i cilindri erano più distanti. La pseudorca era effettivamente "strabica" e regolava la dimensione del suo fascio di ecolocalizzazione in risposta ai compiti più difficili».
E' quindi venuto fuori che Kina alterava le dimensioni del suo fascio di eco localizzazione a seconda di come fosse difficile identificare il cilindro, producendo un raggio più grande quando il cilindro di fronte a lei era più difficile da distinguere dal suo bersaglio.
Ma è sorto un altro grosso problema: se era davvero Kina a concentrarsi sugli oggetti, perché la larghezza del fascio sembrava essere sempre più ampia invece che più concentrata? Kloepper si è reso conto che il fascio appariva più largo solo perché il cluster di idrofoni era vicino alla matrice di Kina. Quando ha tracciato il percorso dei fasci acustici emerso dal melone dell'animale passato attraverso l'"hydrophone array", è stato chiaro che i fasci che apparivano più ampi agli idrofoni erano più concentrati da lontano, mentre i fasci "stretti" erano più focalizzati sugli gli oggetti più vicini . Gli scienziati pensano che quando Kina produce questi grandi fasci di suono il melone agisca come una lente acustica reattiva che mette a fuoco il fascio e dirigere tutto il suono verso l'oggetto che interessa l'odontoceto.
«Ha senso perché eco localizzare è quel che questi animali fanno nella vita, durante le immersioni profonde hanno pochissima luce. Quindi questo significa che possono seguire e tenere traccia dei pesci semplicemente utilizzando il suono. Questa è la prima volta che qualcuno ha creato un progetto di base per dimostrare che c'è differenza di focalizzazione del fascio con destinazione in condizioni di eco localizzazione diverse - dice la Kloepper. Sono ansiosa di scoprire se altre specie sanno utilizzare la strategia di messa a fuoco di Kina».
Studi successivi dello stesso team hanno dimostrato che probabilmente anche le focene hanno la stessa capacità di messa a fuoco.
Nachtigall ha spiegato che, «oltre a regolare il suo fascio eco localizzatore, Kina è in grado di alterare la sensibilità del suo udito: lo rende super-sensibile quando è a caccia, ma può "scollegare le orecchie" per bloccare rumori forti potenzialmente dannosi. Kina è un ricercatore professionista. Dovrebbe essere il principale autore di questo studio - ha detto a Bbc Nature. Ormai, dovrebbe avere circa cinque dottorati e innumerevoli pubblicazioni a suo nome».