Conto mais uma história da ciência do século XVIII, que esteve para se intitular "Mas eles vêem com os ouvidos!". Agradeço ao Rogério Nogueira a tradução dos textos originais.

Ecolocalização ou Biosonar é um sentido, uma sofisticada capacidade biológica de detectar a posição e/ou distância de objetos (obstáculos no ambiente) ou animais através de emissão de ondas ultra-sônicas, no ar ou na água, e análise ou cronometragem do tempo gasto para essas ondas serem emitidas, refletirem no alvo e voltarem à fonte sobre a forma de eco (ondas refletidas). Para diversos mamíferos, morcegos, golfinhos e baleias, essa capacidade é de importância crucial em condições onde a visão é insuficiente, de noite no caso dos morcegos ou em águas escuras ou turvas para os golfinhos, seja para locomoção ou para captura de presas. Alguns pássaros também utilizam a ecolocalização para voarem em cavernas. Baseado nessa capacidade natural os seres humanos desenvolveram a “ecolocalização artificial” com o advento do radar, sonar e aparelhos de ultra-sonografia.

O italiano Lazaro Spallanzani (1729-1799) foi o primeiro a efectuar experiências (algumas cruéis) para saber como os morcegos se orientavam no escuro. Verificou que, na escuridão mais completa, morcegos normais e morcegos cegos conseguiam desviar-se dos obstáculos. Numa carta datada de 1793 escreveu:

"Nós podemos cegar um morcego de duas formas tocando e queimando a córnea com um fino arame em brasa, ou tirando e cortando-lhe os olhos. Algumas vezes o animal, ainda em sofrimento devido à operação, voa com grande dificuldade; mais tarde ele pode ser posto a voar numa sala fechada tanto de dia como de noite. Durante o seu voo podemos observar além disso que, antes de chegar à parede oposta, o morcego inverte o movimento desviando-se de obstáculos, tal como paredes, uma vara colocada no seu caminho, o tecto, pessoas na sala, e também de outros corpos colocados à sua frente num esforço de o embaraçar. Em resumo, ele mostra-se mesmo tão inteligente e experiente nos seus movimentos no ar tal como um morcego que possua olhos. Apenas ocasionalmente, devido ao cansaço, ele tenta posar sobre as paredes ou sobre o tecto, e, se elas não forem muito escorregadias, ele pode posar lá como fazem os que vêem."

Nesse mesmo ano escreveu a vários cientistas descrevendo as suas experiências e pedindo-lhes que as repetissem. O suíço Charles Jurine, cirurgião e naturalista, membro da Sociedade de História Natural de Geneva, acedeu a esse pedido, mostrando que, se as orelhas dos morcegos fossem obstruídas com cera ou outro material, diminuía drasticamente o poder de evitar obstáculos diminuía drasticamente. Spallanzani confirmou as experiências de Jurine, concluindo:

"Os ouvidos dos morcegos servem mais eficientemente para ver, ou pelo menos para medir distâncias, do que os seus olhos, um animal cego choca contra os obstáculos apenas quando os seus ouvidos estão tapados ... As experiências do M. Professor Jurine, confirmadas por vários exemplos que eu fiz, e de várias formas, estabelecem sem dúvida a influência do ouvido no voo dos morcegos cegos. Poderá então ser dito... mais do que os seus olhos os seus ouvidos servem para os orientar no seu voo? ... Eu disse que os morcegos surdos voam mal e chocam contra os obstáculos no escuro e com iluminação, mas os morcegos cegos desviam-se dos obstáculos tanto no escuro como com iluminação."

Lazzaro Spallanzani tinha mostrado em 1793 que os morcegos dependem da audição para encontrar seu caminho, mas os oponentes céticos ignoraram as experiências dele e ajudaram a atrasar as pesquisas sobre ecolocalização nos morcegos em mais de um século. [Ou seja, o consenso científico mais uma vez impediu o avanço da ciência.]

Só no início do século XX o assunto foi retomado. A seguir ao afundamento do Titanic, em 1912, o norte-americano Hiram Maxim (inventor da metralhadora) sugeriu que o eco do som com muito alta frequência – o ultra-som - podia ser utilizado na água pelos navios para detectarem e se desviarem dos icebergues e de outros obstáculos. A ideia de Maxim surgiu do problema dos morcegos, embora ignorando os trabalhos de Spallanzani e Justine. Ele foi o primeiro a propor claramente que os morcegos usavam o “som” na sua “navegação cega”!

Apesar dessa capacidade ter sido postulada pelo biólogo italiano Lazzaro Spallanzani (1729-1799), foi descrita primeiramente nos anos de 1930. O termo ecolocalização é atribuído ao zoólogo Donald Griffine e ao pesquisador Jonas Ansel, que foi o primeiro a demonstrar conclusivamente a existência da mesma nos morcegos.

Ecolocalização

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Ecolocalização ou Biosonar é um sentido, uma sofisticada capacidade biológica de detectar a posição e/ou distância de objetos (obstáculos no ambiente) ou animais através de emissão de ondas ultra-sônicas, no ar ou na água, e análise ou cronometragem do tempo gasto para essas ondas serem emitidas, refletirem no alvo e voltarem à fonte sobre a forma de eco (ondas refletidas). Para diversos mamíferos, morcegos, golfinhos e baleias, essa capacidade é de importância crucial em condições onde a visão é insuficiente, de noite no caso dos morcegos ou em águas escuras ou turvas para os golfinhos, seja para locomoção ou para captura de presas. Alguns pássaros também utilizam a ecolocalização para voarem em cavernas. Baseado nessa capacidade natural os seres humanos desenvolveram a “ecolocalização artificial” com o advento do radar, sonar e aparelhos de ultra-sonografia.

Índice 1 História 2 Ecolocalização em morcegos 2.1 Funcionamento 3 Ecolocalização em golfinhos 3.1 Funcionamento 4 Ecolocalização em pássaros 5 Ecolocalização artificial 6 Ver também 7 Referências

História


Apesar dessa capacidade ter sido postulada pelo biólogo italiano Lazzaro Spallanzani (1729-1799), foi descrita primeiramente nos anos de 1930. O termo ecolocalização é atribuído ao zoólogo Donald R. Griffin e ao pesquisador Jonas Ansel, que foi o primeiro a demonstrar conclusivamente a existência da mesma nos morcegos.

Ecolocalização em morcegos


Esquema da ecolocalização em morcego, emitindo ultra-sons (em vermelho) que atingem o objeto (em azul), sendo refletidas sobre a forma de eco (em verde) e voltando ao morcego que calcula a distância (r) com base no tempo entre a emissão e recepção



Morcego das hortas (Eptesicus serotinus)



Os morcegos são animais mamíferos muito diferente dos demais, principalmente por serem os únicos adaptados ao vôo, habilidade que compartilham com as aves e os insetos. Durante o dia, dormem pendurados pelos pés em cavernas, forros de casas abandonadas ou árvores. Tem hábitos noturnos, portanto à noite saem à procura de alimento, e consomem principalmente insetos, frutos e também néctar de algumas flores. Os que se alimentam de sangue de gado e outros animais são chamados de morcegos hematófagos. A maioria dos morcegos possui um sentido adicional, aliado aos cinco sentidos com que os humanos estão acostumados: a ecolocalização ou biosonar, trata-se de um poderoso e importante recurso para orientação à noite ou em ambientes escuros como cavernas e para captura de presas.

Funcionamento


O morcego emite ondas ultra-sônicas, isso é, com freqüência muito alta, na faixa de 20 a 215 kHz, pelas narinas ou pela boca, dependendo da espécie. Essas ondas atingem obstáculos no ambiente e voltam na forma de ecos com freqüência menor. Esses ecos são recebidos pelo morcego e com base no tempo em que os ecos demoraram a voltar, nas direções de onde vieram e nas direções de onde nenhum eco veio, os morcegos percebem se há obstáculos no caminho, as distâncias, as formas e as velocidades relativas entre eles, no caso de insetos voadores que servem de alimento, por exemplo. Desse modo esse sentido chama-se ecolocalização, ou seja, orientação por ecos, uma habilidade que eles dividem com os golfinhos e as baleias e alguns pássaros. O modo de utilizá-la varia para cada espécie, alguns emitem sons puros que duram até 150 milissegundos, enquanto outros usam uma série de “chilreios” curtos. A eficiência da ecolocalização também varia entre as espécies, sendo que os de hábito alimentar insetívoro, ou predadores de insetos em geral, geralmente possuem esse sistema muito desenvolvido. Morcegos que se alimentam de plantas também tem uma ecolocalização bem eficiente, ao contrário do que se pensava há alguns anos, usando esse sentido para encontrar e identificar frutos ^[1] e flores ^[2]. Dentro de colônias, mães e filhotes também usam a ecolocalização para se identificarem ^[3]. Mesmo na escuridão total, o morcego consegue capturar sua presa em pleno vôo.

Ecolocalização em golfinhos


Ilustração animada do golfinho utilizando a ecolocalização para capturar um peixe



Delfim-comum - (Delphinus delphis)



Os golfinhos são animais mamíferos cetáceos pertencentes à família Delphinidae. São perfeitamente adaptados para viver no ambiente áquático, existem 37 espécies conhecidas de golfinhos, dentre os de água salgada e água doce. A espécie mais comum é a Delphinus delphis

Funcionamento


O golfinho possui um extraordinário sistema acústico de ecolocalização que lhe permite obter informações sobre outros animais e o ambiente, pois consegue produzir sons de alta freqüência ou ultra-sônicos, na faixa de 150 kHz, sob a forma de “clicks” ou estalidos. Esses sons são gerados pelo ar inspirado e expirado através de um órgão existente no alto da cabeça, os sacos nasais ou aéreos. Os sons provavelmente são controlados, amplificados e enviados à frente através de uma ampola cheia de óleo situada na nuca ou testa, o Espermatócito, que dirige as ondas sonoras em feixe à frente, para o ambiente aquático. Esse ambiente favorece muito esse sentido, pois o som se propaga na água cinco vezes mais rápido do que no ar. A freqüência desses estalidos é mais alta que a dos sons usados para comunicações e é diferente para cada espécie.

Quando o som atinge um objeto ou presa, parte é refletida de volta na forma de eco e é captado por um grande órgão adiposo ou tecido especial no seu maxilar inferior ou mandíbula, sendo os sons transmitidos ao ouvido interno ou médio e daí para o cérebro. Grande parte do cérebro está envolvida no processamento e na interpretação dessas informações acústicas geradas pela ecolocalização.

Assim que o eco é recebido, o golfinho gera outro estalido. Quanto mais perto está do objeto que examina, mais rápido é o eco e com mais freqüência os estalidos são emitidos. O lapso temporal entre os estalidos permite ao golfinho identificar a distância que o separa do objeto ou presa em movimento. Pela continuidade deste processo, o golfinho consegue seguí-los, sendo capaz de o fazer num ambiente com ruídos, de assobiar e ecoar ao mesmo tempo e pode ecoar diferentes objetos simultaneamente.

A ecolocalização dos golfinhos, além de permitir saber a distancia do objeto e se o mesmo está em movimento ou não, permite saber a textura, a densidade e o tamanho do objeto ou presa.

Ecolocalização em pássaros


Antena de radar



O pássaro do petróleo ou Guácharo sul-americano (Steatornis caripensis) e certo tipo de andorinhão do gênero Aerodramus (Formerly collocalia) ou swiftlets das cavernas, são as únicas aves conhecidas que também podem ecolocalizar e voar na escuridão absoluta. Porém o sistema desses pássaros não é tão sofisticado quanto o do morcego e golfinho, além de servir somente para orientação ao vôo.

Ecolocalização artificial


A ecolocalização também é chamada de “biosonar”, pois foi a partir do estudo dessa capacidade natural que os seres humanos desenvolveram a “ecolocalização artificial”, de grande importância na aeronáutica, navegação e medicina, como o radar, o sonar e os aparelhos de ultra-sonografia.

O radar é encontrado em aviões e aeroportos e utiliza ondas eletromagnéticas.

O sonar, presente em navios e submarinos, faz uso de ondas ultra-sônicas para orientação da navegação.

A Ultra-sonografia contribui como auxílio no diagnóstico médico e veterinário, sendo sua aplicação mais ampla em seres humanos, particularmente durante a gravidez.