El canto de las ballenas no puede con el ruido de los barcos

Hace unos 50 millones de a?os, los antecesores de las ballenas, los mismos que los de las actuales vacas, abandonaron la superficie terrestre para volver al mar. Con ellos se llevaron su sistema para producir sonido, no muy diferente al humano. Pero este no opera igual bajo el agua y, lo que es m¨¢s b¨¢sico, abrir la boca para producirlo implica ahogarse. En su adaptaci¨®n al nuevo medio, algunas especies de cet¨¢ceos han sofisticado su fonaci¨®n hasta tal punto que a los humanos nos parece que cantan.

Ahora, un grupo de cient¨ªficos ha diseccionado a ejemplares de tres de ellas para desvelar los secretos de su canto. A lo largo de la evoluci¨®n redise?aron su laringe para seguir comunic¨¢ndose a largu¨ªsimas distancias. Pero su estudio tambi¨¦n muestra c¨®mo el ruido generado por los humanos est¨¢ cortocircuitando su capacidad para comunicarse. Siguen cantando, pero ya no se oyen.

Los distintos grupos de cet¨¢ceos desarrollaron adaptaciones al nuevo medio: los odontocetos (como los delfines, orcas y cachalotes) evolucionaron hasta contar con un ¨®rgano vocal nasal capaz de producir sonidos de alta frecuencia y, en el caso de los delf¨ªnidos, usarlos para ecolocalizar; mientras tanto, los misticetos (como la ballena azul, la jorobada y el rorcual) redise?aron su laringe casi por completo. Este ¨®rgano, uno de los m¨¢s complejos de los mam¨ªferos, tiene dos funciones: proteger las v¨ªas respiratorias y los pulmones y, por otro lado, la fonaci¨®n.

En la mayor¨ªa de las especies terrestres, esta fonaci¨®n implica la vibraci¨®n de las cuerdas vocales provocada por el flujo de aire a trav¨¦s del espacio que hay entre ellas, la glotis. Pero el agua oblig¨® a adaptaciones radicales. El resultado, en particular entre algunas de las ballenas barbadas, super¨® con creces a la comunicaci¨®n de sus antecesores terrestres: son capaces de emitir sonidos que viajan decenas y hasta centenares de kil¨®metros. Pero la mayor¨ªa de lo que se sab¨ªa del sistema de fonaci¨®n de estos misticetos se basaba en suposiciones e inferencias.

Entre 2018 y 2019, un grupo de cient¨ªficos especializados en la fonaci¨®n de los cet¨¢ceos se organiz¨® para hacerse con la laringe de algunas ballenas. Las necesitaban lo m¨¢s frescas posible, era la ¨²nica manera para poder estudiarlas a fondo. Contactaron con organizaciones ambientalistas para que les avisaran de alg¨²n varamiento. As¨ª se hicieron con este ¨®rgano de tres especies de misticetos, una ballena minke, un rorcual boreal y una imponente ballena jorobada. Esta ¨²ltima est¨¢ entre las pocas especies que han encantado a los marinos durante siglos con sus llamadas.

A continuaci¨®n, las diseccionaron para conocer a fondo su anatom¨ªa. En principio, cuentan con todos los elementos presentes en el resto de los mam¨ªferos, como varios cart¨ªlagos b¨¢sicos para la articulaci¨®n lar¨ªngea y producci¨®n del sonido. Pero no tienen cuerdas vocales como las de los humanos y otros animales terrestres y algunos de estos cart¨ªlagos se han endurecido y perdido su funci¨®n original. En su lugar, han desarrollado una estructura en forma de U (vista desde arriba) paralela a la tr¨¢quea, que en estos animales tiene orientaci¨®n horizontal y no vertical como en la especie humana. Y por encima de esta forma, una almohadilla de grasa.

Lo que hicieron los investigadores, que han detallado en la revista Nature, fue insuflar aire en las laringes de forma mec¨¢nica para confirmar su teor¨ªa. Vieron c¨®mo el aire hac¨ªa vibrar los brazos de la U y, en su contacto con la acumulaci¨®n de grasa de encima, se produc¨ªan sonidos de baja frecuencia similares a los propios que emiten estas ballenas. Para ello, usaron el aire que entraba por los orificios nasales hasta los pulmones y, desde ah¨ª, lo exhalaban de nuevo para producir el sonido. Hasta aqu¨ª, como hacen los animales terrestres. Pero con las ballenas tienen la capacidad de reutilizar ese flujo que parecen reenviar otra vez a los pulmones y volver a generar nuevos sonidos.

¡°Han desarrollado nuevas estructuras porque las cuerdas vocales obstaculizar¨ªan la respiraci¨®n r¨¢pida en la superficie¡±

Coen Elemans , experto en comunicaci¨®n y ac¨²stica de los cet¨¢ceos de la Universidad del Sur de Dinamarca

¡°Creemos que desarrollaron nuevas estructuras porque las cuerdas vocales obstaculizar¨ªan la respiraci¨®n r¨¢pida en la superficie¡±, explica el profesor Coen Elemans, del grupo de comunicaci¨®n sonora y conducta de la Universidad del Sur de Dinamarca y primer autor de esta innovadora investigaci¨®n. ¡°Usando estas estructuras, las ballenas barbadas pueden emitir los sonidos de muy baja frecuencia que todas hacen¡±, a?ade. Aunque los mecanismos f¨ªsicos que subyacen a la producci¨®n de sonidos (vibraciones inducidas por el flujo de aire) son los mismos que en el habla y el canto humanos, los investigadores han confirmado que ¡°solo unas pocas especies (las ballenas jorobadas y las de Groenlandia) han vuelto a desarrollar la capacidad de mover juntos los cart¨ªlagos de la laringe y los tejidos gruesos de encima de estas estructuras. Al igual que [hacemos los humanos con] nuestras cuerdas vocales¡±, completa. Esto les permite emitir tambi¨¦n sonidos de alta frecuencia, ¡°los cantos que la mayor¨ªa de la gente conoce bien¡±, termina.

En una segunda parte del trabajo, tras escanear la laringe de la ballena jorobada, la modelaron para estudiar su comportamiento seg¨²n distintos condicionantes f¨ªsicos y ac¨²sticos. ¡°Nuestro modelo incluye formas 3D precisas de la laringe y sus m¨²sculos, lo que permiti¨® simular, por ejemplo, c¨®mo se controla la frecuencia mediante la modulaci¨®n muscular¡±, dice en una nota Qian Xue, profesor del Departamento de Ingenier¨ªa Mec¨¢nica del Instituto Rochester de Tecnolog¨ªa de Rochester (EE UU) y coautor del estudio. Su colega de instituci¨®n, Weili Jiang, a?adi¨® que su modelo predijo con precisi¨®n los resultados de nuestros experimentos, ¡°pero tambi¨¦n pudimos calcular caracter¨ªsticas ac¨²sticas que no pod¨ªamos medir en el laboratorio, como el rango de frecuencia¡±.

Entre los resultados que obtuvieron fue un dato de grandes implicaciones: los sonidos que emiten en la superficie pueden llegar a lo m¨¢s profundo del mar, pero por debajo de los 100 metros estas ballenas no pueden emitirlos. Les es f¨ªsicamente imposible. El problema es que este es el rango que se est¨¢ llenado cada vez m¨¢s de los sonidos generados por las actividades humanas (barcos, miner¨ªa submarina, prospecciones...). Combinando estos experimentos y modelos, los investigadores demostraron que las ballenas barbadas son fisiol¨®gicamente incapaces de escapar del ruido antropog¨¦nico, porque enmascara sus voces y, por lo tanto, limita su rango de comunicaci¨®n. Como lamenta Elemans, ¡°el rango de frecuencia limitado (entre los 10 y 300 hercios) y la profundidad (de 0 a 100 metros) donde pueden emitir sonidos se superponen con el ruido producido por los humanos; por eso no pueden cantar m¨¢s alto ni m¨¢s profundo para evitar nuestro ruido¡±.

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