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Las ondas sonoras en la naturaleza




  1. Sonidos exploradores
  2. Los Ultrasonidos
  3. El ultrasonido en la naturaleza
  4. Bibliografía

Introducción.

Las ondas sonoras desarrollan un papel importante en la comunicación de los hombres, pero los animales no se quedan atrás en esta materia.

El conocimiento de la naturaleza es imprescindible para su preservación, por eso debemos caracterizar las ondas sonoras y ejemplificar sus diversas aplicaciones en beneficio del hombre y los animales.

Se consideran como características del sonido la intensidad, el tono y el timbre.

La intensidad de una onda sonora es la potencia con que actúa la misma sobre la unidad de área normal a la dirección de propagación.

Para que una onda sonora se escuche, es necesario que su intensidad supere un valor mínimo llamado umbral de audición; los sonidos cuya intensidad sea menor que el umbral, no son perceptibles por el oído.

El umbral de audición es diferente para distintas frecuencias y para distintas personas. Si la intensidad del sonido es muy grande, se produce una sensación dolorosa en los oídos, el valor de intensidad después del cual se produce la sensación dolorosa se denomina umbral doloroso.

Entre el umbral doloroso y el umbral de audición se extiende el campo de audición del oído humano.

El tono es una propiedad que depende de la frecuencia de las oscilaciones que produce la onda sonora. A las mayores frecuencias corresponden los tonos más altos o agudos, y a las menores los tonos más bajos o graves. El oído es mucho más sensible a las variaciones de tono que de intensidad.

Cuando se oyen dos sonidos simultáneos de igual frecuencia, cualquiera que sea su intensidad, decimos que están al unísono, pues se perciben conjuntamente como un solo sonido: ambos tienen igual tono.

Se llama timbre a la cualidad del sonido que nos permite diferenciar entre tonos iguales, los que están producidos por fuentes sonoras distintas.

Si se emiten simultáneamente dos sonidos de igual tono e intensidad, pero producidos por fuentes sonoras diferentes, el oído encuentra diferencias entre ambos. Así una misma nota musical emitida por un violín y un piano son perfectamente diferenciables, a pesar de tener igual tono.

Sonidos exploradores

La inmensa mayoría de los animales emplean el sonido para comunicar algo a otro animal, o sea con fines de comunicación. Pero entre animales hay especies que han aprendido, en el proceso de la evolución, a utilizar el sonido para orientarse en el medio ambiente, para conseguir alimento y la navegación. Son los llamados animales de localización acústica, a los cuales pertenecen los murciélagos, delfines, así como algunos pájaros.

Estos animales emiten breves chasquidos sonoros que se extienden con la velocidad del sonido (es decir, 340 m/s en el aire, y 1500 m/s en el agua) en el medio circundante, tropiezan con distintos obstáculos y vuelven al animal que ha emitido, ya en forma de eco.

Al captar estas señales – ecos con su sensible oído, dichos animales se enteran de la presencia de obstáculos en su camino, así como determinar al oído el carácter de distintos objetos. La base de ello es el carácter desigual del eco reflejado de dichos objetos: está claro que los reflejos de la madera, piedra, agua o cuerpo del animal serán acústicamente distintas. El carácter de estas diferencias trae al animal la información necesaria para saber de qué se trata.

El localizador acústico permite a estos animales orientarse en la oscuridad absoluta, es decir sin ayuda de la vista: sólo al oído como si vieran por las orejas.

Por lo tanto, los animales de este tipo, al emitir breves señales lanzan una onda sonora para explorar el medio circundante y se orientan en este medio, incluso de noche, sin la ayuda de los ojos, basándose en la información proporcionada por los sonidos exploradores. Efectivamente, el sonido de estos animales desempeña el papel del explorador.

Un procedimiento perfecto de emisión del sonido tienen las abejas melíferas, ellas cantan haciendo vibrar una parte de su tórax por medio de frecuentes contracciones musculares. El sonido se intensifica por las placas de sus alas que funcionan como difusores. Las abejas pueden emitir sonidos de diferentes altura y timbre. Esto acredita ya la posibilidad de que las abejas utilicen estos cambios de sonido para trasmitir alguna información.

La abeja exploradora comunica la información sobre el lugar del abejeo a otras abejas, con un baile especial. Ella describe una figura perecida a la cifra ocho, cuya línea media está orientada hacia el lugar del abejeo.

La abeja comunica la distancia que hay hasta el lugar de abejeo a sus "hermanas" con movimientos del baile característicos. Meneando el abdomen; cuanto más lento es el baile, tanto más lejos está la miel.

La abejas durante el baile emiten impulsos sonoros rítmicos que siguen unos tras otros con una frecuencia de 33 Hz, que contienen precisamente la información sobre la distancia hasta el lugar de abejeo.

Una colonia de abejas en la colmena zumba de manera distinta en función del estado fisiológico en que se halla: si hace frío, tienen hambre o la colonia decide enjambrar.

Está equivocado quién piense que no hay sonido alguno en las profundidades del mar, el desarrollo de la técnica acústica refutó esta idea.

Al bajar hidrófobos en el agua, los investigadores descubrieron que el "mundo del silencio" está lleno de sonidos emitidos por los habitantes del mar. Ante todo por los peces. El gallo del mar, por ejemplo: cloquea y cacarea, el traquino ladra, el pez tambor emite sonidos ruidosos que recuerdan efectivamente el tamborileo, mientras que la lota del mar surre y gruñe.

La intensidad del sonido de algunos peces marítimos es tan grande que hacía estallar las minas acústicas que se utilizaban en la segunda guerra mundial y estaban, naturalmente, destinadas a destruir buques enemigos. De esta manera fue refutado del todo el proverbio "está mudo como un pez".

Pero a muchos peces se les puede escuchar sin ninguna técnica de amplificación. En el Amazonas se escucha gran diversidad e intensidad de sonidos de los peces. Uno de ellos, el pirarucú, emite sonidos de trompeta parecidos al rugido de los elefantes, que se oye a una distancia de cien metros. El siluro emite este sonido expulsando una mezcla de agua y aire a través de las branquias cerradas y así ahuyenta, según se considera, a sus adversarios.

El jaraquí, pez industrial fundamentalmente del Amazonas, emite durante el desove un fuerte sonido rugiente que se parece al de una moto, lo hace por medio de la vejiga natatoria, obligándola a vibrar con sus músculos. Imagínese lo que ocurre en el Amazonas cuando se reúnen centenares de machos de jaraquí para la temporada de desove, y ponen en marcha sus "motos".

Los científicos han estudiado la significación de las señales de los diversos peces y han dado recomendaciones para su utilización en la práctica. En el léxico de muchos peces se destacan tres tipos de señales agresivas: "amenaza", "advertencia" y "grito de combate". La primera se emite como una advertencia de un pez fuerte a uno débil. La segunda de un pez débil a uno fuerte, la tercera durante las peleas.

Se ha descubierto que los peces tienen una señal de peligro. Los gallos del mar emiten una cascada de sonidos de cacareo cuando escapan del enemigo. Los demás gallos se juntan al pez que descubre el peligro y todo el grupo cloqueando se aleja del lugar peligroso.

La señal de peligro de las carpas es una serie de crepitaciones que emite el cabecilla que descubre al enemigo. El breve repiqueteo es una señal de peligro de las percas fluviales, durante la caza de alevines. Los sonidos que emiten los machos para atraer a las hembras a los lugares de desove son muy diversos y alcanzan grandes distancias.

La capacidad de los peces de reaccionar ante el sonido de otros peces se utiliza en la pesca, para controlar su comportamiento. Al emitir en el agua los sonidos grabados durante su alimentación y el desove, se puede atraer a los peces al lugar de la pesca.

Los peces "hablan" entre sí, todo pescador lo sabe. Se informan unos otros sobre los diversos peligros y trampas que les hace el hombre. Y un pescador inexperto, poco hábil, puede estropear para mucho tiempo un lugar provechoso si se deja escapar de la red a un pez.

Los ultrasonidos

Llevan el nombre de ultrasonidos las oscilaciones y ondas mecánicas cuya frecuencia supera los 20 Khz.

Los generadores de ultrasonido se fundamentan en el llamado efecto piezoeléctrico. Este efecto consiste en que ciertos cristales, al ser introducidos en un campo eléctrico experimentan una deformación. Para producir los ultrasonidos se utilizan campos eléctricos variables con el propósito de hacer oscilar el cristal (que puede ser de cuarzo o de titanato de bario). Este cristal se prepara con dimensiones y estructura adecuada para producir la oscilación deseada.

Las ondas ultrasónicas, debido a su pequeña longitud de onda, son menos propensas a sufrir desviaciones que las audibles. Esto posibilita que se obtengan haces de ondas ultrasónicas bien dirigidas.

En la medicina el efecto energético de los ultrasonidos tiene aplicaciones diferentes en función de la intensidad empleada. Así se utilizan en fisioterapia para producir un calentamiento en los tejidos y eliminar ciertos dolores.

Las técnicas impulso _ eco permiten localizar objetos sumergidos y determinar su forma geométrica. En el campo de la medicina esta técnica se aplica en la construcción de imágenes de órganos y es conocido como ecografía. Los intervalos de tiempo de ida y vuelta pueden ser considerados como distancia, tratados eléctricamente y representados en un monitor tipo televisión. Cada fuente de eco se manifestará en la pantalla mediante un punto brillante.

La exploración de una amplia zona del paciente permite una representación precisa del órgano en cuya imagen se está interesado. La obtención de imágenes del feto humano durante el embarazo constituye una aplicación de diagnostico de la ecografía.

En las operaciones el ultrasonido se utiliza como bisturí ultrasónico, capaz de sajar tanto los tejidos blandos como óseos. En el tratamiento de enfermedades como la tuberculosis, el asma bronquial, se emplea en aerosoles de diferentes sustancias medicamentosas que se obtienen con a ayuda del ultrasonido.

Actualmente se ha elaborado un nuevo método de soldadura de los tejidos óseos lesionados o trasplantados valiéndose del ultrasonido.

La eco _ encefalografía se utiliza en la determinación de tumores y de edema cerebral.

La cardiografía ultrasónica es la medición de las dimensiones del corazón en su dinámica.

El ultrasonido en la naturaleza.

Para los animales de vida nocturna el empleo del eco es algo tan habitual, como las demás formas de señalización acústica.

Su principio es muy simple: la onda sonora, originada por el animal, repercute en los objetos que se encuentra en el camino y regresa de nuevo. De acuerdo con el tiempo que se necesite para que la onda sonora regrese, el animal puede determinar la distancia a la que se encuentra el objeto, y por el carácter del eco, las cualidades de este objeto.

Una inmensa cantidad de animales poseen la propiedad de ecolocalización. Un perro privado de la vista, puede aprender en un día o dos a no tropezar contra las paredes y los objetos grandes. El oído tan agudo que posee, distingue fácilmente el sonido reflejado de las superficies densas, que se produjo mediante el ruido de sus pasos.

El hombre también es capaz de utilizar el eco. Los ciegos de nacimiento, quienes poseen un oído muy desarrollado, orientándose por el sonido de sus propios pasos o del bastón, aprenden a no tropezar. En comparación con los delfines o los murciélagos esto es un método de orientación muy tosco, pero el carácter de los sonidos utilizados por el hombre no le permite efectuar reacciones más precisas.

De una manera similar se orientan los peces; el movimiento de sus cuerpos provoca en el medio submarino compresiones locales, que se propagan hacia distintas partes, igual que las ondas corrientes. Su repercusión en los objetos lo capta un órgano especial, la línea lateral, que poseen todos los peces y anfibios rabudos.

Por medio de esta vibrolocalización (las ondas originadas por los peces no tienen nada que ver con la gama acústica), dichos animales, incluso de noche, no tropiezan contra los obstáculos submarinos.

De las aves capaces de utilizar la ecolocalización, las más conocidas son los guácharos, que viven en las islas del Mar Caribe y en los países próximos de América Latina. Los guácharos son aves nocturnas. Todo el día lo pasan en la profundidad de las cuevas, en plena oscuridad atraviesan rápidamente los sinuosos pasillos subterráneos, sin tropezar contra las paredes y los salientes.

Las golondrinas salanganas y otras aves nocturnas también utilizan la ecolocalización acústica para estos mismos fines.

A los murciélagos y delfines la ecolocalización no solo les sirve para esquivar obstáculos. Esta les es también necesaria para hallar los alimentos. Por eso necesitan ultrasonidos de muy altas frecuencias, desde 40 hasta 300 mil ciclos por segundo y una longitud de onda de 1 a 3 mm.

Estos seres no solo deben recibir información acerca del lugar donde está la presa en el momento dado, sino también hacia donde se dirige y que velocidad mantiene. Al parecer por eso los murciélagos utilizan impulsos sonoros para la localización, en los que varía la frecuencia de las oscilaciones de las ondas sonoras.

El ecolocalizador de los murciélagos es tan perfecto que puede distinguir pedacitos iguales de terciopelo, de papel esmeril o de madera contrachapada. Cada objeto refleja de manera distinta las ondas sonoras.

Por medio de su magnífico localizador los murciélagos no solo pueden orientarse en el aire, sino también en el agua. Volando sobre la misma superficie del agua, envían hacia abajo señales acústicas y tan pronto reciben la respuesta adecuada, meten las garras en el agua y sacan la presa a la superficie. Resulta que para el murciélago los peces son totalmente "invisibles"

Pero estos últimos poseen vejigas natatorias, llenas de gas, que son las que descubren al pez. Los murciélagos sondeando con el localizador, el espesor del agua, los detecta fácilmente.

Sobre todo son grandes especialistas en ecolocalización las ballenas y las focas de las regiones polares, quienes durante la mayor parte del año tienen que conseguir peces debajo del hielo, cubierto además por una gruesa capa de nieve.

En las largas noches polares ni siquiera la aurora boreal puede alumbrar el reino submarino, es natural que haya que recurrir a la ayuda de los oídos.

Los ratones de monte, las musarañas y muchos otros animales también emplean la localización.

Bibliografía

1.- Behar Rivero, Daniel. Física médica. Editorial Oriente. Santiago de Cuba, 1997.

2.- Morozov, Vladimir. Bioacústica recreativa. Editorial Mir. Moscú, 1987.

3.- Remizov, A. Física Médica y biológica. Editorial Mir. Moscú, 1987.

4.- Soto del Rey, Roberto. Introducción a la biofísica. Editorial Oriente. Santiago de Cuba, 1998. Cuatro tomos.

 

Datos de la autora:

Yaíma Rodríguez Peña


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