Ecolocaliza

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Ecolocalização em Morcegos

• Fernanda Mayara Nogueira
• Fernanda Midori Sato
• Lílian Xavier
• Roberta Barros
• Thaís Fernanda Assis

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Introdução

• Ecolocalização é uma capacidade biológica de
  detecção de objetos e animais através da emissão
  de ondas ultra-sônicas.
• Cetáceos (Odontocetos), morcegos e algumas
  espécies de aves.

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Onda Sonora

• O som é uma onda longitudinal que se propaga em
  um meio material.
• A formação do som se dá por meio de vibrações de
  um corpo material.

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Frequência (Hz)

• Número de vibrações completas executadas pela
  onda sonora durante 1 segundo.
• Inferior a 20Hz ? Infra-som.
• Entre 20Hz e 20kHz ? Som.
• Superior a 20kHz ? Ultra-som.

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Eco

• A onda sonora, atingindo um obstáculo, terá parte
  da sua energia refletida.
• Duas ondas sonoras fonte e refletida.
• Quando o tempo de percepção do som fonte e
  refletida for superior à 0,1 segundo, ocorre a
  formação de eco.

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Morcegos

• Mamíferos da ordem Chiróptera, dotados de asas e
  com capacidade de vôo.
• São encontrados em todo o mundo.
• Alimentação variada insetívoros, frugívoros,
  hematófagos...
• Hábito noturno.
• Sub-ordens Megachiróptera e Microchiróptera.

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Megachiróptera

• Família Pteropodidae.
• Raposas voadoras ou morcegos do Velho Mundo.
• Alimentação Frutas, flores, néctar e pólen.
• Podem medir até 2m de envergadura.

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Megachiróptera

• Olhos grandes, orelhas e focinhos simples.
• Não realizam ecolocalização, exceto Rousettus

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Microchiróptera

• 17 famílias e 928 espécies.
• Tamanho menor que megachiróptera.
• Alimentação diversa Insetos, frutas, néctar e
  pólen, vertebrados e sangue.

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Microchiróptera

• Orelhas geralmente grandes e complexas, e muitas
  espécies possuem nariz foliar.
• Todas as espécies possuem capacidade de
  ecolocalização.

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• Na fase de procura inicial há um vôo reto com
  emissão de cerca de 10 pulsos sonoros separados
  por períodos de silêncio de mais de 50 ms. Cada
  um dos 10 pulsos de um grito tem cerca de 2 ms,
  começando em cerca de 85 quilohertz e terminando
  próximo a 35 quilohertz.
• Estes gritos são desse modo modulados em
  freqüências (FM).
• Outros morcegos utilizam diferentes comprimentos
  de pulso e freqüências que variam alguns produzem
  gritos de freqüência constante (FC) e/ou terminam
  em uma curta modulação em FM para baixo (FC/FM)
  ou com vários harmônicos simultâneos.

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RESOLUÇÃO ANGULAR

• a percepção da direção do eco é auxiliada pelas
  orelhas grandes e complexas, pelos tragos e por
  um mecanismo neural conhecido como inibição
  contra-lateral.
• dessensibilização momentânea
• o efeito é o aumento do contraste entre a
  intensidade do som percebido pelos dois ouvidos
  permitindo assim uma determinação mais precisa da
  direção do eco.
• os morcegos são capazes de determinar a direção
  de uma fonte de eco entre 2 e 5.

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RESOLUÇÃO ANGULAR

• Trago é importante para resolução vertical. 
  Freqüência constante e o movimento da
  orelha. Mogdans et al. (1988), ao imobilizar a
  orelha de Rhinolophus ferrumequinum causou um
  péssimo desempenho de suas habilidades de
  localização sonora vertical.
• A intensidade de sinais espectrais são inúteis
  para a localização em situações em que há
  múltiplos alvos presentes. Os ecos sobrepostos
  modificam as características espectrais do eco e
  o sinal resultante pode ser deconvoluídos e
  processados ??para obter a direção de cada fonte
  de eco.

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DISCRIMINAÇÃO DE ALVOS

• Em experimentos dois discos de plástico não
  comestíveis foram jogados no ar junto com um
  cascudinho comestível os morcegos atingiram 80
  -90 de acerto sendo que só recebe 12 ecos
  durante a abordagem, e tem que escolher entre o
  cascudinho ou um disco.
• São capazes de discriminar alvos pelas variações
  do efeito Doppler causadopelas taxas de
  flutuação da asa de insetos, possível pela
  freqüência constante

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DISCRIMINAÇÃO DE ALVOS

• As FM são muito curto para transportar
  informações durante percurso de um inseto, sendo
  usado assim apenas para diferenças de amplitude
  causada pela vibração presa e temporal. Morcegos
  FM podem utilizar Doppler em mudanças induzidas
  em atrasos de eco.
• Morcegos diferem a presa de acordo com seu
  tamanho e espécie. Parece morcegos são capazes de
  criar uma imagem auditiva de seu ambiente, com o
  qualeles são capazes de ver e reagir a
  diferentes alvos e obstáculos e monitorá-los em
  conformidade.

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SINAIS DE SEPARAÇÃO

• Os morcegos vivem juntos e conseguem discriminar
  seu próprio eco
• sensibilidade neural, logo após um grito,
  para sons dos mesmos comprimentos de onda
  daqueles que foram emitidos.
• O período de sensibilidade começa por volta de 2
  ms após o término do grito e dura cerca de 20 ms.
  

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SINAIS DE SEPARAÇÃO

• como resultado um morcego é especialmente
  sensível aos ecos do seu próprio grito a
  distâncias entre 30 centímetros e 4 metros dos
  objetos.
• O morcego bigode, Pteronotus parnellii
• O morcego pescador pequeno, Noctilio albiventris

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PRODUÇÃO DE SINAIS

• Laringe
• Cordas vocais
• Os sons são produzidos forçando- se o ar
• Modulação da frequência e do volume

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• Aumento das estruturas e as dobras carnosas das
  cordas vocais é excepcionalmente finas.
• Sons produzidos pela laringe são emitidos através
  da boca aberta ou pela narinas.
• Os gritos emitidos pela boca ângulo de dispersão
  amplo.
• Gritos emitidos pela narinas ângulo de dispersão
  estreito.

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• Narinas
• Abas epidérmicas
• Espaçamento entre elas

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• Devido ao padrão de dispersão, a quantidade da
  energia sonora que colide com um alvo decresce
  com o quadrado da distância percorrida.

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• O tamanho de um objeto é indicado pela
  frequências presentes no eco.
• Taxa de repetição aumenta próximo ao alvo.

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PERCEPÇÃO DOS SINAIS ECOLOCALIZAÇÃO
Morcego anatomia da orelha
É semelhante a outros mamíferos em forma e
função, embora várias adaptações especiais
ocorram e são comuns em espécies diferentes.
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OUVIDO EXTERNO
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OUVIDO MÉDIO
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OUVIDO MÉDIO
A membrana timpânica é relativamente mais fina do
que o de outros mamíferos, com áreas de membrana
comparáveis. A área da membrana timpânica não se
correlaciona com o tamanho do corpo, mas morcegos
que operam com altas freqüências (50-125 kHz)
geralmente têm tímpanos menores do que os
morcegos que operam em freqüências mais baixas.
Existem dois músculos no ouvido médio o tensor
do tímpano e o estapédio ou músculo do estribo
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CÓCLEA
A cóclea de morcegos é especializada para o uso
de freqüências altas (CF/FM)
Para comparar, as capacidades de alta freqüência
de audição de répteis e aves estão restritos às
freqüências abaixo de 12 kHz. Em cócleas de
Microchiróptera, os mecanismos para o ajuste em
altas freqüências de até 160 kHz são totalmente
explorados.
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CÓCLEA
O número de voltas completas no órgão de Corti
(2,5-3,5 voltas) é maior em Microchiróptera que
em Megachirópterae primatas (1,75 voltas
completas).
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Tamanhos relativos das cócleas em diferentes
famílias de morcegos
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LIMIAR DA AUDIÇÃO
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DIRECIONALIDADE
Embora às vezes é assumido que o sonar de
morcegos é suficientemente direcional para
separar ecos de alvos diferentes, de modo que o
morcego pode apontar as transmissões de sonar e
ouvidos em direção a um alvo e não a o outro,
isso não é verdade.
A percepcção da direção do eco que está voltando
é auxiliada pelas orelhas grande e complexas e
por um mecanismo neural conhecido como inibição
contra-lateral.
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Evolução da ecolocalização em morcegos

• Chamados de ecolocalização dividos em 8
  categorias
• Morcegos sem ecolocação frugívoros do Velho
  Mundo (Pteropodidae). Visão bem desenvolvida,
  alimento estático.
• Cliques breves de banda larga com a laringe
  Pteropodidae de caverna (Rousettus). Cliques de
  curta duração concentram energia para melhor
  captação do som. Usado na direção do vôo e não
  caça.
• Sinais de banda estreita de harmônicos
  fundamentais Vespertilionidae, Molossidae e
  Miniopteridae, morcegos de regiões abertas.
  Sinais de longa duração, servem para detectar
  alvos.

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1. Sinais de banda estreita multi-harmônicos
   chamados com harmônicas fundamentias e outras
   harmônicas fortes, de banda estreita, são
   produzidas. Encontradas nos Microchiróptera,
   tendo evoluido individualmente
2. Chamado curto de banda larga com harmônica
   fundamental dominante Vespertilionidae, voando
   em situações desordenadas, adaptados na detecção
   de presas em 3D.
3. Sinal multi-harmônico curto de banda larga em
   Pteropodiformes e Microchiróptera. Harmônicos
   melhoram a performance discriminativa.

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1. Chamados de longa duração de bnda larga somente
   Myzopoda aurita de Madagascar.
2. Sinais puros de frequência constante Famílias
   Rhinolophidae, Hipposideridae, Mormoopidae e
   Noctilionidae. Terminam geralmente com uam
   varredura de banda larga que melhora localização.
   Possibilita detecção e classificação dos alvos
   móveis em situações desordenadas

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Coevolução com insetos

• Mariposas da família Noctuidae gritos
  ultrassônicos fazem fugir e sons intensos
  fazem-as parar de voar a caírem.
• Mariposas da família Arctiidae produzem ruídos
  ultrassônicos que avisam de seu sabor
  desagradável.

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Comunicação entre morcegos

• A ecolocação dá dicas sobre atividade de
  alimentação e sucesso de um indivíduo.
• Comunicação de melhores áreas de forrageamento
• Vocalização alta para assustar o predador
• Chamar companheiros para forrageamento e
  organização do vôo
• Chamados territoriais para defesa de sítio de
  alimentação
• Aprendizagem por imitação entre mãe e filhote
• Chamados audíveis durante corte e copulação

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REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA

• AIRAS, M. Echolocation in bats. Disponível em
  ltwww.acoustics.hut.fi/u/mairas/pubs/echolocation_i
  n_bats.pdfgt
• CUNHA, L. P. A utilização da ecolocalização por
  morcegos. 2010. Trabalho de conclusão,
  Universidade Federal de Rondônia, campus
  Ji-Paraná.
• POUGH, F. H. JANIS, C. M. HEISER, J. B. A vida
  dos vertebrados. 4º edição. São Paulo, Editora
  ateneu, 2008.

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OBRIGADA!