Os sons do oceano

 Por Diogo Barcellos

Não há dúvidas quanto à importância dos predadores do topo da cadeia alimentar para o nosso planeta, e muito menos de quão valioso é cada elo que compõe uma determinada cadeia para o equilíbrio de diversos ecossistemas. Os predadores de topo de cadeia, quando representados por uma modelagem (através de uma representação simplista, como um desenho) em formato de gráfico de pirâmide trófica, estão posicionados no topo, ocupando menor área da representação por serem consumidores finais, afinal, já não há tanta energia disponível em relação aos outros níveis tróficos, os quais compõem os degraus da pirâmide. Lembrem-se que a energia conquistada com o alimento serve para muitas coisas, além de perdemos grande parte dessa energia simplesmente como calor.

Figura 1 – A: ilustração da Eubalaena australis (baleia franca austral) se alimentando do recurso em suspensão na coluna de água. Efetua a filtragem do alimento através de barbatanas composta por queratina. B: Foto da Inia geoffrensis (boto cor de rosa) aprisionando um peixe através de dentes ósseos.

Estes animais são menos numerosos, quando comparados à população de suas presas, mas não menos importantes. A vulnerabilidade de populações de predadores naturalmente pequenas tem levado muitos pesquisadores a investigarem os mais diversos temas da biologia destes animais com fins de conservação, já que cada organismo do ambiente marinho, como exemplo, os mamíferos marinhos da ordem dos cetáceos (baleias e golfinhos), possuem particularidades em relação à sua importância e contribuições no ecossistema marinho.

Este grupo de mamíferos, além de consumidores, vetores de nutrientes, são prestadores de serviços ecossistêmicos. Contribuem com a produtividade biológica, com o enriquecimento de nutrientes através da defecação, muitas vezes provocando a ressuspensão de nutrientes ao se movimentarem pela coluna de água, contribuindo com os ciclos biogeoquímicos e aumentando a intensidade da fotossíntese com a dispersão dos nutrientes. Quando morrem, efetuam a transferência de carbono da superfície até águas profundas onde em regiões abissais fornecem as carcaças como habitat e estrutura de apoio de assembleias bióticas. Além desses aspectos, são considerados como sentinelas dos ecossistemas aquáticos por acumular todos os compostos químicos orgânicos e inorgânicos da teia trófica local.

Os cetáceos se destacam também entre os grupos de organismos que evoluíram dependentes do uso do som em meio aquático. Ou seja, os golfinhos e baleias emitem sons com diferentes propósitos, por exemplo, para atrair parceiros para cópula, para expressões de alerta entre predadores e presas e delimitação de território. Este grupo de mamíferos usufrui das propriedades físicas do som quando se considera que a energia acústica, quando emitida em meio aquático, se propaga de forma mais eficiente do que em ambiente aéreo. Dependendo da taxa de frequência e energia acústica investida, o som pode atingir longas distâncias, propagando-se em velocidade 4,3 vezes mais rápido do que  no meio aéreo.

Figura 2 – Ilustração do processo de emissão e interpretação dos impulsos sonoros emitidos pelos odontocetos. As linhas vermelhas representam os clicks emitidos e amplificados pelo melão (uma estrutura que fica localizada no crânio de cetáceos, formada por gordura e lipídeos, ótimo amplificador de ondas sonoras). Os cliques da ecolocalização atingem o alvo, podendo ser este um peixe. Os ecos dos cliques refletem (representados pelas linhas pontilhadas) e provocam a vibração da mandíbula do animal. A gordura localizada nesta região transmite a informação para a bula timpânica, para o impulso sonoro ser interpretado no sentido geoespacial do odontoceto. Retirado de Castro & Huber (2012).

Figura 3 – Cliques de ecolocalização representados no 

espectograma. Espectograma é uma representação gráfica

 do som através da transformação do teorema de Fourier,

 com escala de tempo (em segundos) na horizontal em 

relação frequência (kHz), na vertical. No caso dos 

cliques de ecolocalização, os sons são emitidos em

 curto espaço de tempo.

Além disso, o som pode ser utilizado como um processo de percepção ativa, envolvendo a produção e a recepção de ondas, ou seja, a ecolocalização. Neste caso o som é utilizado como referência geográfica. Este processo envolve a produção de som, geralmente emitido em um curto intervalo de tempo e em alta frequência, cujo eco ou reverberação no ambiente é interpretado e utilizado como auxílio na orientação ou na captura de uma presa. Resumidamente, o som pode ser utilizado pelos cetáceos com funções de comunicação e sociabilidade, assim como em um sistema de georreferenciamento.

Cliques de ecolocalização da baleia cachalote (Physeter macrocephalus).

Entretanto, nem todos os cetáceos ecolocalizam. Entre os cetáceos viventes há dois grupos principais: os misticetos (comumente reconhecidos como baleias) e os odontocetos (golfinhos), os quais podem ser diferenciados, por exemplo, pelos seus aparatos bucais e utilização destes para captura de alimento. Outra maneira de diferenciar esse dois grupos é por meio das características do repertório sonoro. Apesar dos misticetos e dos odontocetos emiterem sons,  apenas os odontocetos são reconhecidos como ecolocalizadores.

Figura 4 – Espectograma de assobio de Tursiops truncatus
 (golfinho nariz de garrafa). Os sons emitidos com 

mais intensidade e com padrão em frequência e duração

 em tempo representam o desenho do assobio do 

golfinho nariz de garrafa no espectograma.

Assobios do golfinho nariz de garrafa 

(Tursiops truncatus). 

Além dos cliques de ecolocalização, os odontocetos emitem sons para comunicação, por exemplo, os assobios. Os assobios são emitidos em taxas de frequência sonora entre 500 Hz e 5 kHz, em curta duração, entre segundos e milisegundos, e podem ser emitidos com repetições. Por outro lado, os misticetos emitem sons mais prolongados, podendo durar de minutos a horas e, em geral, utilizam espectro de baixa frequência sonora (aproximadamente 1 kHz) para se comunicarem. O repertório sonoro de misticetos pode ser dividido em duas categorias gerais, conhecidos como melodias/canções e chamados (calls). Muitas das emissões sonoras emitidas pelos cetáceos não são audíveis ao ouvido humano, já que a faixa audível para o ser humano em meio aéreo se encaixa entre 20 Hz (sons considerados graves) e 20 kHz (sons considerados de timbre agudo), dependendo da intensidade emitida pela fonte emissora.

Estudos de acústica de cetáceos são geralmente realizados com a gravação de sons emitidos com uso de hidrofones: sensores que funcionam da mesma maneira que um microfone, com diferença que os hidrofones foram desenvolvidos para serem utilizados imersos em água. Estes dispositivos captam e convertem as vibrações sonoras em sinais elétricos, os quais são registrados em gravador ou computador, gerando arquivos digitais que podem ser analisados com apoio de programas computacionais específicos.

Figura 5 – Hidrofone fundeado a 7 metros de profundidade. A cada mês o hidrofone é substituído por outro igual para que o monitoramento acústico permaneça.

O Monitoramento Acústico Passivo (MAP) tem sido utilizado como ferramenta para a detecção e estimativa de abundância de cetáceos, podendo relacionar sua ocorrência com sazonalidade, comportamento e uso de área. O equipamento utilizado para realizar o MAP é composto por um hidrofone acoplado a uma placa eletrônica e um conjunto de baterias e pode ser programado previamente em computador para efetuar gravações sonoras contínuas ou em intervalos de tempo. Através de sua aplicação, é possível monitorar a presença de cetáceos continuamente, independentemente das condições climáticas e oceanográficas, tendo apenas como fator limitante o consumo do cartão de memória e das baterias.

Canto da baleia Jubarte (Megaptera novaeangliae). 


Chamado da baleia jubarte (Megaptera novaeangliae).

Monitorar o uso de área de cetáceos através da acústica é uma tarefa desafiadora quando considerado que esta linha de pesquisa encontra-se nos primeiros passos no Brasil. Como doutorando nesta área interdisciplinar, posso dizer que a experiência e o aprendizado são constantes e cada etapa é incrivelmente motivadora, desde o aprendizado sobre a biologia dos cetáceos, o estudo da história da bioacústica, as propriedades do som, a acústica de cetáceos e seus repertórios, a escolha do local de estudo, a projeção de fundeios e técnicas para anexar o hidrofone, as coletas de dados e triagens e por fim a identificação do som dos cetáceos nas gravações. Não deixo de mencionar a ansiedade em detectar o os sons dos cetáceos nas gravações obtidas a cada mês. Em geral, os sons mais frequentes que obtenhosão sons de crustáceos, de bexiga natatória de peixes e ruídos gerados por embarcações. Como mencionado anteriormente, “em menor número, mas não menos importante”, no mundo sonoro subaquático os sons de cetáceos não são tão frequentes, mas quando obtidos e quando se torna possível a identificação das espécies, todo o esforço é recompensado.

Referências:

Au, W.W.L.; Hastings, M.C. 2008. Principles of Marine Bioacoustics. Springer, p. 670.

Castro, P. & Huber, M.E. Biologia Marinha. Ed. Artmed, 8 edição.

Griffin, D.R.; Novick, A. 1955. Acoustic orientation of neotropical bats. Journal of Experimental Zoology, v. 130, p. 251-300.

Payne, R.S. & McVay, S. 1971. Songs of humpback whales. Science, v. 173, p. 585-597.

Pershing, A.J.; Christensen, L.B; Record, N.R. 2010. The impact of whaling on the ocean carbon cycle: why bigger was better. PlosOne, v. 5, n. 8,p. 1-9.

Roman, J.; Estes, J.A.; Morissette, L.; Smith, C.; Costa, D.; McCarthy, J.; Nation, J.B.; Nicol, S.; Pershing, A.; Smetacek, V. 2014. Whales as marine ecosystem engineers. Frontiers in Ecology and the Environment, v. 12, n. 7, p. 377-385.

Roman, J.; McCarthy, J.J. 2010. The whale pump: marine mammals enhance primary productivity in a coastal basin. PlosOne, v. 5, n. 10, p. 1-8.

Urick, R.J. 1983. Principles of underwater sound. 3^rd ed. McGraw-Hill, New York, p. 17-30.

Sobre Diogo Barcellos

Sou biólogo (graduado e licenciado) pela Universidade Presbiteriana Mackenzie (2011). Durante a graduação desenvolvi estudo da dieta de três espécies de peixes do estuário de Itanhaem, litoral sul do Estado de São Paulo e fiz um estudo de revisão bibliográfica a respeito das modificações morfológicas de vertebrados durante a transição do meio aquático para o meio terrestre. Em 2014 conclui Mestrado em Ciências pelo Instituto Oceanográfico da Universidade de São Paulo (IO-USP). Durante o mestrado desenvolvi estudo sobre a morfologia dos estatólitos, crescimento e longevidade da lula Doryteuthis plei. Durante a minha transição entre o final do mestrado e início do doutorado, iniciei estudos relacionados com acústica de cetáceos. Sempre carreguei dúvidas e curiosidades a respeito do ambiente marinho e da música. Em Julho de 2015 iniciei o meu doutorado no IO-USP. Desenvolvo um estudo de monitoramento de cetáceos via acústica em duas áreas no Estado de São Paulo: Canal de São Sebastião e na Ilha Anchieta, em Ubatuba.