Existen diferencias acústicas entre el canto del ruiseñor urbano y el silvestre

Ruiseñor. Daniel Patón

Ruiseñor. Daniel Patón

El ruido ambiental en las ciudades es el responsable del canto diferente observado en los ruiseñores que habitan los parques y jardines urbanos.

El canto melodioso del ruiseñor ha sido figura poética y ha inspirado a numerosos artistas. Su imagen de sensibilidad e inocencia acompaña los títulos de conocidas escritores como Oscar Wilde o John Keats. Sin embargo, poco se imaginaban estos artistas que el canto del ruiseñor evolucionaría de manera distinta en los parques y jardines de nuestras ciudades. Así lo afirma un estudio publicado por el profesor de Ecología de la Universidad de Extremadura, Daniel Patón, y dos de sus alumnos.

Según este experto, los más de 20 parámetros acústicos estudiados apuntan a que estamos ante dos estirpes de ruiseñor desde un punto de vista fenotípico, el ruiseñor urbano y el ruiseñor silvestre con características de canto diferentes. En la naturaleza los cantos de los ruiseñores son variables para atraer a las hembras. “Hay más frecuencias de canto y mayor variabilidad debido a la competencia entre machos. Por el contrario, los ruiseñores en las ciudades cantan más agudo, durante más tiempo y con menos llamadas territoriales agresivas. Esto puede tener consecuencias sobre la selección sexual al no establecer territorios tan marcados”, explica el investigador.

Daniel Patón avanza que estas diferencias acústicas a largo plazo pueden causar el aislamiento genético posterior de esas poblaciones, de acuerdo con el modelo matemático desarrollado en el estudio. Este comportamiento podría, incluso, desencadenar en el futuro un proceso de especiación del ruiseñor. Término en biología que se aplica cuando una población de una determinada especie da lugar a otra nueva. Algo que viene ocurriendo en la evolución de las especies desde hace millones de años.

El ambiente urbano y, más en concreto, el ruido ambiental es el responsable de que las llamadas territoriales de los ruiseñores en las ciudades sean menos eficaces y poco agresivas. La actividad humana está detrás de muchos cambios en el comportamiento de las aves. Para muchas de estas especies es atractivo colonizar los parques y jardines de las ciudades debido a la abundancia de comida, agua y la poca amenaza de depredadores naturales, a excepción del gato y la urraca. Esto plantea un escenario futuro interesante de la evolución de la ecología urbana, según Patón.

El hábitat de las ciudades es un excelente refugio para las aves, ayuda a preservar especies amenazadas y, seguramente, en un futuro veremos nacer subespcecies de aves urbanas. Estamos escribiendo una nueva evolución de las aves, un nuevo canto del ruiseñor para los futuros poetas.

Referencia:

  1. Patón, A. Jiménez and A. Hurtado “Sonometric variability of urban and wild nightingales (Luscinia megarhynchos L.)”. Noise pollution: Sources, effects on workplace productivity and health implications, pp 1-18. Nova Publishers, NY (USA). ISBN: 978-1-63321-110-0On Fri, 14 Nov 2014 10:31:22 +0100 (CET)
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Un estudio aborda las estrategias de los cetáceos para evitar las orcas

De acuerdo con esta investigación, una de estas tácticas consiste en mantener bajo el efecto Doppler de sus emisiones acústicas. Además, este efecto puede ayudar a prevenir las colisiones de las  orcas con los barcos

orcasEn el mar, todos los días se libra una batalla por la supervivencia. Cetáceos como las ballenas, delfines, marsopas o zifios, utilizan auténticas estrategias para no ser detectados por su más temible depredador, la orca o ballena asesina. Una de estas tácticas, investigada mediante modelos matemáticos por la Universidad de Extremadura, consiste en mantener muy bajo el efecto Doppler de sus emisiones acústicas en función de su movimiento natatorio. De esta manera, sus depredadores no pueden así localizar su posición exacta ni calcular la distancia que les separa.

Los resultados del estudio, publicado en la revista Journal of Experimental Marine Biology and Ecology, apuntan, por tanto, a que existe un efecto Doppler muy bajo en el 85% de las especies de cetáceos de las 69 analizadas, como medida de protección frente a los depredadores.

“El efecto Doppler es el cambio de frecuencia de onda que ocurre cuando un animal se mueve y emite sonido al mismo tiempo. Por delante del animal las ondas se comprimen y el sonido es más agudo, mientras que por detrás, las ondas se alargan y el sonido es más grave”, explica Daniel Patón, profesor en la Universidad de Extremadura y coordinador de la investigación.

En un medio de escasa visibilidad, tridimensional y amplio como el mar, que un depredador localice a su presa es muy difícil. “Pero, las orcas son auténticas centrales de escucha del sonido, ya que su oído detecta un enorme intervalo de frecuencias, y captan desde infrasonidos por debajo de 200 Hz hasta sonidos superiores a los 20.000 Hz”, afirma Daniel Patón.Cualquier cambio en las múltiples frecuencias de sonido que hay en el mar advierte de la presencia de un animal. Por tanto, los cetáceos intentan minimizar su detección por las orcas y tiburones a base de adaptar su señal a la velocidad que tienen en ese momento.

Así, a partir del análisis matemático de las llamadas de ecolocalización de 69 especies de cetáceos, obtenidas de diversas fuentes internacionales, los investigadores han buscado un patrón común en la gran variabilidad de comunicación de estas especies, que constituyen, sin duda, el grupo animal de mayor complejidad acústica que existe.

El modelo matemático ha sido realizado teniendo en cuenta la temperatura del agua, su salinidad, profundidad, velocidad de natación y frecuencia fundamental de emisión de estos animales. Los investigadores han descubierto que la mayoría mantiene baja la frecuencia de onda de su movimiento y que sólo 15 especies tienen efecto Doppler alto.  

Para Daniel Patón, estas 15 especies no necesitan minimizar su efecto Doppler porque disponen de otros recursos alternativos para escapar a los depredadores. Así, las ballenas hocicudas o zifios permanecen mudas por encima de 200 m de profundidad, principal área de caza de las orcas. Estas ballenas serían detectadas por las orcas fácilmente si emitieran en superficie, ya que su efecto Doppler puede superar los 1.000Hz. Los delfines del género Lagenorhynchus, para escapar de los depredadores, se desplazan a velocidades muy altas, en grupos muy numerosos y emiten en frecuencias de sonido muy variables. Por último, las especies del género Cephalorhynchus nadan en grupos pequeños pero su velocidad es superior a la de las orcas. Es el caso de los Cephalorhynchus heavisii que se desplazan a más de 44 km/h por el agua y su efecto Doppler puede superar los 4.000Hz. Su velocidad, pequeño tamaño, maniobrabilidad, agilidad y los hábitats tropicales y costeros que frecuentan dificultan su captura por las orcas.

Según el  investigador, los resultados de esta investigación pueden dar lugar a dos aplicaciones importantes para la preservación de estas especies: evitar las colisiones de las orcas y cetáceos con los barcos gracias a una mejor detección de estas especies y, ya desde un punto de vista científico, estudiar cómo va modulando el efecto Doppler a lo largo del día en especies concretas colocándoles un localizador de GPS que al mismo tiempo graba.

Para la realización de este estudio, los datos han sido obtenidos, entre otros, de la Agencia Norteamericana del Océano y la Atmósfera (NOAA) y su web DOSITS (http://www.dosits.org/audio/marinemammals), de Macauly Library de la Universidad de Cornell (http://macaulaylibrary.org/), el Laboratorio Acústico de la Universidad de Oregón y su web Mobysound (http://www.mobysound.org), y la Fundación Oceanográfica Scripps y su web Voices in the Sea  (http://cetus.ucsd.edu/voicesinthesea.org)
Referencia:

Daniel Patón, Roberto Reinosa, María del Carmén Galán, Gloria Lozano, Margarita Manzano (2014). “Maintaining of low Doppler shifts in cetaceans as strategy to avoid predation”. Journal of Experimental Marine Biology and Ecology 455 (2014) 50–55.

Los delfines, testigos del cambio climático

Un programa basado en redes neuronales permite la identificación acústica certera de tres especies de delfines en el Mediterráneo en condiciones de mala visibilidad o grabaciones nocturnas

 

Delfín listado.  EDMAKTUB,

Delfín listado. EDMAKTUB,

Los cetáceos  son muy sensibles a los cambios medioambientales al estar situados en el eslabón superior de la cadena alimentaria del ecosistema marino. Para conocer cómo les afecta el cambio climático es necesario llevar a cabo registros y análisis de las oscilaciones de sus poblaciones.

 

 

Esas bases de datos requieren de una identificación previa y precisa de las diferentes especies de cetáceos.  En este sentido, la identificación acústica es una herramienta poco utilizada pero con muchas posibilidades en cetáceos, si bien su uso en estos animales reviste cierta dificultad. Ello es debido a que los cetáceos son de comportamiento muy esquivo y solo salen a la superficie para respirar. Los hidrófonos del barco oceanográfico, que graban sus emisiones acústicas dentro del agua, permiten una identificación segura siempre que se produzca avistamiento en la superficie. Pero en ocasiones, la falta de visibilidad o las grabaciones nocturnas son un obstáculo para la correcta identificación.

 

Para resolver esta dificultad, un profesor y varios alumnos de Biología de la Universidad de Extremadura han colaborado con la Asociación EDMAKTUB, dedicada al estudio de los cetáceos en el Mediterráneo, y han propuesto un método de análisis del sonido emitido por estos animales, basado en el análisis de sus espectros acústicos por redes neuronales. “Con grabaciones de identificación seguras hemos elaborado esta red neuronal para identificaciones no seguras”, así resume Daniel Patón los resultados del trabajo. A partir de las grabaciones aportadas por el barco de EDMAKTUB, Patón y su equipo, han construido una red neuronal multinomial que permite identificar de manera eficaz tres especies de delfín objeto de estudio: el Delfín mular (Tursiops truncatus), el Delfín listado (Stenella coeruleoalba) y el calderón gris (Grampus griseus). Los resultados del estudio serán presentados en la Conferencia Anual de la “European Cetacean Society”, que tendrá lugar del 5 al 9 de abril en Lieja, Bélgica. Bajo el título Mamíferos marinos, testigos del cambio medioambiental, la conferencia abordará las consecuencias del cambio global en estas especies, así como, los principales peligros que les acechan en el futuro.

Ventajas de las redes neuronales

Las redes neuronales se inspiran en el funcionamiento de nuestro cerebro y, a diferencia del cálculo estadístico convencional, tienen la habilidad de aprender, por eso a las unidades de cómputo se las llaman neuronas. “Constituyen un sistema de cálculo empleado en resolución de problemas no lineales, como es nuestro caso”, explica el investigador. Cada “neurona” sopesa entre las diferentes entradas hasta que optimiza la salida de datos, imitando las sinapsis neuronales. Estas ventajas convierten a las redes neuronales en herramientas muy apropiadas para resolver diferentes problemas de clasificación o predicción que van desde el  reconocimiento facial, hasta la identificación de la voz y la predicción del clima, entre otros.

Aquí, la aplicación de redes neuronales se ajusta perfectamente para clasificar las especies teniendo en cuenta lavariabilidad del comportamiento acústico de los cetáceos y su amplio margen de frecuencias de sonido. Existe una gran variabilidad acústica entre los individuos de estas tres especies; ya que emiten ondas que oscilan entre los 20 y los 200.000 Hz. Por encima del umbral del oído humano que es de 20Khz, se considera ultrasonido. Los delfines usan ultrasonido para ecolocalizar a sus presas, orientarse y en la comunicación social, explica el investigador. El programa recopila la variabilidad de cada especie  y le asigna una probabilidad de identificación. “Después de 5000 repeticiones el modelo de redes neuronales obtuvo un 100% de identificaciones correctas. Hemos validado la red con nuevas grabaciones y funciona perfectamente”, asegura Daniel Patón, que apuesta por el desarrollo de un software en el futuro que pueda ser manejado por los barcos oceanográficos para la identificación en tiempo real de más especies de cetáceos y el seguimiento de sus poblaciones.

 

Asociación EDMAKTUB

La asociación EDMAKTUB es una organización sin ánimo de lucro, dedicada al estudio y la  divulgación del medio acuático, especialmente los cetáceos. Fue fundada en 2000 y está presidida por Eduard Degollada. Su equipo científico está formado por destacados especialistas en campos como la veterinaria, la biología y la educación, los cuales tienen interés común en el estudio del mar y su conservación, con especial énfasis en los cetáceos

El matorral en los parques beneficia la presencia de aves urbanas

Alcaudón_común

Alcaudón común. Daniel Patón

Las ciudades y sus zonas verdes son el hábitat de numerosas aves. Petirrojos, rabilargos, luganos, tarabillas, currucas, picapinos, entre otros muchos, conviven con nosotros atraídos por la abundancia de comida y la protección frente a los depredadores.  Según los expertos en ecología urbana, es necesario promover un diseño de parques adecuado que tenga en cuenta los estudios sobre el comportamiento de las aves urbanas para potenciar la presencia de aves y preservar las especies en peligro.

Para el investigador de la Universidad de Extremadura,Daniel Patón, son cuatro los factores medioambientales que condicionan la diversidad, abundancia y riqueza de aves en los parques urbanos: la cobertura de matorral, la presencia de edificaciones en un radio de 500 metros alrededor del parque, la distancia al centro de la ciudad y una contaminación acústica por debajo de los 50 dB.

En un estudio realizado en 35 áreas de la península ibérica, entre ellas el Parque del Príncipe en Cáceres, se ha efectuado un promedio de los datos anuales para caracterizar cada parque según su diversidad de aves, riqueza y una serie de índices ecológicos. Los resultados confirman que, además del límite de ruido comprobado en una investigación previa de la UEx, una mayor cobertura de matorral y su densidad favorece la presencia de aves. La importancia del matorral, explica Patón, “ha sido estudiada por expertos en ecología urbana como Esteban Fernández-Juricic de la Universidad de Purdue. Los parques actúan como ecotonos porque las aves urbanas no son muy selectivas, muchas son forestales y pueden colonizar los parques si hay abundancia de comida y agua, y protección frente a los depredadores como las urracas y los gatos, en el caso de la península ibérica”. El matorral, en este sentido, constituye un refugio frente a los depredadores y ofrece un lugar para nidificar. “Lo importante es que el arbusto sea tupido. El número de árboles y su variedad no es tan importante y, paradójicamente, la presencia humana no es disuasoria”, añade el investigador. Si tomamos como ejemplo el Parque del Príncipe en Cáceres, donde están repertoriadas 80 especies de aves, la densidad de matorral, el agua disponible, el bajo ruido y la presencia de aves insectívoras como las currucas, son indicadores de que el parque está en buenas condiciones.

Otra ventaja del matorral es que permite la conectividad, los matorrales actúan como conectores entre distintas áreas verdes. “La ecología urbana puede ayudar a diseñar redes de parques. Es decir, en lugar de grandes parques aislados, es preferible pequeños parques conectados entre sí por áreas verdes o matorrales que actúan como conectores para las aves.  El ejemplo más característico es la ciudad de Bonn, reconstruida después de la II guerra Mundial, con casa  bajas y muchos microparques conectados”,  explica Daniel Patón. “La ecología urbana nos permite, además, entender los sistemas naturales, estudiando los artificiales”. Puede haber incluso mayor diversidad de aves en zonas urbanas, periurbanas o exurbanas (urbanizaciones en sierras, parcheado de casas y jardines en el campo) que en ambientes naturales”.

Promover ciudades más atractivas para las aves ayudará en muchos casos a preservar especies sujetas a figuras de protección como la oropéndola, el pico menor, el torcecuello, el cárabo y pequeñas rapaces. Sólo es cuestión de regular el ruido, la densidad de matorrales y la edificación para que las ciudades sean auténticos ecosistemas para las aves.

Referencia:

D. Patón, Environmental Factors that Affect Urban Avian Communities.  Birds: Evolution and Behavior, Breeding Strategies, Migration and Spread of Disease. Nova publishers. New York, USA.

Investigadores de la UEx colaboran en la restauración y datación de un códice del Museo de Cáceres

Se comprobó que la pieza de madera original del libro se había cortado unos pocos años después de la escritura de las primeras hojas del libro y había sido restaurada dos veces

 

pergamino-300x180-150x150La Universidad de Extremadura ha colaborado con el Museo de Cáceres en la datación del cantoral conocido como “Libro de Oficio Divino para la Liturgia de las Horas” del siglo XVII. María José NuevoAlejandro Martín yDaniel Patón han sido los expertos de la Universidad que han puesto a disposición de la cultura sus técnicas procedentes de la física, biología y matemáticas.

La cooperación entre estas disciplinas científicas ha facilitado la restauración del códice. Conocer la composición exacta y procedencia de los pigmentos guiará al restaurador en todo el proceso de restauración.  Así, el análisis de composición de la tinta mediante fluorescencia por rayos X llevado a cabo por el catedrático Alejandro Martín y la profesora titular María José Nuevo de las áreas de Física Nuclear y de Física Teórica respectivamente, ha permitido conocer los pigmentos que contienen cada una de las tintas (roja, negra, morada, azul), a partir del análisis elemental de la  mayúscula inicial, rica en pigmentos, de cada párrafo.

Por su parte, la dendrocronología permite datar las piezas de madera históricas, aunque una de sus aplicaciones principales es analizar el desequilibrio en el ciclo del carbono debido al cambio climático. El investigador Daniel Patón es un experto en esta ciencia que determina la edad de los árboles y cuánto crecen cada año a partir de los anillos de crecimiento de estas especies. “En la época invernal se produce un estrechamiento de las células, a nivel macroscópico se observa una línea oscura y aumento de la pared celular, mientras que el crecimiento primaveral tiene células más anchas, paredes celulares más pequeñas y el aspecto de fuera es más claro”, ha explicado Patón. Se genera una sucesión de anillos oscuros y claros, aunque también puede haber “falsos años”, originados “por distorsiones del crecimiento debido a sequias o heladas”.

Ante la escasez de árboles de gran antigüedad, las piezas de madera histórica constituyen una herramienta muy valiosa para las mediciones de tiempo. Piezas de arte, muebles antiguos, puertas, vigas de madera de casas pueden contribuir a formar una señal a modo de código de barras. Para datar el códice, Daniel Patón y su equipo, compararon los anillos de crecimiento de Pinus pinea con una serie de Pinus de 500 años de Gredos Sur. Se comprobó que la pieza de madera original del libro se había cortado unos pocos años después de la escritura de las primeras hojas del libro y había sido restaurada dos veces.

Los expertos de la UEx utilizaron una lija muy suave para limpiar y medir los anillos.  A continuación, “aplicamos unos modelos matemáticos, se realizan ajustes, correlaciones, réplicas y se vuelve a medir”, ha indicado Daniel Patón. “Cualquier pieza de madera de pino, de 500 años para acá, puede ser perfectamente datada, es más, podemos datar cerca del 80% de las piezas de madera histórica”, ha afirmado el experto de la UEx. Según Patón, “las distintas especies de pinos son todos coníferas y responden de manera similar a las sequías, al final, el tratamiento estadístico discrimina un intervalo de anillos estrechos y anchos que generan un código de barras”. Los ejemplares más viejos datados de pinus pinea se encuentran en la Sierra de la Mosca en Cáceres, con ejemplares en torno a 165 años. En la Sierra de Gredos hay pinos silvestres de 350 años de antigüedad.

En la restauración del Libro de Oficio Divino para la Liturgia de las Horas han intervenido además, Teresa Suarez y Miguel Ángel Ojeda, restaurador del Gobierno de Extremadura.

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