I misticeti hanno sviluppato una laringe unica per comunicare, ma non possono sfuggire al rumore umano

Tuttavia, poiché i canti delle balene furono scoperti per la prima volta più di 50 anni fa, fino ad ora non si sapeva come i misticeti producessero le loro complesse vocalizzazioni.

Un nuovo studio sulla rivista Natura riferisce che i misticeti hanno sviluppato strutture uniche nella loro laringe che consentono le loro vocalizzazioni a bassa frequenza, ma limitano anche il loro raggio di comunicazione.

Lo studio è stato condotto dagli scienziati della voce, il professor Coen Elemans, presso il Dipartimento di Biologia, Università della Danimarca meridionale e il Professor Tecumseh Fitch presso il Dipartimento di Biologia Comportamentale e Cognitiva, Università di Vienna in Austria.

“Gli odontoceti e i misticeti si sono evoluti da mammiferi terrestri che avevano una laringe che svolgeva due funzioni: proteggere le vie aeree e produrre suoni. Tuttavia, la loro transizione alla vita acquatica ha posto nuove e rigorose esigenze alla laringe per evitare il soffocamento sott’acqua”, afferma Tecumseh Fitch.

Lo studio mostra che i misticeti possono ancora produrre suoni con la loro laringe, ma per farlo hanno sviluppato nuove strutture, che esistono solo nei misticeti. Innanzitutto, le minuscole cartilagini della laringe umana, chiamate aritenoidi, che modificano la posizione delle nostre corde vocali, sono cambiate radicalmente nelle balene.

“Le aritenoidi si sono trasformate in grandi e lunghi cilindri fusi alla base per formare una grande struttura rigida a forma di U che si estende quasi per l’intera lunghezza della laringe”, afferma Elemans.

“Questo è probabilmente per mantenere le vie aeree rigide e aperte quando devono spostare enormi quantità di aria dentro e fuori durante la respirazione superficiale esplosiva”, afferma Fitch.

“Abbiamo scoperto che questa struttura a forma di U spinge contro un grande cuscino di grasso all’interno della laringe. Quando le balene spingono l’aria dai polmoni oltre questo cuscino, inizia a vibrare e questo genera suoni subacquei a frequenza molto bassa”, afferma Elemans. .

Cercare di lavorare sulla biologia e in particolare sulla fisiologia delle balene è molto impegnativo.

“Anche se gli esseri umani cacciavano balene vicine all’estinzione, hanno fatto pochissimi sforzi per cercare di conoscere la loro fisiologia”, afferma Magnus Wahlberg, esperto di balene presso l’Università della Danimarca meridionale e coautore dello studio.

“Gli spiaggiamenti rappresentano un’opportunità unica e rara per conoscere questi straordinari animali, ma anche in questo caso è molto difficile studiarne la fisiologia, perché il tessuto decade molto velocemente. È noto che le balene esplodono sulla spiaggia”, aggiunge Wahlberg.

Grazie alle reti danesi e scozzesi di spiaggiamento dei mammiferi marini, i ricercatori hanno potuto estrarre rapidamente la laringe di una balenottera boreale, una balenottera minore e una megattera per un’indagine approfondita in laboratorio.

“I nostri esperimenti hanno mostrato per la prima volta come le balene emettono le loro vocalizzazioni a frequenza molto bassa”, afferma Elemans.

Per capire come l’attività muscolare potrebbe modificare le chiamate, i ricercatori hanno costruito un modello computazionale dell’intera laringe della balena.

“Il nostro modello include forme 3D accurate della laringe e dei suoi muscoli, che hanno permesso di simulare, ad esempio, come la frequenza viene controllata attraverso la modulazione muscolare”, affermano Qian Xue e Xudong Zheng, professori del Dipartimento di ingegneria meccanica del Rochester Institute. of Technology, USA, coautori dello studio.

“Il nostro modello prevedeva accuratamente i risultati dei nostri esperimenti, ma potevamo anche calcolare caratteristiche acustiche che non potevamo misurare in laboratorio, come la gamma di frequenza”, afferma Weili Jiang, postdoc presso il Rochester Institute of Technology, USA, coautore di lo studio.

I modelli prevedevano molto bene le vocalizzazioni naturali delle balene.

Tuttavia, queste caratteristiche anatomiche recentemente scoperte che hanno permesso alle balene di comunicare con successo nei vasti oceani pongono anche limiti fisiologici insormontabili per molti misticeti.

Combinando esperimenti e modelli, i ricercatori forniscono la prima prova che i misticeti sono fisiologicamente incapaci di sfuggire al rumore antropogenico, perché maschera le loro voci e quindi limita il loro raggio di comunicazione.

“Purtroppo, la gamma di frequenza e la profondità massima di comunicazione di 100 metri da noi previste si sovrappone completamente alla gamma di frequenza dominante e alla profondità del rumore prodotto dall’uomo causato dal traffico marittimo”, afferma Elemans.

“Le prime registrazioni acustiche del canto delle megattere di Roger e Katy Payne nel 1970 hanno risuonato profondamente con l’umanità, hanno dato il via al fiorente campo della bioacustica marina e hanno suscitato l’interesse globale per gli sforzi di conservazione marina.” dice Coen Elemans.

“Queste registrazioni erano così politicamente importanti allora che si trovano a bordo delle missioni spaziali Voyager”, continua.

I Payne hanno reso le persone consapevoli di quanto fossero tranquilli i mari prima che gli umani iniziassero l’uso diffuso di navi a elica e di generatori di bordo a funzionamento continuo. Quelli erano i mari in cui si sono evolute le balene.

Elemans aggiunge: “Rispetto agli anni Settanta, i nostri oceani sono ora ancora più pieni di rumore prodotto dall’uomo, proveniente dalle rotte marittime, dalle attività di trivellazione e dai cannoni sismici. Abbiamo bisogno di norme severe per tale rumore, perché queste balene dipendono dal suono per comunicare. Ora dimostriamo che, nonostante la loro straordinaria fisiologia, non possono letteralmente sfuggire al rumore che gli esseri umani producono negli oceani.”