aula comunicacao
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Comunicao Sonora Animal
Maria Luisa da Silva [email protected]
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O que bioacstica ? Definio
o estudo da comunicao sonora animal um ramo da zoologia estreitamente ligado fsica e
matemtica: sons esto submetidos s leis da acstica e a comunicao regida pelos princpios da teoria da informao.
Etologia fisiologia neurocincias Ecologia evoluo e a ontogenia da comunicao sonora Filogenia cincias humanas.
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Histrico Expedio Langsdorf 1825-1829
Hercule Florence, registrou cantos de pssaros a partir de transcries musicais
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Histrico O trabalho dos
amadores na dcada de 60
Johan Dalgas Frisch foi o primeiro a gravar o canto do Uirapuru Cyphorhinus arada Frish, 1961
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O que som? Som um fenmeno fsico onde ocorre vibrao
peridica longitudinal de qualquer partcula de um meio.
O Som se propaga em meios materiais em forma de ondas.
uma vibrao mecnica que impressiona o aparelho auditivo ntegro.
necessrio que haja um suporte material, pois o som no se propaga no vcuo.
Trajetria da partcula
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Parmetros do Som O som definido por apenas trs parmetros:
O perodo o tempo de vai e vem em s ou ms A freqncia representa o nmero de ciclos em
um s a freqncia o inverso do perodo e dada em Hz ou
kHz F = 1/P.
a unidade de tempo segue uma escala linear, positiva e com incio em 0.
A amplitude ou intensidade o valor da presso, dada pela durao do deslocamento da molcula.
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Os trs parmetros que definem o som
Tempo
Freqncia
Intensidade
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O som um fenmeno peridico So fenmenos que se reproduzem
identicamente em intervalos de tempo sucessivos e iguais;
O tempo T desses intervalos chamado perodo;
O nmero de vezes que o fenmeno se repete por unidade de tempo chamado freqncia (f).
A sucesso das fases de um perodo constitui um ciclo.
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Perodo
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Som agudo e grave
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Escala das ondas mecnicas - Freqncia
Para comunicao e sinalizao, assim comopara a medio de distncias.
Voz humana e da maioria dos animais, instrumentosmusicais, apitos, alto-falantes
Sons audveis20 -2.104
Deteco submarina poreco, limpeza e detecode defeitos em peas eestruturas de construes, acelerao de reaes qumicas, investigao em medicina, biologia e fsica molecular.
Emissores magnticos e piezoeltricos, apitos de Galton,tambm so excitadospor alguns animais einsetos (morcegos, grilos, gafanhotos etc.)
Ultra-sons2.104-1010
Prognstico do tempo,diagnstico de doenasdo corao.
Vibrao da gua emgrandes reservatrios,batidas do corao, Baleia-azul, Elefante
Infra-sons0,5 - 20
AplicaoMtodos de excitaoDenominaoFreqncia
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Som agudo e grave
Som Grave
Som Agudo
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Amplitude
O valor da presso do som uma unidade composta por peso e deslocamento dada por Watt/m2
Valor mnimo audvel de 2 . 10-16 W/m2 2 . 10-16 W/m2 log 10 = 1 Bell ou -10dB uma unidade logartmica; cada vez que a unidade
de presso multiplicada por 10 acrescenta-se 1 Bell, o que equivale, se for multiplicado por 2, ao acrscimo de 3dB.
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AmplitudeA intensidade I = Io/d2Onde d = distncia, Io = intensidade de referncia a 1 m da fonte
I = Io/d2
Io = I . d2
Se d=2, I = Io 6dB; Io = I + 6dBIo -12 dB
4 m2 m1 m
IoIo - 6 dB
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AmplitudeA intensidade fisiolgica do som esta ligada amplitude das vibraes (e, portanto energia transportada pela onda sonora); a qualidade pela qual um som forte (grande amplitude - muita energia) se distingue de um som fraco (pequena amplitude - pouca energia).
dB
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DimensesCada parmetro fsico define uma dimenso
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O Problema
O som facilmente registrado Facilmente manipulado
Mas no fcil produzir e interpretar um sonograma em um plano meldico
Frase do canto de Turdus fumigatus
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Sons puros
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HarmnicosDefinio fsica: fenmeno peridico cuja freqncia um mltiplo inteiro da freqncia do outro. Se o canto no apresenta harmnico, 100% da energia est na freqncia fundamental, o chamado som puro
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Microfone ultradirecionalSennheiser ME 88
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Equipamento de gravaocom parbola
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Gravador porttil de roloNagra III
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Gravador digital
Gravador porttil digitalSony DAT (TCD-D8)
Gravador porttil digitalTASCAM
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Gravador digital Compactflash Marantz PMD-671 -
Hi-Resolution Compact Flash Field Recorder
Resoluo de Gravao de 24-bit/96 kHz grava em formatos MP3, MP2, WAV, and BWF
Peso: 1,3 kg. 8 pilhas AA 1,5v.
Preo: US$ 1.000,00
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O que comunicao? Para os seres vivos, a comunicao uma necessidade bsica atravs da comunicao que macho e fmea interagem na
corte, que os rivais resolvem suas disputas sem o confronto direto e, freqentemente, os filhotes conseguem alimento de seus pais Dawkins (1989)
virtualmente a descrio da prpria vida Beer (1982) Segundo Morton (1977), comunicao o meio pelo qual os
animais em uma populao ajustam, em ltima instncia, as suas relaes sociais s vrias flutuaes ambientais e fisiolgicas.
Krebs e Davies (1996) caracterizaram a comunicao como o processo em que os emissores usam sinais ou exibies especialmente modelados para modificar o comportamento daqueles que os captam.
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Comunicao
a essncia da vida animal Pode ser visual, acstica, qumica,
eltrica ou tctil A escolha da modalidade de
comunicao utilizada por determinada espcie depende das limitaes do seu sistema sensrio-motor e deve ser ecologicamente apropriada.
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Comunicao visual e olfativa
Urubu-rei
Sarcoramphus papa
Lencioni del.
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A comunicao acstica
Envolve um emissor e um receptor nas seguintes etapas Comportamento de emisso O sinal sonoro A transmisso do sinal sonoro A percepo do sinal pelo receptor A reao apropriada do receptor
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Diagrama do processo de comunicao
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Comunicao Aves como modelo de estudo
so conspcuas a maioria possui hbito diurno a taxonomia relativamente bem estabelecida
Comunicao acstica um meio eficiente de comunicao em ambientes
florestais pode se propagar uma distncia longa e em todas as
direes ultrapassa barreiras fsicas e pode ser utilizado durante
a noite.
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Cordas vocais
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Funcionamento das cordas vocais em mamferos
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Produo de som em primatas
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rgo emissor dos Anuros
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Siringe
Os sons so gerados diretamente pela vibrao do ar expirado, modelo fsico com implicaes importantes:
a produo de som no depende de ressonncia;
no h limitaes mecnicas na estrutura dos sons produzidos;
o sistema produz sons puros naturalmente e envolve pouco gasto de energia metablica.
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rgo emissor das Aves: siringe
Greenewalt (1968)
Anel traqueal
msculo
Membrana timpaniformis interna
Labium
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rgo de recepo sonora:ouvido dos Vertebrados
Leipp (1980)
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O Ouvido
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A audio
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Funes biolgicas do sinal acstico
Atrao sexual Crte Disputa entre machos Contato Isolamento Defesa de territrio Chamado de filhotes Ecolocao Angstia Erro de amplexo
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Categorias etolgicas funcionais dos sinais sonoros (Collias 1960)
Relacionados a problemas alimentares Produzidos em fases sucessivas da
reproduo Relacionados vida em grupo Emitidos na presena de inimigos
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Repertrios complexos em grilos (Orthoptera)Endocous itatibensis (Phalangopsidae)
Zefa and Vielliard (2001), XVIII IBAC
reconhecimento sexual
agressividade
chamado
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Hyla minuta (Hylidae)Haddad (1988), unpubl. M.Sc. Diss., Unicamp, Campinas
Combinao varivel de 3 tipos de nota, de acordo com o contexto territorial e de crte
A B C C
B' B B
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Repertrios complexos em Anus (Aves) Anu-branco Guira guira (Crotophagidae)
Fandio-Mario (1989), A comunicao sonora do Anu branco, Edit. Unicamp, Campinas.
Contato social 27 outras categorias de sons Possibilidade de recombinaes
Photo: Edson Endrigo
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Canto
Sinal de comunicao que tem como funo biolgica primordial o reconhecimento especfico Pode ser mediado pela aprendizagem,
manifestada por variaes populacionais, individuais e intra-individuais ou
inato, quando o indivduo possui um canto funcional mesmo se criado em isolamento acstico. So geralmente estereotipados.
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Determinismo gentico Canto estereotipado
Humait do Moa, AC
Ilha do Cardoso, SP
Formicarius colmaPinto-do-mato
Anais Etologia (1995) 13: 134-147
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Espcies crpticas
Glaucidium minutissimum Glaucidium hardyi
Revta. bras. Zool. (1989) 6: 685-693. Lencioni del.
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Canto de Glaucidium minutissimum (A) e de G. hardyi (B)
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Ontognese Em Zonotrichia leucophrys a
ontognese do canto dividida em trs perodos: perodo de receptividade da informao. perodo refratrio - o jovem no acrescenta
informaes novas ao canto. Perodo de ajuste da aprendizagem -
formao do canto definitivo.
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Canto aprendidodialetos
Itatiaia, RJ
Teresina, PI
Exu, PE
Zonotrichia capensisTico-tico
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Sons continuos e variveisCistothorus platensis (Aves, Troglodytidae)
Kroodsma et al. (1999), Anim. Behav. 57: 855-863
Mais de 300 tipos diferentes de frases em seqncia contnua
Repetio da mesma frase em interaes entre vizinhos
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Canto verstil
Sabi-laranjeira Turdus rufiventris Sigrist (1995) del.
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Medies
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Sabi-laranjeira: canto do indivduo 4Itabuna, BA
100 % 100 % 100 %
100 %
100 %
66,66 %
4,76 %
66,67 %
20 %
20 %
9,52 %
10 %
19,05 %
100 %57,14 %
28,57 %
14,29 %
A B C D E
F
HG
I
Indivduo 4
-
CG B
F A D
E
100% 100%
100%52,9%
35,3%
83,3%
5,9%
5,9%
66,6%
16,6%33,3%
Indivduo 8
100%60%
20%
20%
Sabi-laranjeira: canto do indivduo 8So Paulo, SP
-
Sabi-laranjeira: canto do indivduo 12Palmas, PR
G
A B C D E F
H
I
J
100%
100%
100%
16,6%
66,6% 100% 100% 100%
16,6% 50%
100%
50%
Indivduo 12
50%
25%
25%
25% 25%
25% 25%
-
Sabi-laranjeira: canto do indivduo 43Caraguatatuba, SP
A B
G
I
O
84%
CM
P
D
NM
E
F
S
P
50%
J100%
100%
100%
R T
Indivduo 43
100% 100% 100%
H
K L
A
O
S
I G
R Q
4%
4%
8%
40,9%
13,6%
27,2%
18,1%
11,1%
100%
100%47,8%
52,1%
4,3%
29,4%
30,4%8,6%4,3%
52,1%55,5%41,6%
25%
33,3%
66,6%22,2%
25%
25%44,4%
44,4%14,2%
11,1%
5,7%
17,1%90,9%
6%
3%
34,2%70,5%
2,8%
11,1%
33,3%
7,14%7,14%
7,14%
7,14%
7,14%7,14%
14,28%
21,42%
7,14%
7,14%
7,14%
7,14%
7,14%50%
14,28%
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Os Sabis do Brasil: quatro espcies sintpicas
Turdus albicollisSabi-coleira
Turdus leucomelasSabi-fogueteira
Turdus rufiventrisSabi-laranjeira
Turdus amaurochalinusSabi-poca
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Variao dos parmetros temporais e de freqncia para quatro espcies do gnero Turdus
Valores das freqncias mximas e mnimas
espcies
freqnci
a e
m H
z
1400
1800
2200
2600
3000
3400
3800
4200
rufiventris leucomelas amaurochalinus albicollis
freqncia mximafreqncia mnima
Nmero de notas emitidas por segundo
espcies
nota
s/s
0,8
1,2
1,6
2,0
2,4
2,8
3,2
rufiventris leucomelas amaurochalinus albicollis
desvio-padromdia
Valores do intervalo de tempo entre as emisses
espcies
inte
rvalo
em
ms
100
150
200
250
300
350
400
450
500
550
rufiventris leucomelas amaurochalinus albicollis
desvio-padromdia
Durao das notas
espcies
dura
o e
m m
s
150
200
250
300
350
400
450
500
550
rufiventris leucomelas amaurochalinus albicollis
desvio-padromdia
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Os Sabis do Brasil: quatro espcies sintpicas
Turdus albicollisSabi-coleira
Turdus leucomelasSabi-fogueteira
Turdus amaurochalinusSabi-poca
XXI Intern. Ornith. Congress, Wien, ustria, (1994): P632.
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Dendrograma das quatro espcies sintpicas do gnero Turdus.
Anlise de conglomerados Complete linkage - distncia euclidiana
Parmetros temporais, de frequncia,
E1, Emax1, E1/Emax1 e E f
Distncia de ligao
amaurochalinus 3 amaurochalinus 2 amaurochalinus 1
albicollis 2 albicollis 3 albicollis 1
rufiventris 3 rufiventris 2 leucomelas 2 rufiventris 1
leucomelas 3 leucomelas 1
0100
200300
400500
600700
800900
10001100
12001300
14001500
16001700
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Aprendizagem em beija-flores
Nature (2000) 406 (6796): 628-632
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Versatilidade no canto de Beija-floresBeija-flor de gravata roxa Augastes lumachellus (Aves, Trochiliformes)
Vielliard (1983), Bol. Mus. Biol. Mello Leito 52: 1-20
Repertrio individual de canto composto de 4 a 6 tipos de notas,
Emitidas em seqncias variveis
Foto: Rolf Grantsau
Metade da velocidade
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Ativao do gene ZENK
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Aprendizagem vocal em Aves
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Imitaes
Sabi-poliglota Turdus lawrencei Frisch (1981) del.
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Frases complexas parte de dialetoMegaptera novaeangliae (Mammalia, Cetacea)
Arraut and Vielliard, in prep. Abrolhos, Bahia dialeto de 2000 composto de
5 temas, emitidos consecutivamente com poucas repeties e bifurcaes
Frases muito longas (20+ min)
theme 1
A A B C C