La soglia uditiva (intesa come frequenza) percepibile dagli uccelli migratori diurni (anatre selvatiche, oche, ecc) varia da quella dei volatili domestici (gallus gallus)?

Questa domanda, posta qualche tempo fa, era rimasta in sospeso, in quanto nel momento in cui fu posta non c’erano esperti disponibili a rispondere. Ci scusiamo per la lunga attesa!!

Ciò che noi chiamiamo suono è causato dall’oscillazione di un qualsiasi oggetto. Le oscillazioni del corpo si propagano nel mezzo in cui l’oggetto si trova immerso grazie alla vibrazione attorno alla posizione di riposo delle molecole che costituiscono il mezzo stesso. Ciò produce una serie di pressioni e depressioni del mezzo, ad esempio l’aria, il cui succedersi produce l’onda che colpisce la membrana timpanica dell’orecchio. Da qui le pressioni e depressioni si trasmettono ai componenti interni dell’orecchio e sono poi trasmesse al cervello che le "decodifica", percependole come suono.
L’ampiezza delle oscillazioni viene percepita dall’orecchio come intensità sonora, e cioè il volume alto o basso di un suono. Il numero di oscillazioni nell’unità di tempo viene invece chiamato frequenza del suono, e viene misurato in numero di cicli al secondo, ossia in Hertz (Hz). Quindi quando diciamo che un suono ha la frequenza di 100 Hz vuol dire che la causa che sta producendo quel suono vibra 100 volte in un secondo. La frequenza è percepita dall’orecchio come acutezza o gravità del suono. Più sono le vibrazioni, più alta è la frequenza, e quindi più un suono è acuto.

Prendendo come riferimento la soglia uditiva umana, le frequenze a noi udibili sono comprese approssimativamente tra 20 e i 20.000 Hz. Le frequenze al disotto della soglia udibile umana sono definite infrasuoni mentre quelle al di sopra sono chiamate ultrasuoni.
L’optimum di udibilità per la specie umana è intorno ai 4000 Hz, e i suoni prodotti nel parlato sono tra i 100 e i 1000 Hz.
Recentemente è stata pubblicata una revisione di vari lavori sull’udito degli uccelli (Beason, 2004).
La soglia uditiva degli uccelli spazia mediamente da un minimo di circa 40 Hz ad un massimo di circa 10.000 Hz, con l’optimum tra i 1.000 e i 4.000 Hz.
Non ci sono studi specifici su uccelli migratori, anche perché a questa "categoria" appartengono gruppi sistematici molto diversi, dai Passeriformi, agli Anseriformi, ai Ciconiformi ecc. Si trovano dati solo su alcune specie.
Genericamente si può dire che gli uccelli, contrariamente a ciò che si potrebbe pensare, non siano degli ottimi "uditori" in termini di estensione di frequenze udibili, almeno rispetto ai mammiferi.
Ci sono comunque eccezioni. Varie specie di uccelli possono percepire gli infrasuoni, come ad esempio il colombo (Columba livia) che può percepire anche frequenze molto basse, tra 0,05 e 11.500 Hz. Alcuni uccelli migratori sono in grado di percepire gli infrasuoni prodotti dal frangersi delle onde oceaniche, usando tali suoni per orientarsi con le linee di costa durante la migrazione.
Lo storno (Sturnus vulgaris) percepisce frequenze  tra 700 e 15.000 Hz.
Non è molto chiaro invece se gli uccelli possano udire gli ultrasuoni, ma ci sono evidenze che pochissime specie possano, come per esempio il ciuffolotto (Pyrrhula pyrrhula) che pare oda fino a frequenze di 25.000 Hz.
Nel pollo domestico (Gallus gallus) la capacità uditiva è compresa tra i 125 e i 2.000 Hz, con un picco di acuità intorno ai 1.000 Hz, tra l’altro un optimum uditivo simile a quello umano.
Negli Anseriformi, il germano reale (Anas platyrhyncos), specie stanziale in alcune zone dell’areale, ode frequenze tra 300 e 15.000 Hz. La moretta nordamericana Aythya valisineria percepisce da 190 a 5.200 Hz.

  

 A sinistra la moretta Aythya valisineria. www.livt.net/Clt/Ani/Cho/Ave/Ans/Ayt/aytp01.htm

A destra il colombo Columba livia. http://species.wikimedia.org/wiki/Columba_livia

 Tra gli Strigiformi vi sono gli uditori più fini in quanto molto abili a distinguere finemente le frequenze soprattutto nella zona alta: nel gufo reale (Bubo bubo) la sensibilità va da 60 a 7.000 Hz; il barbagianni (Tyto alba) può udire frequenze fino a 12.500 Hz, il gufo comune (Asio otus) da 100 a 18.000 Hz e l’allocco (Strix aluco) da 100 a 21.000.

Barbagianni cui si nota bene il disco facciale.  http://it.wikipedia.org/wiki/File:Barn_owls_revivim.jpg

E’ difficile fare un discorso generalizzato sull’udito degli uccelli in quanto la sua funzione varia molto a seconda della biologia di una specie. Fermo restando che negli uccelli il senso prevalente è la vista, l’udito ha comunque una funzione biologica molto importante e può essere soggetto a pressioni adattative forti. In tutte specie i suoni sono utilizzati per comunicare tra individui conspecifici e l’esempio più spinto si trova negli uccelli canori. Negli Strigiformi l’udito è fondamentale per la caccia notturna, e in alcuni casi l’adattamento lo ha tarato sui suoni prodotti dalle prede.

La differente acuità uditiva tra specie dipende principalmente dalla conformazione dell’orecchio interno. Più precisamente, la porzione dell’orecchio che è direttamente responsabile dell’udito è la coclea, o chiocciola, un canalino ripieno di liquido e contenente le cellule sensoriali vere e proprie. Negli uccelli esso ha una forma da diritta a leggermente ricurva, la cui lunghezza varia tra specie. L’acuità uditiva dipende dalla lunghezza della coclea. Ciò perché la maggiore lunghezza della coclea permette di accogliere un maggior numero di cellule uditive.
Ad esempio nel colombo la coclea è lunga circa 5 millimetri, mentre nel barbagianni essa è lunga un centimetro o poco più. Infatti il barbagianni ode meglio del colombo, soprattutto nelle frequenze alte. Per gli Strigiformi l’udito è un organo talmente importante per la caccia notturna che questo Ordine di uccelli ha evoluto anche degli altri adattamenti allo scopo di aumentare l’acuità uditiva, come il disco facciale, cioè una faccia appiattita con un disco di piume disposte a raggiera che incanalano meglio le onde sonore verso le aperture auricolari, aiutando così l’animale a captare meglio la direzione del suono. Un maggior numero di recettori sensoriali può comportare anche una migliore capacità di distinguere le frequenze.
Gli ambiti di frequenze udibili dagli uccelli e dall’uomo sono quindi parzialmente sovrapponibili, sottolineando però che per i mammiferi l’udito è un senso molto più importante e meglio sviluppato che non per gli uccelli. Nei mammiferi infatti troviamo una coclea molto lunga e spiralata, molto simile alla conchiglia di una chiocciola, da cui deriva il nome.

ALCUNE CURIOSITÀ
Naturalmente la prima cosa che viene in mente parlando di uccelli e udito è l’equazione uccelli=canto. Ci sono moltissimi interessantissimi studi sull’udito e il canto degli uccelli.
Tutti sanno che le specie di uccelli si distinguono anche grazie al loro canto, stratagemma utilizzato dai ricercatori per fare censimenti e check-list di specie.
Il canto è un vero e proprio linguaggio, con suoni e fraseggi specifici che variano a seconda delle informazioni da trasmettere. Nell’ambito della stessa specie esistono varianti dialettali del canto, che sono circoscritte geograficamente. E’ stato possibile evidenziare ciò grazie alla rappresentazione grafica del canto in quelli che si chiamano sonogrammi, grafici con il tempo in ascisse e la frequenza in ordinate. Lo studio dei canti comporta la necessità di rallentare anche fino a 30 volte un canto registrato, per poterlo ricondurre a velocità ed altezze facilmente udibili dall’uomo: esso è infatti composto da tante microcellule ritmico-melodiche estremamente acute e veloci con prevalenza di glissati e modulazioni. Sono soprattutto queste architetture a rendere il canto significativo e distintivo, non tanto le frequenze utilizzate.
Da studi recenti è emerso anche che nelle specie di uccelli canori in cui entrambi i sessi cantano, le femmine imparano nuovi canti il 60% più velocemente dei maschi.

Sonogramma di usignolo americano. da: http://www.birds.cornell.edu/AllAboutBirds/BirdGuide/Northern_Mockingbird.html#fig1


E’ stato anche scoperto che gli uccelli hanno un ottimo orecchio assoluto, cioè la capacità di memorizzare e successivamente riconoscere una singola nota (cioè un suono di frequenza specifica) senza avere come riferimento un’altra nota con cui confrontarla. In questo sono migliori di quanto non siano l’uomo o il topo, che se la cavano solo nel riconoscere i valori relativi delle note, cioè avendo come punto di riferimento un’altra nota: l’uomo e il topo riconoscono quindi un intervallo piuttosto che una nota. Nella specie umana l’orecchio assoluto è una dote estremamente rara. La possedeva ad esempio Wolfgang Amadeus Mozart.

Alcune fonti sonore vengono attualmente utilizzate per scacciare gli uccelli dai terreni agricoli, dalle piste di atterraggio o dai tetti delle case. Molti di questi apparecchi utilizzano soprattutto ultrasuoni, ma sono efficaci soltanto verso pochissime specie, per altro non infestanti, e comunque per periodi limitati. Siccome la maggior parte degli uccelli sembra non percepire gli ultrasuoni, tali apparecchiature non sembrano essere effettivamente efficaci (Hamershock, 1992; Bomford & Obrien, 1990), quanto piuttosto potrebbero arrecare problemi ad altre specie, da mammiferi ad insetti, che odono gli ultrasuoni a quelle frequenze.
Perché un simile apparecchio sia efficace il suono dovrebbe essere, per la specie bersaglio, identificabile, udibile e pertinente.
Il suono deve avere un significato biologico per l’animale, come per esempio i richiami di avvertimento della propria specie o i versi dei predatori. Gli uccelli comunque si abituano ben presto anche a questo tipo di suoni, e quindi l’effetto di tali apparecchi è solo temporaneo.
Altri apparecchi utilizzano gli infrasuoni, ma anche questi hanno scarso effetto. Infatti, con le basse frequenze, e quindi con gli infrasuoni, gli uccelli hanno difficoltà a localizzare la sorgente  del suono, a causa della stretta vicinanza tra i due orecchi che crea disturbo e all’assenza di un padiglione auricolare che capti la direzione. Gli uccelli risolvono allora il problema alzandosi in volo e volando in cerchio identificando la sorgente sonora sfruttando l’effetto Doppler: questo comportamento in natura è utilizzato per individuare un conspecifico, o per l’orientamento. L’utilizzo di apparecchi ad infrasuoni per scacciare gli uccelli si rivela perciò inutile per liberare ad esempio le piste di atterraggio, in quanto gli uccelli volano in tutte le direzioni ma non si allontanano dalla fonte sonora.

 

REFERENZE BIBLIOGRAFICHE

BEASON R. C., 2004.   What Can Birds Hear? – Proc. 21° Vertebr. Pest Conference. University of California, 2004. p. 92-96. (http://www.aphis.usda.gov/wildlife_damage/nwrc/publications/04pubs/beason041.pdf)


BOMFORD, M., AND R. H. O’BRIEN, 1990. Sonic deterrents in animal damage control: a review of device tests and effectiveness. Wild. Soc. Bull. 18:411-422.

FROVA A., 2006. Armonia celeste e dodecafonia. BUR Scienza.

HAGSTRUM, J. T. 2000. Infrasound and the avian navigational map. J. Exp. Biol. 203:1103-1111.

HAMERSHOCK, D. M. 1992. Ultrasonics as a method of bird control. Flight Dynamics Directorate, Wright-Patterson AFB, OH. 42 pp.

REFERENZE WEB

Su Vialattea abbiamo varie risposte sulla natura del suono e l’udito. Ne segnalo alcune:

http://www.vialattea.net/esperti/php/risposta.php?num=12599  ==>intensità e frequenza
http://www.vialattea.net/esperti/php/risposta.php?num=8298==> cos’è l’acustica
http://www.vialattea.net/esperti/php/risposta.php?num=8115  ==>ultrasuoni e infrasuoni
http://www.vialattea.net/esperti/php/risposta.php?num=6359 ==>timbro di voce

Altre referenze web
http://www.pd.infn.it/~rnobili/cocnet/coclea.html ==> ottimo ipertesto sul funzionamento dell’udito, con animazioni

http://hypertextbook.com/physics/waves/sound/  ==> schematico ipertesto in inglese che esplora la natura del suono a tuttotondo, ricco di link utili e interessanti

Sugli uccelli
http://www.birds.cornell.edu/AllAboutBirds/BirdGuide/==> sito del centro ricerche sugli uccelli della Cornell University, dove si possono ascoltare, specie per specie, anche file sonori con i canti di molti uccelli nordamericani, e vederne i corrispondenti sonogrammi

http://elibrary.unm.edu/sora/Auk/v060n02/p0239-p0241.pdf  ==> sull’udito degli uccelli, in inglese