I primi ad ascoltare i suoni ed i rumori sotto la superficie del mare sono stati i militari, per individuare navi e sottomarini dal rumore dei loro propulsori.
Ma il mare ha anche una musica più lieta, fatta di voci di animali che comunicano fra loro tessendo complessi motivi, come i canti dei maschi di Megattera (Megaptera novaeangliae) che nella stagione riproduttiva chiamano le femmine con melodiose canzoni che possono essere ascoltate anche a centinaia di chilometri di distanza.La disciplina che studia i suoni degli animali è la bioacustica, la quale, strettamente affine all'etologia, cerca di comprendere come gli animali regolano i propri comportamenti individuali e sociali attraverso messaggi sonori. Nelle ricerche di bioacustica hanno grande importanza le Fonoteche, istituzioni nazionali ed internazionali, assimilabili per certi versi ai musei, che si occupano di raccogliere, archiviare e documentare le registrazioni dei segnali acustici animali realizzate in tutto il mondo e renderle disponibili alla comunità scientifica o per iniziative didattiche e divulgative.Nell'ambiente acquatico la comunicazione acustica svolge un ruolo molto importante: l'elevata velocità di propagazione, circa 1500 metri al secondo, quasi cinque volte maggiore che in aria, e la scarsa attenuazione con la distanza consentono infatti una efficace trasmissione dei suoni.Molti organismi acquatici producono suoni e rumori, invertebrati (perlopiù crostacei), pesci, mammiferi acquatici (cetacei e pinnipedi), con frequenze di emissione che spaziano dagli infrasuoni agli ultrasuoni. I loro segnali sonori si integrano al rumore naturale dell'ambiente formando un insieme acustico complesso, al quale contribuisce sempre più anche l'uomo. Sott'acqua si intrecciano infatti sempre nuovi rumori e segnali, sonori ed ultrasonori, prodotti dalle nuove tecnologie dell'uomo per navigare, per individuare navi e sottomarini, per cercare relitti, per trasmettere informazioni, per sondare i fondali marini, per misurare la temperatura delle acque, per individuare i banchi di pesci, per effettuare prospezioni petrolifere e minerarie.Gli idrofoni sono i trasduttori acustici che captano i suoni e le vibrazioni trasmesse dall'acqua; sono generalmente omnidirezionali e possono coprire una ampia gamma di frequenze, da pochi Hz a oltre 100 kHz. Negli studi di bioacustica subacquea si possono schematizzare due forme principali di impiego: configurazioni stazionarie mono e multi-idrofoniche per il controllo di aree determinate e array multi-idrofonici trainabili per il rilevamento continuo in navigazione. I segnali captati dagli idrofoni vengono visualizzati e analizzati in tempo reale, oppure registrati, con registratori idonei alle frequenze di interesse, per essere archiviati ed elaborati successivamente. L'analisi del suono consente di descrivere e rappresentare graficamente le caratteristiche dei segnali per comprenderne la struttura e correlarla alle specie, agli individui, ai comportamenti e alle situazioni osservate. L'analisi spettrografica, realizzata in forma digitale tramite computer equipaggiati con idonei dispositivi di conversione numerica dei segnali analogici, è la più utilizzata: mostra la composizione in frequenza dei segnali in funzione del tempo e si rivela indispensabile per l'analisi dei segnali non stazionari, caratterizzati cioè da rapide modulazioni dello spettro in funzione del tempo, tipici degli animali.La produzione di suoni nei crostacei e nei pesci è diffusa ma poco studiata; nei pesci Teleostei più di 50 famiglie comprendono specie produttrici di suoni, generalmente con frequenze al di sotto di 2 kHz e con intensità limitate che confinano il ruolo della comunicazione alle brevi distanze.Nei Cetacei la comunicazione acustica ha acquisito un ruolo diffuso e privilegiato rispetto ad altre forme di comunicazione. Gli organi per la ricezione e la produzione dei suoni si sono evoluti e diversificati con l'acquisizione anche della funzione di ecolocalizzazione (biosonar, o biological sonar), tipica degli Odontoceti, ma sviluppatasi anche in ambiente aereo nei pipistrelli.La produzione di segnali acustici ne Cetacei è molto varia, sia per l'ecolocalizzazione negli Odontoceti, con frequenze anche superiori a 150 kHz e pressioni acustiche maggiori di 200 dB SPL (ref 1 µPa / 1 m), che per i segnali di comunicazione a frequenze più basse, generalmente inferiori a 25 kHz negli Odontoceti e a 5 kHz nei Misticeti (balene e balenottere).La distanza di rilevamento di questi suoni è molto variabile: dipende dalla frequenza, la trasmissione è migliore al diminuire della frequenza, e dalla struttura del segnale, dalla potenza della sorgente, dalle caratteristiche di propagazione e dal rumore dell'ambiente, sia naturale che dovuto alle attività dell'uomo.Nei delfini il raggio d'azione dei segnali di ecolocalizzazione può raggiungere i 350 metri, mentre i fischi modulati, con frequenze generalmente inferiori a 25 kHz, come quelli emessi dalla Stenella (Stenella coeruleoalba), molto comune nel Mediterraneo, sono rilevabili entro 1 km. Il Capodoglio (Physeter catodon), l'Odontocete di maggiori dimensioni, presente in Mediterraneo ma difficilmente osservabile, è un animale emblematico per le ricerche di bioacustica.Si sa infatti ben poco del comportamento e della consistenza numerica nei nostri mari. Compie lunghe immersioni, generalmente di 40 - 50 minuti, e riemerge, appena visibile, tradito solo dal caratteristico soffio inclinato in avanti. Ma in immersione emette particolari segnali impulsivi, denominati clicks, con estensione in frequenza oltre i 30 kHz ed elevata intensità, ripetuti in lunghe sequenze che possono essere captate anche a più di 15 km.Le distanze di propagazione dei segnali a bassa frequenza dei Misticeti sono invece maggiori, nell'ordine delle decine di km; anche superiori a 100 km per la Megattera.La balenottera comune (Balaenoptera physalus), unico misticete costantemente presente in Mediterraneo, e che recenti studi genetici dimostrano appartenere ad una popolazione locale, oltre a suoni che si estendono fino a 1 kHz, emette segnali a bassissima frequenza, circa 20-40 Hz, emessi in lunghe sequenze e rilevabili a grande distanza.Per anni hanno rappresentato un mistero per gli addetti all'ascolto dei sonar militari ed ora proprio le tecnologie militari vengono messe a disposizione del mondo scientifico per studiare su grande scala il comportamento dei mammiferi marini. Nel 1993 la US Navy ha infatti iniziato un programma di impiego dei propri apparati di ascolto subacqueo dislocati nell'Oceano Atlantico (IUSS - Integrated Undersea Surveillance Systems) per il censimento e lo studio delle balene che ha già consentito risultati di grande rilevanza. Nell'ambito dei programmi nazionali per l'AECN 95 (Anno Europeo per la Conservazione della Natura) anche la Marina Militare Italiana ha iniziato un progetto di collaborazione con gli Enti di ricerca per lo studio e la conservazione dei Cetacei del Mediterraneo.Nel Mediterraneo sono segnalate 19 specie di cetacei delle quali solo 8 sono da ritenersi comuni (Balaenoptera physalus, Physeter catodon, Stenella coeruleoalba, Grampus griseus, Globicephala melas, Tursiops truncatus, Delphinus delphis, Ziphius cavirostris), 4 occasionali (Balaenoptera acutorostrata, Orcinus orca, Pseudorca crassidens, Steno bredanensis) e le restanti, accidentali, estranee al Mediterraneo ma occasionalmente segnalate negli ultimi 120 anni. E' inoltre da segnalare una ridotta presenza di Phocoena phocoena nel Mar Nero.Lo studio dei cetacei nel Mediterraneo ha avuto negli ultimi anni uno sviluppo di notevole importanza. Dal 1989 il Centro Interdisciplinare di Bioacustica dell'Università di Pavia e l'Istituto Tethys di Milano organizzano crociere di studio per effettuare, nell'ambito di più ampie ricerche biogeografiche, studi sui suoni prodotti dai Cetacei. La fonoteca che raccoglie le registrazioni finora effettuate può essere considerata unica nel suo genere in Europa.La bioacustica ha un ruolo significativo nelle attività di protezione di questi animali e dell'ambiente marino: riconoscere i segnali tipici di ciascuna specie consente infatti l'identificazione specifica e in alcuni casi il rilevamento e il censimento degli animali anche a grande distanza o in mancanza di osservazione diretta, ad esempio di notte. Il rilevamento acustico integra pertanto le tecniche di indagine tradizionali offrendo l'opportunità di rivelare e di avvicinare specie altrimenti difficilmente osservabili.Studi sulle fini capacità di ecolocalizzazione caratteristiche degli Odontoceti vengono condotte per perfezionare i Sonar elettronici e, in relazione al grave problema delle catture accidentali di cetacei nelle reti da pesca, per sviluppare dispositivi che consentano di allertare i delfini sulla presenza delle reti, o che rendano le reti stesse più percepibili tramite il biosonar di cui sono naturalmente dotati.E' infine da considerare il problema del possibile impatto negativo del rumore sull'ambiente marino e sui Cetacei in particolare. Il rumore e le vibrazioni prodotte in mare dalle attività umane, che possiamo definire "inquinamento acustico", possono interferire in vario modo con la vita animale. Lo stesso ambiente è certamente una fonte di rumore, il moto ondoso, il vento, la pioggia, i microsismi del fondale sono sorgenti di segnali acustici di differenti caratteristiche, ma a questo rumore gli animali si sono adattati nel corso dell'evoluzione elaborando schemi di comunicazione adeguati.Il rumore prodotto dall'uomo può interferire con i processi di comunicazione fra gli animali; può essere limitata la capacità degli animali di comunicare, di chiamarsi e di riconoscersi ad esempio nel periodo riproduttivo, ma anche di segnalare situazioni di pericolo o di individuare ostacoli tramite il biosonar. Il rumore può quindi produrre alterazioni del comportamento, diminuire la capacità riproduttiva o indurre l'allontanamento da determinate aree, con gravi implicazioni ecologiche. Approfondire questi aspetti avrà una grande importanza nella formulazione di nuove e più precise norme per la navigazione e per le attività potenzialmente dannose all'ambiente marino e soprattutto alle aree tutelate quali Parchi e Riserve marine.Le ricerche di bioacustica marina hanno aperto affascinanti orizzonti scientifici e culturali ma anche di interesse pratico per la tutela di un ambiente che, a dispetto delle grandi estensioni e dimensioni che lo caratterizzano, si rivela sempre più fragile e per questo richiede ogni sforzo possibile di conoscenza e di conservazione. Nel Mediterraneo queste ricerche sono relativamente recenti, essenzialmente volte a fini scientifici e di conservazione; anche attraverso di esse si potrà dare un contributo significativo per la conoscenza, la valorizzazione e la protezione della fauna, degli ambienti e degli equilibri biologici del Mediterraneo. che attività di campo per la sperimentazione di strumenti di ricerca avanzati.
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