Risolto il mistero di come fanno le balene a cantare
I misticeti hanno sviluppato una laringe unica per comunicare. Ma non possono sfuggire al rumore umano
[22 Febbraio 2024]
Le balene con i fanoni, i misticeti, sono gli animali più grandi che abbiano mai vagato per il nostro pianeta, grandi predatori che svolgono un ruolo vitale negli ecosistemi marini. Per comunicare su grandi distanze e ritrovarsi, i misticeti dipendono dalla produzione di suoni che viaggiano lontano negli oceani torbidi e bui. I canti delle balene vennero scoperti per la prima volta più di 50 anni fa e fino ad ora non si sapeva come i misticeti producessero le loro complesse vocalizzazioni.
Il nuovo studio “Evolutionary novelties underlie sound production in baleen whales”, pubblicato su Nature da un team di ricercatori danesi, statunitensi e austriaci rivela 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».
I due principali autori dello studio sono due tra i più noti studiosi della vocalizzazione animale: il danese Coen Elemans della Syddansk universitet (Sdu) e l’austriaco Tecumseh Fitch della Wien universität, e Fitch ricorda che «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, il loro passaggio alla vita acquatica ha imposto alla laringe nuovi e severi requisiti per prevenire il soffocamento sott’acqua».
Lo studio, sostenuto da Carlsbergfondet, Novo nordisk e Österreichische wissenschaftsfonds Fwf, dimostra 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 – spiega Elemans – 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. Questo probabilmente per mantenere le vie aeree rigide e aperte quando devono spostare enormi quantità di aria dentro e fuori durante l’ esplosiva respirazione superficiale. 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, questa inizia a vibrare e questo genera suoni subacquei a frequenza molto bassa».
Ma lavorare sulla biologia, e in particolare sulla fisiologia, delle balene è molto impegnativo e un altro autore dello studio, Magnus Wahlberg, esperto di balene della Sdu, fa notare: «Anche se gli esseri umani cacciavano balene prossime all’estinzione, hanno fatto pochissimi sforzi per cercare di conoscere la loro fisiologia. 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. Si sa che le balene spiaggiate esplodono».
Grazie alle reti danese e scozzese di spiaggiamento dei mammiferi marini, i ricercatori hanno potuto estrarre rapidamente la laringe di una balenottera boreale (Balaenoptera borealis), di una balenottera minore (Balaenoptera acutorostrata) e di una megattera (Megaptera novaeangliae) per un’indagine approfondita in laboratorio ed Elemans dice che «i nostri esperimenti hanno mostrato per la prima volta come le balene emettono le loro vocalizzazioni a frequenza molto bassa».
Per capire come l’attività muscolare potrebbe modificare li richiami, i ricercatori hanno costruito un modello computazionale dell’intera laringe delle balene e due autori dello studio Qian Xue e Xudong Zheng del Rochester institute of technology, spiegano a loro volta che «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». Un altro coautore, Weili Jiang, postdoc al Rochester institute of technology, aggiunge: «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»
I modelli prevedevano molto bene le vocalizzazioni naturali delle balene ma alla Sdu avvertono che «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 hanno fornito 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».
Elemans conclude: «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. 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. Queste registrazioni erano allora così politicamente importanti che si trovano a bordo delle missioni spaziali Voyager. I Payne hanno reso le persone consapevoli di quanto fossero tranquilli i mari prima che gli umani iniziassero con l’utilizzo diffuso di navi a elica e di generatori di bordo a funzionamento continuo. Quelli erano i mari in cui si sono evolute le balene. Rispetto agli anni ’70, 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 questo tipo di rumore, perché queste balene dipendono dal suono per comunicare. Ora abbiamo dimostrato che, nonostante la loro straordinaria fisiologia, non possono letteralmente sfuggire al rumore che gli esseri umani producono negli oceani».