El canto de las ballenas no puede con el ruido de los barcos

Hace unos 50 millones de años, los antecesores de las ballenas, los mismos que los de las actuales vacas, abandonaron la superficie terrestre para volver al mar. Con ellos se llevaron su sistema para producir sonido, no muy diferente al humano. Pero este no opera igual bajo el agua y, lo que es más básico, abrir la boca para producirlo implica ahogarse. En su adaptación al nuevo medio, algunas especies de cetáceos han sofisticado su fonación hasta tal punto que a los humanos nos parece que cantan.

Ahora, un grupo de científicos ha diseccionado a ejemplares de tres de ellas para desvelar los secretos de su canto. A lo largo de la evolución rediseñaron su laringe para seguir comunicándose a larguísimas distancias. Pero su estudio también muestra cómo el ruido generado por los humanos está cortocircuitando su capacidad para comunicarse. Siguen cantando, pero ya no se oyen.

Los distintos grupos de cetáceos desarrollaron adaptaciones al nuevo medio: los odontocetos (como los delfines, orcas y cachalotes) evolucionaron hasta contar con un órgano vocal nasal capaz de producir sonidos de alta frecuencia y, en el caso de los delfínidos, usarlos para ecolocalizar; mientras tanto, los misticetos (como la ballena azul, la jorobada y el rorcual) rediseñaron su laringe casi por completo. Este órgano, uno de los más complejos de los mamíferos, tiene dos funciones: proteger las vías respiratorias y los pulmones y, por otro lado, la fonación.

En la mayoría de las especies terrestres, esta fonación implica la vibración de las cuerdas vocales provocada por el flujo de aire a través del espacio que hay entre ellas, la glotis. Pero el agua obligó a adaptaciones radicales. El resultado, en particular entre algunas de las ballenas barbadas, superó con creces a la comunicación de sus antecesores terrestres: son capaces de emitir sonidos que viajan decenas y hasta centenares de kilómetros. Pero la mayoría de lo que se sabía del sistema de fonación de estos misticetos se basaba en suposiciones e inferencias.

Entre 2018 y 2019, un grupo de científicos especializados en la fonación de los cetáceos se organizó para hacerse con la laringe de algunas ballenas. Las necesitaban lo más frescas posible, era la única manera para poder estudiarlas a fondo. Contactaron con organizaciones ambientalistas para que les avisaran de algún varamiento. Así se hicieron con este órgano de tres especies de misticetos, una ballena minke, un rorcual boreal y una imponente ballena jorobada. Esta última está entre las pocas especies que han encantado a los marinos durante siglos con sus llamadas.

A continuación, las diseccionaron para conocer a fondo su anatomía. En principio, cuentan con todos los elementos presentes en el resto de los mamíferos, como varios cartílagos básicos para la articulación laríngea y producción del sonido. Pero no tienen cuerdas vocales como las de los humanos y otros animales terrestres y algunos de estos cartílagos se han endurecido y perdido su función original. En su lugar, han desarrollado una estructura en forma de U (vista desde arriba) paralela a la tráquea, que en estos animales tiene orientación horizontal y no vertical como en la especie humana. Y por encima de esta forma, una almohadilla de grasa.

Lo que hicieron los investigadores, que han detallado en la revista Nature, fue insuflar aire en las laringes de forma mecánica para confirmar su teoría. Vieron cómo el aire hacía vibrar los brazos de la U y, en su contacto con la acumulación de grasa de encima, se producían sonidos de baja frecuencia similares a los propios que emiten estas ballenas. Para ello, usaron el aire que entraba por los orificios nasales hasta los pulmones y, desde ahí, lo exhalaban de nuevo para producir el sonido. Hasta aquí, como hacen los animales terrestres. Pero con las ballenas tienen la capacidad de reutilizar ese flujo que parecen reenviar otra vez a los pulmones y volver a generar nuevos sonidos.

“Han desarrollado nuevas estructuras porque las cuerdas vocales obstaculizarían la respiración rápida en la superficie”

Coen Elemans , experto en comunicación y acústica de los cetáceos de la Universidad del Sur de Dinamarca

“Creemos que desarrollaron nuevas estructuras porque las cuerdas vocales obstaculizarían la respiración rápida en la superficie”, explica el profesor Coen Elemans, del grupo de comunicación sonora y conducta de la Universidad del Sur de Dinamarca y primer autor de esta innovadora investigación. “Usando estas estructuras, las ballenas barbadas pueden emitir los sonidos de muy baja frecuencia que todas hacen”, añade. Aunque los mecanismos físicos que subyacen a la producción de sonidos (vibraciones inducidas por el flujo de aire) son los mismos que en el habla y el canto humanos, los investigadores han confirmado que “solo unas pocas especies (las ballenas jorobadas y las de Groenlandia) han vuelto a desarrollar la capacidad de mover juntos los cartílagos de la laringe y los tejidos gruesos de encima de estas estructuras. Al igual que [hacemos los humanos con] nuestras cuerdas vocales”, completa. Esto les permite emitir también sonidos de alta frecuencia, “los cantos que la mayoría de la gente conoce bien”, termina.

En una segunda parte del trabajo, tras escanear la laringe de la ballena jorobada, la modelaron para estudiar su comportamiento según distintos condicionantes físicos y acústicos. “Nuestro modelo incluye formas 3D precisas de la laringe y sus músculos, lo que permitió simular, por ejemplo, cómo se controla la frecuencia mediante la modulación muscular”, dice en una nota Qian Xue, profesor del Departamento de Ingeniería Mecánica del Instituto Rochester de Tecnología de Rochester (EE UU) y coautor del estudio. Su colega de institución, Weili Jiang, añadió que su modelo predijo con precisión los resultados de nuestros experimentos, “pero también pudimos calcular características acústicas que no podíamos medir en el laboratorio, como el rango de frecuencia”.

Entre los resultados que obtuvieron fue un dato de grandes implicaciones: los sonidos que emiten en la superficie pueden llegar a lo más profundo del mar, pero por debajo de los 100 metros estas ballenas no pueden emitirlos. Les es físicamente imposible. El problema es que este es el rango que se está llenado cada vez más de los sonidos generados por las actividades humanas (barcos, minería submarina, prospecciones...). Combinando estos experimentos y modelos, los investigadores demostraron que las ballenas barbadas son fisiológicamente incapaces de escapar del ruido antropogénico, porque enmascara sus voces y, por lo tanto, limita su rango de comunicación. Como lamenta Elemans, “el rango de frecuencia limitado (entre los 10 y 300 hercios) y la profundidad (de 0 a 100 metros) donde pueden emitir sonidos se superponen con el ruido producido por los humanos; por eso no pueden cantar más alto ni más profundo para evitar nuestro ruido”.

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