A Comunicação Acústica dos Elefantes

Os sinais acústicos (ou sons) são omnidirecionais (viajam em todas as direções) e podem ser transmitidos a uma grande audiência, incluindo ouvintes intencionais e não intencionais, que podem estar à vista ou não. Como os sinais acústicos são propositais e de curto prazo, são utilizados para informar sobre situações imediatas, em vez de estados constantes. Através da reflexão, refração e absorção, os sinais acústicos são reduzidos pelo meio ambiente, de modo muito mais intenso nos casos de sons de alta frequência do que nos casos de sons de baixa frequência. Os elefantes são especialistas na produção de sons de baixa frequência e no uso da comunicação de longa distância.

Erin vocaliza depois de acasalar com Ed. (©ElephantVoices)

A gama de sons produzidos pelos elefantes

Os elefantes produzem uma grande variação de sons, que vão desde bramidos de baixa frequência a sons de frequência mais alta, como trombeteios, roncos, latidos, rugidos e gritos, além de outros chamados idiossincráticos. Os elefantes asiáticos também produzem chilros. O som mais frequente, pelo menos no caso dos elefantes africanos, é o bramido. Você pode encontrar, ouvir e ler a respeito dos sons produzidos no nosso Banco de Dados de Chamados – Tipos de Chamados e Contextos.

Para compreendermos melhor a variação de sons utilizados por elefantes, podemos compará-los à variação utilizada pelos humanos. Uma típica voz humana masculina conversando flutua em torno de 110 Hertz (Hz, ou ciclos/seg.); a voz feminina, ao redor de 220Hz, e a voz de uma criança, em torno de 300Hz. Nos elefantes, o bramido do macho flutua em torno de 12Hz (mais de 3 oitavas abaixo da voz humana masculina); o de uma fêmea, em torno de 13Hz; e o de um filhote, em torno de 22Hz.

Na fala humana, o índice de vibração pode variar acima da proporção de 2:1, ou seja, mais que 1 oitava, enquanto a voz de um cantor pode variar mais que 2 oitavas. Comparando com os elefantes, um único chamado pode variar mais de 4 oitavas, começando com um bramido de 27Hz, que evolui para um rugido de 470Hz! Incluindo a harmonia, o chamado dos elefantes pode variar mais de 10 oitavas, indo de um baixo de 10Hz e alcançando um alto de mais de 10.000Hz. Imaginem uma composição musical com alguns elefantes líricos!

Os elefantes podem produzir sons bastante sutis, como também sons extremamente poderosos. Você pode ouvir dois exemplos clicando nas figuras que aparecem ao lado da tabela, neste link. Alguns dos chamados produzidos por elefantes podem chegar a 112 decibéis (dB) gravados a um metro da fonte. Os decibéis são medidos em escala logarítmica, e, para podermos exemplificar o quão alto o som de alguns elefantes pode chegar, copiamos a informação de uma tabela do The Science of Sound, por T. D. Rossing, que fornece exemplos de sons mais comuns.

Como os elefantes produzem uma variedade tão grande de sons?

O som é produzido na medida em que o ar é expelido dos pulmões, passando pelas cordas vocais ou pela laringe, uma estrutura que mede 7,5cm nos elefantes. O ar em movimento leva à vibração das cordas vocais em uma determinada frequência, dependendo do tipo de som que está sendo produzido. A variedade de frequências produzidas resulta do encompridar ou do encurtar das cordas vocais. A coluna de ar vibra no trato vocal estendido ou câmara ressonante e, dependendo da maneira em que o elefante mantém os vários componentes da câmara (tromba, boca, bolsa faríngea, laringe), ele pode modificar e amplificar os diferentes componentes do som.

Alguns chamados dos elefantes estão associados a determinadas posturas da cabeça e da orelha. Acreditamos que, colocando sua cabeça em determinada posição e movimentando suas orelhas em um determinado ritmo e ângulo, o elefante pode afetar a musculatura em torno da laringe a fim de modificar um chamado e atingir um som desejado. Ouçam um bramido associado ao frenesi sexual, que também está associado a uma forma de movimentar suas orelhas, conhecida como orelhas em ondulação.

Masaku fazendo movimento de ondas com as orelhas, ou Orelhas em Ondulação / Ear-Waving. (©ElephantVoices)

Resultados bem diferentes são alcançados com um mesmo tipo de duração e frequência de bramido, dependendo se a boca se encontra aberta ou fechada, se a cabeça está alta ou baixa, as orelhas fixas ou movimentando-se devagar ou rapidamente, ou levantadas ou dobradas. E, dependendo da posição da tromba e da velocidade e duração do ar movimentando-se dentro dela, os elefantes podem produzir uma impressionante gama de sons de alta frequência.

Os elefantes podem produzir sons de baixa frequência por vários motivos. Em primeiro lugar, produzem sons baixos devido ao tamanho de seu corpo, pois, como nos instrumentos musicais, quanto mais longa e solta a corda vocal, e quanto maior a câmara ressonante, mais baixa será a frequência produzida. Além do tamanho avantajado, os elefantes possuem várias adaptações que os permitem tornar suas câmaras ressonantes ainda maiores e suas cordas vocais mais compridas, produzindo sons ainda mais baixos que os esperados.

A primeira adaptação é a sua tromba, que, no caso de um macho adulto, pode adicionar até 2m no comprimento da câmara ressonante.

Handsome, macho do Amboseli. (©ElephantVoices)

Em segundo lugar, as estruturas do aparelho hioideo (uma série de ossos na base da língua) e a musculatura que dá suporte à língua e à laringe nos elefantes são diferentes dos outros mamíferos. O aparelho hioideo dos elefantes contém cinco, em vez de nove ossos, que são ligados ao crânio por músculos, tendões e ligamentos, e não por ossos, como ocorre na maioria dos outros mamíferos. Isso permite uma maior flexibilidade e movimentação da laringe, o que facilitaria a produção e a ressonância de sons de baixa frequência.

Em terceiro lugar, na maioria dos mamíferos, o aparelho hioideo dá suporte à língua e à laringe. A estrutura menos rígida nos elefantes também contém uma bolsa faríngea, estrutura única dos elefantes, localizada na base da língua que, além de providenciar uma fonte de água emergencial, também parece auxiliar na formação de sons de baixa frequência.

Nos seres humanos e, por inferência, também nos elefantes, os músculos da laringe auxiliam na contração e no relaxamento das cordas vocais. Quanto maior a flexibilidade da laringe, maior será a habilidade desses músculos se esticarem e relaxarem, o que afeta a contração e o relaxamento das cordas vocais e, consequentemente, a altura ou a frequência do som produzido. Portanto, a modificação do aparelho hioideo nos elefantes permite acomodar a bolsa faríngea, além de, ao abaixar a laringe que se encontra fixada de forma frouxa, levar também ao aumento da câmara ressonante. Como consequência, os elefantes são capazes de produzir sons de baixíssima frequência.

A bolsa faríngea

Diante de temperaturas extremamente altas, os elefantes parecem inserir suas trombas em sua cavidade bucal a fim de retirar água de suas gargantas. O que ocorre é que eles são capazes de armazenar muitos litros de água em sua bolsa faríngea, estrutura essa exclusiva desses animais e localizada na base da língua. Os elefantes são capazes de retirar água armazenada, ao inserir sua tromba na faringe, contrair os músculos periféricos, lacrar a região da ponta da tromba e, então, contrair os músculos da bolsa faríngea de forma que a água seja esguichada para cima, permitindo que o animal encha a sua tromba.

A transmissão do som

Os bramidos representam os sons mais frequentemente produzidos pelos elefantes. Esses sons, de baixíssima frequência, foram  denominados de bramidos estomacais, pois se acreditava que eles eram originados no trato digestivo! Esses sons atraíram muito interesse e foram pesquisados, principalmente, por dois motivos. Primeiro, porque seus componentes mais baixos se situam a uma ou duas oitavas abaixo do limite da audição humana. E, em segundo lugar, como esses sons percorrem distâncias maiores do que sons de frequências mais elevadas, os elefantes usam os mais poderosos desses chamados para se comunicarem a longas distâncias.

Belinda responde a um chamado de contato de sua família. (©ElephantVoices)

Quando atravessa o ar, o som é atenuado pela lei do inverso do quadrado, em 6 decibéis (dB), para cada vez que se dobra a distância da fonte de som. Portanto, um som de 100dB a um metro da fonte será reduzido a 94dB a 2 metros, a 88dB a 4 metros, a 82dB a 8 metros, e assim por diante. O som também é atenuado, à medida que passa pelo meio ambiente, através da “atenuação excessiva”. O grau de atenuação é afetado pela frequência do som e também pelo tipo de ambiente que ele está percorrendo. Mas, no caso de um som de frequência muito baixa, como no caso do bramir dos elefantes, ocorre muito pouca atenuação excessiva. Em savanas verdejantes ou em florestas, elefantes se comunicando a distâncias superiores a 100m percebem chamados de baixa frequência melhor que chamados de frequência mais alta. Grupos de elefantes muitas vezes têm mais de 100m de diâmetro, e subgrupos são frequentemente separados por vários quilômetros. Eles se comunicam através de seus poderosos bramidos.

Alguns desses chamados são tão poderosos que chegam a alcançar até 112dB a 1m da fonte. Esses chamados seriam classificados como intoleráveis, na tabela apresentada anteriormente. Qual a distância que este som pode percorrer? Usando a lei do inverso do quadrado, podemos estimar que um som de 112dB a 1m chegaria a aproximadamente 46dB a 2.048m da fonte. Através de gravações, Karen McComb demonstrou que, durante o dia, os elefantes não só detectam, como também reconhecem as vozes de indivíduos a 1-1,5km, podendo chegar até a 2,5km da fonte!

Em condições propícias, um elefante pode ter uma abrangência de 300 quilômetros quadrados em seu chamado. (©ElephantVoices)

Algo interessante acontece na transmissão do som, dependendo da hora do dia. Na savana, foi demonstrado que as condições do meio ambiente apresentam um ciclo diurno bastante regular. Já na caída da noite, normalmente ocorre uma grande inversão na temperatura, e isto permanece até o amanhecer. Os momentos mais propícios aos chamados ocorrem durante a formação e a dissipação dessas inversões térmicas, especialmente quando as condições do tempo estão favoráveis (céu claro, tempo firme). Nessa situação, o chamado de um elefante pode abranger uma área de 300km2, que corresponde quase ao tamanho do Parque Nacional Amboseli! Em outras palavras, um elefante pode detectar um chamado de outro elefante a quase 10km de distância. Durante o dia, sem o auxílio da inversão e sob a ação de sol forte com a presença de vento, o alcance do chamado diminui sensivelmente, atingindo uma área de até 150km2.
Além dos bramidos de baixa frequência serem bastante adequados à comunicação a longa distância, a estrutura harmônica do som permite que os elefantes calculem a distância daquele chamado. Quando próximos, a estrutura harmônica do som permanecerá intacta, mas, à medida que a distância aumentar, as frequências mais altas enfraquecerão, até o ponto em que somente as frequências médias e baixas persistirão.

A Detecção do Som

O limite máximo de audição através do ar, em mamíferos, varia de 12 kHz (elefantes) a 114kHz (morcego marrom), e o limite mínimo varia de menos de 0,016kHz (elefantes) a 10,3kHz (morcego marrom), uma variação de mais de 9 oitavas.

Mamíferos com pequenas cabeças e orelhas próximas têm uma melhor percepção de sons de alta frequência, se comparados a animais com grandes cabeças e orelhas bem espaçadas. Os grandes mamíferos geralmente são especializados em sons de baixa frequência, pois um crânio maior acomoda canais auditivos mais longos, membranas timpânicas maiores (a membrana que separa o ouvido médio do ouvido externo), além de ouvidos médios maiores. De que maneira estes fatores favorecem uma maior sensibilidade aos sons de baixas frequências?

Fêmea reagindo a um som. (©ElephantVoices)

Na audição normal, as ondas sonoras causam a vibração do tímpano e dos ossículos do ouvido médio, produzindo movimentos na janela oval e mudando o gradiente de pressão do fluido coclear.

Uma dificuldade com sons de baixa frequência é o nível do sinal para a proporção de ruído. Em frequências mais baixas, há uma tendência de haver mais ruído ao fundo. Desse modo, os animais especializados em escutar sons de baixa frequência têm que ter um modo de distinguir sinal de ruído. A quantidade de energia de som coletada pela membrana timpânica aumenta conforme aumenta a área da membrana, aumentando assim o sinal para a proporção de ruído ao nível do ouvido interno. Assim, quanto maior a membrana timpânica, mais o animal está apto a ouvir sons de baixa frequência. Os pequenos ossos do ouvido médio (martelo, bigorna e estribo) têm que resistir às forças maiores produzidas pela vibração de uma membrana timpânica maior, então animais com membranas timpânicas maiores também têm ossículos do ouvido médio relativamente maciços. Uma bigorna de uma elefanta africana adulta (coletada por Joyce do crânio de uma elefanta chamada Emily, que morreu em setembro de 1989, quando tinha 39 anos) pesava 237mg. O martelo e o estribo dessa elefanta foram estimados por Numella e seus colegas em 278mg e 22,6mg, respectivamente, e a membrana timpânica teria 866mm quadrados.

Membranas timpânicas maiores apresentam, entretanto, um problema:  as membranas timpânicas dos mamíferos são extremamente finas, e o risco de se ferirem e se machucarem deve ser a razão pela qual as membranas timpânicas da maioria dos adultos maiores tenham se tornado grandes demais. O enorme crânio dos elefantes, contudo, permitiu uma evolução do canal do ouvido externo para aproximadamente 20cm de comprimento, provendo proteção adequada para essa grande membrana timpânica. Uma vez que os grandes ossos do ouvido médio dos elefantes não impedem a transmissão dos sons de baixa frequência e a grande membrana timpânica permite sinais altos para a proporção de ruídos, o ouvido médio dos elefantes reflete uma adaptação especial para ouvir sons de baixas frequências.

Finalmente, mais uma estrutura do ouvido dos elefantes – a cóclea – pode facilitar a audição de sons de baixa frequência. Junto com seus parentes, os sirênios (obs.: a ordem dos sirênios é composta por mamíferos aquáticos predominantemente herbívoros, parentes próximos dos atuais elefantes) – peixes-boi e dugongos –, os elefantes são os únicos entre os mamíferos modernos a terem retrocedido a uma estrutura da cóclea parecida com a dos répteis, o que pode facilitar uma grande sensibilidade a baixas frequências. Uma vez que a estrutura da cóclea dos répteis facilita uma aguçada sensibilidade a vibrações, foi sugerido que uma estrutura similar nos elefantes também pode ajudá-los a detectar sinais de vibração.

Elefantes agrupados e tentando estimar o nível de perigo, ao ouvir uma gravação de chamados de hienas. (©ElephantVoices)

Então, com todas essas adaptações especiais, o quão baixo os elefantes podem ouvir? O único estudo sobre a sensibilidade auditiva dos elefantes foi desenvolvido com os elefantes asiáticos. Infelizmente, o estudo foi concluído dois anos antes de se descobrir que os elefantes produziam sons de baixíssima frequência e, portanto, não foram testados esses sons. Mas sabemos, através desse estudo, que os elefantes ouvem muito bem nas frequências de ultrassom (abaixo da audição humana). Uma elefanta asiática em particular podia ouvir sons tão baixos como 16Hz a 65dB. Uma vez que 65dB pode ser descrito como um som de moderado a barulhento, presumivelmente elefantes podem ouvir significativamente mais baixo do que isso. Joyce tem gravações de chamados de elefantes tão baixos como 8Hz, e outros reportaram sons de 5Hz, então parece que os elefantes têm um modo de detectar esses sons de baixíssimas frequências, pois, de outro modo, por que os produziriam? Estudos recentes mostraram que os bramidos dos elefantes também são transmitidos através do solo, ou sismicamente. Se algum dia descobrirmos que os elefantes não podem ouvir sons tão baixos quanto 5Hz, então poderemos concluir que eles os recebem com a ajuda de seus sensíveis pés (você pode ler mais sobre isso em Comunicação Sísmica).

Por outro lado, os elefantes não podem escutar acima de 12 kHz, tornando-se os animais com o mais baixo limite de audição de alta frequência entre qualquer mamífero testado.

Localização do Som

Elefantes são muito bons para localizar sons. Foi sugerido que quanto maior o espaço entre as orelhas do animal (distância interauricular), maior sua habilidade de localizar sons, pois a diferença entre o tempo e a intensidade em que atingem cada ouvido pode ser usada como pista para a localização do som. Os elefantes estendem suas orelhas perpendicularmente a suas cabeças para melhor localizarem os sons.

Elefante do Amboseli tentando localizar um chamado de outro elefante. (©ElephantVoices)

Uma elefanta asiática jovem cuja audição foi testada era capaz de localizar cliques e estouros ruidosos com alcance de 1 grau. Ela era menos eficiente para distinguir tons, mas era mais capacitada para distinguir tons de baixa frequência do que de frequência mais elevada. Abaixo de aproximadamente 300Hz ela era capaz de localizar tons de 10 graus com 75% de precisão; de 20 graus, com cerca de 80% de precisão; e de 30 graus, com cerca de 90% de precisão.

 
Link para o texto original da ElephantVoices.