Gli ultrasuoni: lo sguardo che indaga nel buio

 

Sfruttando il fenomeno dell’eco, animali come pipistrelli e delfini posso cacciare nella completa oscurità e l’uomo può scoprire i segreti dei fondali marine e quelli di bambini in attesa di nascere.

E’ silenzio per il nostro orecchio. Eppure nell’aria, alla velocità di 344 metri al secondo, si stanno propagando onde sonore. Sono gli ultrasuoni, la cui frequenza, cioè il numero di oscillazioni in un secondo, è superiore a 20 mila Hz, troppo alta per essere udita da noi. Eppure, questo suono non udito dall’uomo è utilissimo, tanto da rappresentare una “vista” aggiuntiva sia per noi sia per alcuni animali. Per esempio, adoperiamo gli ultrasuoni come metodo di esplorazione in molti campi, dalla medicina con le ecografie, alla geologia, con i sonar e le apparecchiature per indagini sul mare e sui fondali. Ciò che rende particolarmente utili le onde sonore ad alta frequenza sono le caratteristiche della loro eco di ritorno, netta e chiaramente rilevabile, al contrario di quella emessa da onde sonore
di frequenza inferiore.

Ecco perchè alcuni animali hanno fatto della capacità di emettere e percepire ultrasuoni un preciso metodo per vedere e catturare le prede e per regolare i loro spostamenti. Si tratta in particolare di pipistrelli e delfini: in questi due mammiferi, cosi diversi fra loro si è evoluta una straordinaria capacità comune: quella di emettere ultrasuoni e di utilizzare l’eco che rimbalza dalla preda o dall’ostacolo, tornando verso di loro, per definire la distanza, la posizione, e anche la forma. L’uso dell’eco di ritorno si basa su diverse proprietà delle onde sonore, ciascuna delle quali da delle informazioni. Innanzitutto la dimensione dell’oggetto, che è indicata dalle frequenze dell’eco: oggetti grandi riflettono anche lunghezze d’onda maggiori e quindi frequenze più basse, di quelle che vengono respinte da oggetti piccoli, che per essere localizzati hanno bisogno di frequenze più elevate.

Anche la struttura della superficie è indicata dall’eco. Una superficie dura e liscia restituisce un’eco netta, mentre una superficie irregolare restituisce un’eco confusa. Infine il tempo richiesto per il ritorno di un’eco è direttamente proporzionale alla distanza tra l’animale e il bersaglio: man mano che questa si accorcia il tempo di ritorno diminuisce dando all’animale precise informazioni.

Pipistrelli e delfini sono quindi dei piccoli ingegneri del suono, capaci di unire tutte queste informazioni per avere ben chiaro dove e come colpire la preda o evitare l’ostacolo. Per fare ciò hanno a disposizione strumenti adatti. I pipistrelli, unici mammiferi in grado di volare, vivono prevalentemente durante la notte mentre di giorno si rifugiano in grotte o in altri luoghi riparati. La maggior parte si nutre di insetti, localizzati con precisione grazie all’emissione di ultrasuoni e catturati in volo (ciascun pipistrello riesce a catturare circa dieci insetti al minuto). Gli ultrasuoni sono prodotti dalla laringe, forzando l’aria fra le pieghe del tessuto che costituisce quest’organo, ed emessi dal naso o dalla bocca a seconda della specie di appartenenza.

Nel caso in cui sia il naso a trasmettere gli ultrasuoni, la sua struttura, formata dalla pelle ampia e spessa che costituisce il lobo nasale, funziona come un megafono. Le narici, infatti, sono posizionate in modo tale da concentrare e focalizzare il suono in un cono davanti all’animale. Di grande importanza è anche la struttura dell’orecchio. Innanzitutto i pipistrelli sono dotati di
padiglioni molto siiluppati per percepire l’eco di ritorno. All’interno dell’orecchio medio gli ossicini e la membrana timpanica sono piccoli e leggeri in modo da mettersi facilmente in moto.

Questi mammiferi hanno poi sviluppato un sistema per cui, quando viene emesso l’ultrasuono, i muscoli dell’orecchio si contraggono, abbassando la sensibilità uditiva, in modo da non essere assordati. La caccia con l’eco non risulta però infallibile. La colpa non è dei pipistrelli ma delle farfalle loro prede. Alcune di queste infatti sono diventate sensibili agli ultrasuoni, così da riuscire a sfuggire per tempo. Se la farfalla intercetta ultrasuoni a bassa intensità, emessi dal pipistrello ancora a una certa distanza, scappa volando lontano. Se invece gli ultrasuoni sono ad alta intensità e quindi il pipistrello è già molto vicino, la farfalla smette, di volare e cade al suolo fingendosi morta.