Des millions d'années de mise au point évolutive ont rendu les dauphins incroyablement doués pour utiliser l'écholocation pour s'orienter, trouver de la nourriture et communiquer les uns avec les autres. Mais comment font-ils concrètement ? Une nouvelle recherche de l'Université de Lund en Suède montre qu'ils émettent deux composants de faisceau d'ultrasons entrelacés à des fréquences différentes et avec un timing légèrement différent.

Cette nouvelle connaissance nous rapproche un peu plus de la résolution du puzzle. Il y a quelques années, Josefin Starkhammar, chercheur en génie biomédical à l'Université de Lund, découvert que les ultrasons que les dauphins émettent pour l'écholocation ne consistent pas en un seul signal, mais plutôt de deux composants de poutre entrelacés.

Ses calculs les plus récents montrent maintenant que les deux signaux ne sont pas émis exactement en même temps, bien qu'ils se suivent de très près. De même, elle a découvert que la fréquence du son est plus élevée plus haut dans le faisceau, produisant un écho plus léger dans cette zone.

"Les hautes et les basses fréquences sont utiles pour différentes choses. Les sons avec des basses fréquences se propagent plus loin sous l'eau, alors que les sons à hautes fréquences peuvent fournir des informations plus détaillées sur la forme de l'objet, " explique Starkhammar.

Starkhammar suggère qu'il pourrait y avoir de multiples avantages pour le dauphin :les composants de signal séparés dans le temps peuvent permettre à l'animal d'évaluer rapidement la vitesse d'approche ou de fuite d'une proie, car les variations de fréquence fournissent des informations plus précises sur la position d'un objet. Cependant, les chercheurs ne savent pas encore si c'est, En réalité, l'affaire.

Josefin Starkhammar a travaillé avec Maria Sandsten et Isabella Reinhold, respectivement professeur et doctorant, en statistique mathématique. Ensemble, ils ont développé un algorithme mathématique, qui a été utilisé pour démêler et lire avec succès les signaux qui se chevauchent.

"Ça marche presque comme une formule magique ! Du coup on voit des choses qui sont restées cachées avec les méthodes traditionnelles, " dit Josefin Starkhammar.

Non seulement l'algorithme augmente notre compréhension de la communication avec les dauphins, cela pourrait également ouvrir la voie à une qualité d'image plus nette sur la technologie à ultrasons construite par l'homme, comme l'échographie médicale. Il pourrait potentiellement être utilisé pour mesurer l'épaisseur des membranes des organes plus profondément à l'intérieur du corps, pour lesquels les méthodes actuelles sont insuffisantes.

Un autre domaine d'amélioration possible est celui des sonars et des échosondeurs, c'est-à-dire l'équipement utilisé pour l'orientation en mer pour lire l'environnement sous-marin et suivre les bancs de poissons.

"Ici, nous pourrions copier le principe d'utiliser des faisceaux sonores dont le contenu fréquentiel change sur la section efficace. Dans un premier temps, nous reconstruirons notre propre équipement basé sur le principe de l'écho d'impulsion, " dit Josefin Starkhammar.

En collaboration avec des chercheurs en géologie de l'ingénieur, Josefin Starkhammar a également l'intention de tester la technologie en remplacement des essais destructifs des routes, par exemple en obtenant rapidement une image de ce à quoi ressemble une route nouvellement construite sous la surface sans avoir besoin de forer pour des échantillons.

Même les dauphins eux-mêmes sont aidés par les humains qui comprennent mieux leurs capacités d'écholocation.

"Avec une meilleure compréhension, nous pouvons les protéger de l'activité humaine qui pourrait endommager, perturber ou désactiver cette capacité, tels que le bruit de la navigation, battage de pieux dans l'eau, dynamitage sous-marin, des sonars de bateaux puissants et la recherche de pétrole sous les fonds marins par des méthodes acoustiques, " dit Josefin Starkhammar.

Les chercheurs ne savent pas encore comment le dauphin envoie ses deux composants de faisceau presque simultanés.

"En réalité, il est assez étrange que le dauphin émette deux composantes de faisceau différentes, car ils proviennent du même organe. Nous aimerions beaucoup savoir comment cet événement particulier se produit, " conclut-elle.

Afin de recueillir des données, Josefin Starkhammar a construit un instrument de mesure avec 47 hydrophones (microphones à usage sous-marin) qui captent les sons dans l'eau à de nombreuses fréquences différentes sur toute une surface, par exemple sur toute la section transversale des faisceaux du sonar dauphin. Les sons des dauphins ont été enregistrés dans le parc animalier de Kolmården en Suède et dans les parcs animaliers des Bahamas, Honduras et Californie.