Analyse des Clics et des Sifflements des Dauphins

Comprendre la Communication des Dauphins

Les dauphins utilisent une large gamme de vocalisations pour interagir avec leur environnement et leurs congénères. Leurs émissions sonores peuvent être classées en deux grandes catégories : les clics, qui sont des impulsions sonores très brèves et à large bande de fréquences, principalement utilisées pour l'écholocalisation (se repérer, chasser) ; et les sifflements (whistles), qui sont des sons à bande étroite, modulés en fréquence, utilisés pour la communication sociale (reconnaissance des individus, coordination de groupe). L'analyse de ces deux types de sons sur un sonogramme permet de comprendre le comportement de l'animal.

Données de l'étude

On analyse un enregistrement sous-marin contenant les vocalisations d'un dauphin.

Analyse du sonogramme :

Un train de clics est observé : il contient 20 clics sur une durée totale de 100 millisecondes (ms).
Un sifflement est également enregistré : il commence à une fréquence de 8 kHz, monte jusqu'à 14 kHz, puis redescend à 10 kHz. La durée totale du sifflement est de 250 ms.

Schéma : Sonogramme d'un Dauphin

Sonogramme montrant un train de clics à large bande (rouge) et un sifflement à bande étroite (bleu).

Questions à traiter

Calculer l'intervalle inter-clics (Inter-Click Interval, ICI) en millisecondes.
Calculer la fréquence de répétition des clics (Click Rate) en Hertz.
Calculer la bande passante (bandwidth) et la fréquence centrale du sifflement.
Déterminer la fonction la plus probable (écholocalisation ou communication sociale) de chaque type d'émission.

Correction : Analyse des Clics et des Sifflements des Dauphins

Question 1 : Intervalle Inter-Clics (ICI)

Principe :

L'intervalle inter-clics est la durée moyenne qui sépare deux clics consécutifs. Si on a N clics sur une durée totale T, il y a N-1 intervalles. On divise donc la durée totale par le nombre d'intervalles.

Formule(s) utilisée(s) :

\text{ICI} = \frac{\text{Durée Totale}}{N_{\text{clics}} - 1}

Calcul :

\begin{aligned} \text{ICI} &= \frac{100 \, \text{ms}}{20 - 1} \\ &= \frac{100}{19} \\ &\approx 5.26 \, \text{ms} \end{aligned}

Résultat Question 1 : L'intervalle inter-clics est d'environ \(5.26 \, \text{ms}\).

Question 2 : Fréquence de Répétition des Clics

Principe :

La fréquence de répétition est simplement l'inverse de l'intervalle inter-clics (ICI). Il faut veiller à convertir l'ICI en secondes avant le calcul pour obtenir un résultat en Hertz.

Formule(s) utilisée(s) :

\text{Click Rate} = \frac{1}{\text{ICI}}

Calcul :

\text{ICI} \approx 5.26 \, \text{ms} = 0.00526 \, \text{s}

\begin{aligned} \text{Click Rate} &= \frac{1}{0.00526 \, \text{s}} \\ &\approx 190.1 \, \text{Hz} \end{aligned}

Résultat Question 2 : La fréquence de répétition des clics est d'environ \(190 \, \text{Hz}\).

Question 3 : Bande Passante et Fréquence Centrale du Sifflement

Principe :

La bande passante d'un son est la différence entre sa fréquence maximale et sa fréquence minimale. La fréquence centrale est la moyenne de ces deux fréquences.

Calculs :

Bande passante :

\begin{aligned} \Delta f &= f_{max} - f_{min} \\ &= 14 \, \text{kHz} - 8 \, \text{kHz} \\ &= 6 \, \text{kHz} \end{aligned}

Fréquence centrale :

\begin{aligned} f_{c} &= \frac{f_{max} + f_{min}}{2} \\ &= \frac{14 + 8}{2} \\ &= \frac{22}{2} = 11 \, \text{kHz} \end{aligned}

Résultat Question 3 : Le sifflement a une bande passante de 6 kHz et une fréquence centrale de 11 kHz.

Question 4 : Fonction Probable des Émissions

Analyse :

Train de Clics : Ce sont des sons très courts, répétitifs et à large bande (ils couvrent tout le spectre sur le sonogramme). Ces caractéristiques sont idéales pour l'écholocalisation. La nature impulsive donne une bonne résolution temporelle (pour la distance) et la large bande de fréquences permet d'obtenir des informations sur la texture et la forme de la cible.
Sifflement : C'est un son à bande étroite (sa fréquence ne varie que sur 6 kHz) et modulé, avec une durée plus longue. Ces sons sont moins bons pour l'écholocalisation précise mais sont parfaits pour la communication sociale car ils se propagent bien et leur modulation peut porter une information complexe (comme une signature vocale).

Conclusion : Le train de clics est utilisé pour l'écholocalisation, tandis que le sifflement est un signal de communication sociale.

Quiz Rapide : Testez vos connaissances

1. Quand un dauphin s'approche d'une cible d'intérêt, l'intervalle inter-clics (ICI)...

Augmente (les clics sont plus espacés).
Reste toujours constant.
Diminue (les clics sont plus rapprochés pour avoir plus d'information).
Est remplacé par un sifflement.

2. Les "sifflements signatures" des dauphins sont...

Des sifflements au contour de modulation unique qui servent à un individu à s'identifier auprès de ses congénères.
Des clics utilisés pour signer un contrat.
Les sons les plus forts qu'un dauphin peut émettre.
Des sons utilisés uniquement par les mères et leurs petits.

Glossaire

Bioacoustique: Discipline scientifique qui étudie les sons d'origine biologique, incluant leur production, leur propagation et leur réception par les animaux.
Écholocalisation: Méthode de localisation d'objets basée sur l'émission d'une onde (généralement ultrasonore) et l'analyse de son écho. Les clics sont le principal signal d'écholocalisation des cétacés.
Intervalle Inter-Clics (ICI): Temps qui s'écoule entre le début de deux clics d'écholocalisation consécutifs. C'est un paramètre important dans l'étude du comportement de recherche de nourriture.
Sonogramme (ou Spectrogramme): Représentation visuelle tridimensionnelle d'un signal sonore, montrant le temps sur l'axe des x, la fréquence sur l'axe des y, et l'intensité par un code couleur.

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