¿Cuántas huellas se necesitan para determinar la dirección del rastro?

¿Alguna vez te has preguntado cuántas huellas necesitan los perros para determinar la dirección del rastro odorífero? Un completo estudio arroja datos muy interesantes que pueden ayudar en el trabajo con perros de búsqueda de personas

dirección del rastro

Por: Peter G. Hepper y Deborah L. Wells (2005)
Traducción: Lola Bejarano | PerrosdeBusqueda

Resumen

Los perros tienen la habilidad de determinar la dirección de un rastro odorífero dejado por un humano. Este estudio examinó cuánta información olfatoria de este rastro es necesaria para que el perro determine la dirección. Seis perros, capaces de determinar dirección, fueron probados en un rastro de 21 pisadas dejado en 21 cuadrados de alfombra. Una pisada por cuadrado, por el mismo individuo usando los mismos zapatos. Los perros, colocados en ángulo recto al rastro en su parte central, fueron  capaces de determinarlo correctamente. Sin embargo, fueron incapaces de determinar la dirección cuando el orden de los cuadrados de alfombra era alterado, poniéndolos al azar. Cuando se retiraba la ayuda del olor del individuo pero se dejaba la alteración del suelo, los perros no eran capaces de determinar la dirección, lo que indicó que usaban el olor del individuo para determinar la dirección.

En el experimento final, el número de pisadas disponibles para el perro se redujo de 21 a 11 y luego 9, 7, 5 y finalmente 3. Los perros fueron capaces de determinar la dirección con 5 huellas pero no con 3. Se calculó que son necesarios entre 1 y 2 segundos para que la información odorífera cambie y pueda proveer información discernible que puede ser usada por los perros para determinar la dirección.
Continúa el debate sobre el proceso por el cual los perros pueden determinar la dirección del rastro a partir de señales odoríferas.

Introducción

La habilidad de detectar y seguir rastros de olor es importante para muchas especies animales, permitiéndoles localizar comida, presas, parejas, hogar o evitar depredadores. Los animales pueden cruzarse con un rastro por casualidad o como resultado de un patrón de búsqueda y necesitarán determinar la dirección del rastro para avanzar, ya sea hacia la fuente de olor (ej. presa) o alejarse (ej. depredador). Los perros domésticos tienen la habilidad de seguir un rastro pero se sabe poco acerca de los mecanismos subyacentes de esta conducta.

Las habilidades olfativas de los perros son usadas por muchas organizaciones para ayudarles en su trabajo. Búsqueda y rescate, identificación de individuos, localización de cadáveres, detección de drogas, explosivos y acelerantes del fuego y el trabajo de conservación para determinar la población. Su éxito en estas tareas reside en dos factores clave:
1) Los perros poseen un sistema olfatorio mas sensible que los humanos y por ende son capaces de detectar olores en concentraciones menores y
2) El perro es adiestrable. Mas aun, seguir un rastro es una parte esencial del repertorio de conductas del perro salvaje, permitiéndole localizar comida y por lo tanto, usar esta habilidad con propósitos humanos (ej. byr). Es construir sobre una habilidad natural finamente perfeccionada.

Los primeros trabajos, mas bien anecdóticos, (ej. Romanes, 1887), demostrando que los perros pueden seguir un rastro odorífero han sido reemplazados por estudios experimentales (ej. Steen and Wilsson, 1990Wells y Hepper 2003), que han confirmado que los perros son capaces de rastrear individuos por su olor. Sin embargo queda abierto a la especulación qué señales olorosas usan los perros.

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Pese a que la terminología puede diferir entre autores (Syrotuck, Lowe, Pearsall y Verbruggen, Johnson), en términos generales hay dos tipos de olores que el perro puede detectar y usar para seguir un rastro. Primero, el olor individual de la persona que está siguiendo. Esto comprende su propio olor personal que emana de su piel, secreciones sebaceas, apocrinas y ecrinas, y el olor de su ropa, perfume, jabones, etc. En segundo lugar está lo que puede llamarse olor de contacto o alteración. Al caminar el individuo sobre el suelo, sus pasos impactan sobre la superficie, aplastando vegetación, insectos, etc., liberando un olor basado en este contacto. Por ende, al moverse el individuo a través de un ambiente, su olor individual y el que surge del contacto/alteración deja un rastro de olor distintivo.

El perro puede percibir olor de este rastro llevado por corrientes de aires o por su deposición sobre una superficie. Por lo tanto, un olor individual puede ser detectado:
– en el aire que sopla sobre el individuo y aleja los rafts (descamaciones) aéreos del individuo
– desde donde el individuo ha depositado su olor, ya sea por contacto con el suelo o la vegetación circundante
– cuando por ejemplo las células de la piel caen del cuerpo del individuo al suelo alrededor de donde ha caminado el sujeto.

El olor por contacto/alteración puede ser detectado directamente de la superficie afectada o potencialmente en el aire, si el olor es volátil. Muchos factores pueden influir en la prominencia del olor que forma el rastro, como por ejemplo la temperatura, humedad, etc. No es nuestra intención desarrollar mas este aspecto aquí, salvo para hacer notar que muchos factores influirán sobre el rastro odorífero dejado atrás por el sujeto que afectarán la habilidad del perro para detectar y seguir el rastro.

Venteo, rastro y huella a huella

Los perros que siguen un rastro odorífero pueden dividirse en tres tipos, determinados por su conducta sobre el rastro:
– Los perros de venteo siguen el olor con sus cabezas en alto en el aire y se considera que están siguiendo el olor de las descamaciones aéreas que emanan directamente del individuo y que están siendo transportadas por las corrientes de aire. La conclusión es que estos perros solo pueden seguir un olor viento arriba.
– Los perros de rastro (“Trailing”) siguen el rastro con sus cabezas altas cuando van hacia el viento y con la cabeza baja cuando siguen el rastro en la misma dirección que el viento. A menudo no siguen directamente sobre el camino recorrido por el individuo y en las esquinas pueden pasarse antes de girar. Se considera que estos perros están siguiendo el olor individual depositado por contacto con la superficie del suelo.
– Los perros de rastro huella a huella (“Tracking”) siguen el rastro con sus cabezas bajas y sus narices sobre el rastro y siguen muy de cerca las pisadas del individuo. Se asume que estos perros de rastro están siguiendo el olor depositado sobre el suelo y pueden estar detectando olor de contacto o alteraciones.
Sin embargo debe notarse que estas tres caracterizaciones están basadas en la conducta observada en el perro y que por ahora, hay poca evidencia experimental para confirmar o negar estas observaciones. Hay aún pocos trabajos para determinar qué señales usan realmente los perros.

Kalmus (1955) sugirió que los perros detectan y siguen señales individuales y encontró que los perros permanecen sobre el rastro de un individuo específico, incluso si es cruzado por otros individuos. Mas aún, cuando se evitaba que se depositara el olor individual cubriendo los zapatos (Romanes, 1887) o usando un traje corporal completo (Pearsall and Verbruggen, 1982), los perros eran incapaces de seguir el rastro. Sin embargo otros han observado que los perros fueron incapaces de rastrear un rastro de olores corporales y solo podían seguir un rastro cuando había habido contacto con el suelo (Budgett, 1933). Efectívamente las señales de olor causadas por contacto con el suelo parecen importantes para rastrear rastros mas viejos. (Johnson, 1977). Por lo tanto no está claro qué señales usan los perros cuando rastrean un olor. El hecho de que los perros pueden rastrear sobre superficies duras (Steen y Wilsson, 1990) donde puede haber muy poca alteración del suelo, sugiere que las señales de olor del individuo son suficientes para permitir que un perro siga un rastro.

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Plumas/conos de olor

Una vez que ha detectado un rastro, el perro tiene que tomar la decisión acerca de qué dirección tomar. No hay trabajos experimentales para dilucidar los mecanismos utilizados por los perros al seguir un rastro. Sin embargo, la habilidad para seguir un rastro odorífero y localizar su fuente es esencial para la supervivencia en muchas especies animales y se ha hecho mucho progreso en la identificación de los mecanismos utilizados para navegar hacia una fuente de olor en algunas especies, particularmente algunos crustáceos e insectos.

Se ha llevado a cabo considerable cantidad de trabajo examinando la dinámica de las plumas de olor (conos de olor), por ejemplo la dispersión de los olores al alejarse de su fuente (ej. Weissburg 2000). Hoy en día se sabe que los olores no se dispersan según un gradiente lineal continuo sino que su dispersión está sujeta a turbulencias, lo que crea un estímulo mucho mas dinámico y complejo. La pluma de olor es alterada por filamentos y parches de olor, de concentraciones variables, separados por áreas de aire limpio o agua donde no hay olor presente. (Murlis et al. 2000; Weissburg, 2000). El estímulo que el animal tiene que decodificar en esas condiciones tiene características temporales y espaciales variables, particularmente un estímulo que está distribuido erráticamente. (Moore and Atema, 1991). Así es que lo animales se encuentran con una señal odorífera intermitente variable, a partir de la cual deben determinar la dirección. En esta situación es muy difícil obtener información respecto al gradiente de olor y para ser exitoso debería ser promediado sobre escalas de tiempo prolongadas (Vickers, 2000): mas tiempo que el observado para las respuestas de orientación observadas en crustáceos e insectos. Esto indica que los animales han desarrollado estrategias y mecanismos para obtener información sobre la dirección del rastro, lo que les posibilita orientarse hacia una fuente de olor en este ambiente.

Un problema clave que presenta una pluma de olor es que la señal es intermitente. Una estrategia empleada por los individuos para superar esto es la reotaxia por olor. El animal, al detectar un olor al que desea responder (ej. presa), se mueve corriente arriba o viento arriba. Por lo tanto los animales necesitan detectar tanto el flujo como el olor. Como la fuente es intermitente, el animal experimentará pérdida persistente de la señal y por lo tanto necesita una estrategia, ya sea para mantener o recuperar contacto con la señal odorífera. El estudio detallado de cangrejos, langostas y polillas ha revelado parte de la complejidad de los mecanismos usados para localizar una fuente de olor.

Estudiando otros animales

El cangrejo azul se mueve aguas arriba al detectar un olor adecuado (ej. presa) y mantiene su dirección hacia la fuente comparando la estimulación odorífera recibida por receptores de sus patas izquierda y derecha. Las langostas se mueven aguas arriba de manera similar al entrar en contacto con un olor apropiado pero también pueden usar la estructura fluida dinámica y química interna de la pluma de olor. Las polillas vuelan viento arriba al detectar un olor relevante usando la anemotaxis optomotor (ej. Feedback visual durante el vuelo para determinar la dirección del flujo) acoplado con un patrón motor contragiro generado dentro del sistema nervioso central para saltar de un parche de olor a otro parche de olor dentro de la pluma. La estructura a escala fina de la pluma de olor también incide sobre la conducta de navegación. Cuanto mas compleja la estructura de una pluma de olor, mas eficiente es la orientación del Orconectes virilis hacia la fuente del olor. La intermitencia de la señal olorosa – el tiempo entre parches de olor – es un determinante importante del progreso viento arriba de las polillas, que vuelan mas derecho y mas rápido hacia las fuentes con mayor frecuencia de pulsación y mas lento y con un curso mas zigzagueante hacia frecuencias menores. Mas aún, el examen de los receptores usados para responder al olor revela que se han adaptado para usar esta información intermitente para determinar la dirección, por ejemplo las celulas receptoras de las langostas actúan como filtros temporales y permiten extraer información espacial de la pluma de olor.

Una revisión detallada de las habilidades de navegación en plumas de olor está mas allá del alcance de este informe pero esta breve introducción sirve para ilustrar dos puntos clave:
1) la información provista por el olor al dispersarse desde su fuente es compleja y
2) los animales han logrado por evolución mecanismos conductuales y receptores para permitir la orientación hacia la fuente de olor a partir de esta información.

Determinar la dirección de un rastro de olor

Se sabe poco acerca de los mecanismos de la habilidad del perro para determinar la dirección de un rastro de olor. De hecho hay cierto debate respecto a si los perros realmente pueden determinar la dirección. Budgett(1933) afirmó que los perros son incapaces de determinar la dirección de un rastro. Y algunos estudios lo respaldan (Schwartz, 1980). Sin embargo, estudios recientes han determinado que los perros son capaces de determinar la dirección de un rastro (Steen and Wilsson, 1990; Wells and Hepper, 2003). Mas aún, lo hacen usando señales olfativas. Por ejemplo, Wells and Hepper (2003) opusieron las señales visuales y olfativas presentes en el rastro. Las señales olfativas indicaban que el rastro iba hacia la derecha pero las señales visuales indicaban que el rastro iba hacia la izquierda. Observaron que los perros seguían las señales olfativas.

No se sabe cómo determinan los perros la dirección de un rastro odorífero. Puesto que los perros pueden determinar la dirección, puede asumirse que la información está presente dentro del rastro para que sea posible. En este trabajo evaluaremos la habilidad del perro para usar la información disponible en las pisadas de un rastro de olor para determinar la dirección (experimentos 1-3) y cuántas pisadas se requieren para permitirle a un perro determinar la dirección de un rastro odorífero (experimentos 4 y 5).

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Materiales, Metodos y resultados (resumidos)

(ver experimentos completos) 

Se determina que 6 perros son capaces de seguir un rastro humano.

Experimento 1: Se corta una alfombra en 21 cuadrados de 45 cm de lado y se colocan formando una linea. Un sujeto camina dejando una pisada por cuadrado y se le pide al perro que rastree determinando la dirección del rastro. Todos los perros son capaces de determinar la dirección.

Experimento 2: Se repite el experimento con la diferencia de que, tras dejar el rastro, se mezcla el orden de las alfombras. Los perros acertaron la dirección solo la mitad de las veces, por lo que actuó el azar. Los resultados indican que los perros estaban usando señales presentes en las pisadas para determinar la dirección. En este experimento os perros retrocedían frecuentemente y a menudo cambiaban de dirección sobre el rastro. Esto sugiere que las señales eran confusas. No podían determinar la dirección en este rastro mezclado al azar.

Experimento 3: Se repite el exp. 1 cubriendo los zapatos del que dejaba el rastro para evitar el depósito de olor del pie o zapato del individuo, permitiendo sin embargo que dejara olor producido por alteraciones del suelo. Los perros no pudieron determinar la dirección.

La conclusión de estos 3 experimentos es que los perros pueden determinar la dirección de un rastro y, para ello, usan información presente en el olor del individuo dejado por una pisada.

Experimento 4: Se reduce el número de alfombras (pisadas) disponibles para el perro, dejándole 11, 9, 7, 5 y 3 pisadas. Todos los perros son capaces de determinar correctamente la dirección con 11 y 9 pisadas, la mayoría pudo con 5 pisadas, pero con 3 pisadas los resultados fueron aleatorios. Se concluye que los perros necesitan la información presente en 5 pisadas para determinar la dirección.

Experimento 5: Se determina que los perros requieren información de cinco pisadas secuenciales para determinar exitosamente la dirección de un rastro odorifero.

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Representación del rastro en el experimento 1

Análisis

Los resultados confirman estudios previos que afirmaban que los perros eran capaces de determinar la dirección de un rastro. Este estudio extiende aquellos hallazgos, demostrando que las pisadas proporcionan suficiente información olfatoria para la determinación de la dirección. Y que se necesitan cinco huellas secuenciales para permitir que los perros determinen la direccionalidad.

En este estudio los perros usaron un olor dejado por las pisadas de un individuo para determinar las dirección. No había olor en el aire (venteo) porque el individuo no estaba en ninguna de las dos puntas del rastro. Cuando un individuo camina, puede dejar dos señales odoríferas: una señal directa de contacto que surge de la suela del zapato que toca el suelo y una señal mas indirecta del olor corporal que cae al suelo (Szinak, 1985; Fenton 1992) alrededor del individuo. Clifford (1958) sugiere que ese olor indirecto puede dispersarse unos 5 metros para ‘partículas pesadas de olor’ y 25 metros para ‘partículas medianas de olor’ del cuerpo. Pearsall y Verbruggen (1982) dicen que este olor corporal indirecto es importante para permitirle al perro rastrear. Sin embargo, los perros en el experimento 2 fueron incapaces de determinar la dirección donde había señales de
deposición de este olor corporal general pero no había pisadas. Esto respalda la sugerencia de Budgett (1933) de que lo importante es el olor de contacto para determinar la dirección. Cuando se retiró el olor individual de rastro (experimento 3) pero se dejó el olor por contacto/alteración, los perros no pudieron determinar la dirección. Por lo tanto, los perros en este estudio estaban usando el olor individual depositado por una pisada para determinar la dirección.

No se sabe cómo determina el perro la dirección. La comparación directa con los estudios de navegación en plumas de olor (ver introducción) puede ser inapropiada debido a las diferencias en la señal olfatoria y las especies en cuestión.

Las pisadas proveen una serie de señales odoríferas que difieren en su tiempo de deposición y por ende, podrían formar un gradiente olfatorio razonablemente uniforme en el sentido del desplazamiento. Las observaciones sobre los desempeños de los perros realizadas aquí y por otros (Steen and Wilsson, 1990; Thesen et al., 1993; Wells and Hepper, 2003), indican que los perros realizan esta tarea con su nariz justo encima del suelo y no en el aire. Esto sugiere que están usando señales olfatorias del suelo y no olores aéreos sujetos a turbulencias. Observaciones previas (Steen and Wilson 1990) sugieren que los perros no pueden determinar la dirección a partir de un rastro olfatorio continuo pero pueden hacerlo cuando están presentes estímulos olfatorios separados, como pisadas. Los estudios de navegación de insectos en plumas de olor encontraron que algunas polillas necesitan intermitencia en las plumas de olor y son incapaces de localizar la fuente de olor en una pluma de olor continua (Justus and Cardé, 2002). Se sugirió que la estructura fina interna de una pluma de olor provee una importante fuente de información respecto a la dirección. Una pisada podría tambíén proveer algo de información respecto a la dirección. En una pisada normal el talón toca el suelo antes que la punta y provee potencialmente una ayuda hacia la dirección. Sin embargo los perros en este estudio no parecieron usar esta información, ya que no pudieron determinar dirección con la secuencia de 3 pisadas, donde estaba presente la información talón-punta.

También debería notarse que la capacidad del ‘procesamiento cognitivo’ del perro es diferente a los insectos y crustáceos y esto puede tener implicaciones en cómo se determina la dirección. Es muy probable que en esta tarea, el perro determine la dirección procesando elementos de la señal olfativa contenida en una pisada. El flujo podría no ser importante puesto que estos perros fueron capaces de determinar la dirección trabajando hacia el viento, desde el viento y con viento cruzado.

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Foto: flickr

Dos mecanismos que podrían determinar la direccionalidad

Dos posibles mecanismos le permitirían al perro determinar la direccionalidad. Primero, las señales odoríferas que de alguna manera codifican información absoluta acerca del tiempo. Esto sería el equivalente a un código de tiempo marcado en una fotografía. Los perros ‘leerían’ esta información de cada pisada, comparando los tiempos absolutos de los diferentes pasos y luego determinarían dirección. Esto es muy poco probable y es virtualmente imposible imaginar un mecanismo para este nivel de codificación del tiempo en una señal olfatoria.

Segundo y mucho mas probable, el perro compara las señales ofrecidas por cada pisada individual, que difieren sistemáticamente con la dirección. Las pisadas presentan un número de posibilidades para seguir un gradiente de olor. El olor individual puede ser mas fuerte en las pisadas mas recientes y, por tanto, el perro tendría que determinar el olor mas fuerte – que equivaldría al mas reciente- y avanzar en esa dirección. Alternativamente, podría ser un producto de descomposición lo que provea la información relativa. Con el tiempo, al aumentar la descomposición, esto provee un olor mas fuerte y por lo tanto – comparativamente – la huella mas reciente tiene menos olor a descomposición que la que le precede. Para determinar la dirección, el perro se movería hacia la menor descomposición. El hecho de que para determinar la dirección pudieran requerirse parches discretos de información olfativa, respalda mas aún la posibilidad de un proceso comparativo.

El olor individual puede ser mas fuerte en
las pisadas mas recientes y, por tanto, el perro tendría que determinar el olor mas fuerte – que equivaldría al mas reciente-
y avanzar en esa dirección.

Habiendo detectado la dirección de un rastro, no se sabe qué hace que el perro avance hacia la fuente. Podría ser resultado de una respuesta innata; sin embargo, estos eran perros adiestrados y puede ser resultado de su entrenamiento.

Al registrar el tiempo para completar las 21 pisadas, se puede estimar el tiempo y por tanto, la tasa de descomposición olfatoria entre los pasos a realizarse. El tiempo promedio fue de 0.486 s entre pisadas. Para 5 pisadas hay una diferencia de tiempo de 1.9 s entre la 1ª y la 5ª. Con 3 pisadas la diferencia es de 0.9 s. Por lo tanto, según este estudio, se requiere un tiempo de 1-2 segundos para que la información olfatoria contenida en una pisada varíe por exposición al ambiente y pueda proveer una diferencia suficiente en su firma olfatoria para que el perro determine la dirección del rastro. Es interesante que las langostas demoran 1-2 s para tomar la decisión respecto a qué dirección tomar cuando están rastreando una pluma de olor.

El perro tiene dos tipos de datos que utiliza para determinar la dirección:
1) un número de datos discretos, como la cantidad de pisadas y
2) la diferencia en el olor debida al tiempo.

Todavía no se ha explorado bien la interacción entre ambas con respecto a la habilidad del perro para determinar dirección. Por ejemplo, caminar mas lento incrementaría las diferencias temporales entre pisadas y podría reducir la cantidad de datos discretos de información requeridos por el perro para determinar la dirección. Si la diferencia en tiempo fuera el único factor involucrado sería teóricamente posible para un perro determinar dirección a partir de 2 pisadas separadas en su deposición por 2 segundos. Sin embargo, la determinación de dirección no depende solamente de una diferencia en señales provistas por una diferencia de tiempo. El perro también tiene que hacer una comparación entre diferentes fuentes de información y pudiera ocurrir que se requieran un cierto número (5 pisadas en este estudio) para hacer una comparación precisa. Efectivamente. estudios piloto que exploran esto revelan que son importantes tanto la diferencia de tiempo entre pisadas como el número de pisadas. Pese a que se incremente el tiempo entre pasos, no hemos observado que los perros determinen correctamente la dirección con solo 2 pisadas.

errores con el clicker

Hay que seguir realizando estudios

Se debe ser cauto al llegar a estas conclusiones. No debe subestimarse la influencia del adiestramiento en el desempeño de un perro (cf. Schoon and De Bruin, 1994). Los perros utilizados en este estudio estaban entrenados para determinar la direccionalidad sobre rastros de 100 metros en pasto, lo que  proporciona al perro una gran cantidad de información olfatoria. Pese a que lo perros fueron capaces de desempeñar la tarea, su adiestramiento específico podría reducir la cantidad de información requerida para determinar la dirección. Las condiciones ambientales influenciarán el cambio en los estímulos olfatorios con el paso del tiempo. Los experimentos fueron conducidos en ausencia de vientos fuertes, en días que no eran ni soleados ni lluviosos (¡típico dia de Belfast!). Podría esperarse que Las diferencias de viento, humedad y temperatura cambien la tasa y quizás la forma en que cambia con el tiempo la información olfatoria presente en una huella. Por lo tanto, el entrenamiento y el ambiente podrían influir en el desempeño del perro.

Resumiendo, los perros que están entrenados para determinar la direccionalidad requirieron 5 pisadas secuenciales para determinar la dirección del rastro. Es probable que los perros usen un proceso que compare los olores de pisadas discretas para determinar la dirección y requieren una diferencia de tiempo de 12 segundos para descomponer o cambiar el olor dentro de una pisada para proveerle al perro un gradiente olfatorio que pueda usar para determinar la dirección.

Se están realizando trabajos mas extensos para explorar la interacción entre el tiempo y la cantidad de información puntual en cuanto la habilidad del perro para determinar la dirección.


Estudio completo: http://chemse.oxfordjournals.org/content/30/4/291.full#T1

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