El zig zag de los animales cuando caminan o vuelan aumenta a la vez su estabilidad y capacidad de maniobra, algo que a menudo los textos de ingeniería describen como imposible, según un estudio que publica hoy la revista Proceedings of the National Academy of Sciences.
Los biólogos se han preguntado por mucho tiempo por qué los animales se desplazan en direcciones que no apuntan hacia su meta, como los vaivenes del perro o las cucarachas cuando caminan.
Si un ingeniero diseña y construye un robot para que camine, evitará esos movimientos que desperdician energía y tiempo, señala el artículo.
El estudio realizado por varias instituciones y encabezado por ingenieros de la Universidad Johns Hopkins en Baltimore (Maryland) llegó a la conclusión de que ese desplazamiento en modo alguno es un desperdicio, sino que permite que los animales incrementen su estabilidad y su capacidad de maniobra.
“Algo que le enseñan a uno en las clases de ingeniería es que no se puede tener, al mismo tiempo, estabilidad y maniobrabilidad”, señaló Noah Cowan, profesor de Ingeniería Mecánica en Johns Hopkins y supervisor de la investigación.
“Los hermanos Wright pronto se dieron cuenta de esto cuando construyeron sus primeros aeroplanos -añadió-. Para obtener la capacidad de maniobra que necesitaban para el vuelo hicieron que sus aviones fueran un poco inestables”.
Cuando un animal o un vehículo es estable resiste los cambios de dirección. Pero si es inestable tiene la capacidad de cambiar pronto de dirección. En general los ingenieros presumen que un sistema puede contar con una propiedad o la otra, pero no ambas.
Y sin embargo, añadió el artículo, algunos animales al parecer caen en la excepción de la regla.
“Los animales, a menudo, son mucho más inteligentes en su funcionamiento mecánico -dijo Cowan-. Con el uso de un poquito de energía adicional controlan las fuerzas opuestas que crean durante esos breves cambios de dirección y eso aumenta tanto su estabilidad como su maniobrabilidad cuando nadan, corren o vuelan”.
La solución al misterio de los movimientos de los animales surgió de la observación de un video en cámara lenta de los movimientos del pequeño pez cuchillo de cristal (Sternopygidae), que mide unos diez centímetros de largo y prefiere ocultarse en tubos u otros sitios para evitar a los predadores en la cuenca de la Amazonía.
En un laboratorio, el equipo filmó al pez para estudiar cómo usa sus aletas para mantenerse en esos tubos aún cuando había un flujo sostenido de agua en la pecera.
“Lo que es obvio, de inmediato, en los videos en cámara lenta es que el pez mueve constantemente sus aletas para producir fuerzas opuestas”, explicó Eric Fortune, profesor de ciencias biológicas en el Instituto de Tecnología de Nueva Jersey y uno de los coautores del artículo.
“El mecanismo es más bien contra intuitivo, como dos hélices propulsoras que empujan una contra la otra”, añadió.
El equipo desarrolló un modelo matemático que indicó que este mecanismo permite que el animal mejore a la vez la estabilidad y la maniobrabilidad.
Los investigadores probaron la certeza de este modelo en un robot que imitó los movimientos de las aletas del pez.
Las fuerzas mutuamente opuestas que ayudan a que el pez cuchillo de cristal sea a la vez estable y con capacidad de maniobra pueden hallarse asimismo en el comportamiento de los colibríes y las abejas cuando se mantienen casi en un mismo sitio en el aire.
