Las cámaras de alta velocidad revelan cómo los colibríes pueden girar en una moneda de diez centavos
Los colibríes son los pilotos de combate del mundo aviar, buceando y zigzagueando a velocidades de hasta 55 kilómetros por hora, para luego girar en una moneda de diez centavos y quedarse en el aire, con las alas batiendo frenéticamente, mientras repostan néctar. Ahora, gracias a un esfuerzo hercúleo, los investigadores están un paso más cerca de averiguar qué hace que estos animales sean tan ágiles. El nuevo trabajo no sólo ayuda a explicar su compleja coreografía, sino que también puede conducir a robots y aviones no tripulados más maniobrables.
Los biólogos han cronometrado la velocidad a la que pueden volar los colibríes y el tiempo que pueden flotar, pero la maniobrabilidad -todo ese ir y venir- es «notoriamente difícil de estudiar», dice Peter Wainwright, un biólogo evolutivo de la Universidad de California (UC), Davis, que no participó en el nuevo trabajo. Ello se debe a que «implica un complicado conjunto de movimientos posibles y es muy espontáneo»
Eso no impidió a Paolo Segre, entonces estudiante de posgrado en la Universidad de Columbia Británica en Vancouver (Canadá). Decidió intentarlo filmando colibríes en la naturaleza, que se inhiben menos de volar que sus homólogos en cautividad. Para prepararse, pasó la mayor parte de un año perfeccionando y miniaturizando un sistema de cuatro cámaras coordinado por ordenador para filmar a alta velocidad.
Dos meses después, Segre estaba en Perú. Él y su equipo subieron montañas y atravesaron selvas para encontrar el lugar perfecto. Una vez que montaron el campamento, construyeron una gran jaula equipada con el sistema de cámaras alimentado por energía solar y comenzaron a probar sus colibríes, uno por uno. Los investigadores filmaron a cada pájaro durante unos 30 minutos mientras revoloteaba entre las perchas y visitaba una estación de alimentación de néctar en el interior. Luego dejaron que el pájaro se fuera y repitieron el proceso. Segre y su equipo instalaron estaciones en otros tres lugares: los Andes ecuatorianos y campos de alta y baja altitud en Costa Rica.
Conseguir los datos no fue fácil. En Perú, el lugar de pruebas del equipo estuvo plagado de hormigas durante dos días seguidos. En Costa Rica, Segre y sus colegas tuvieron que vadear aguas infestadas de cocodrilos -de noche- en medio de una tormenta eléctrica. «Estábamos aterrorizados sobre todo por los relámpagos», recuerda Segre, que ahora es ecofisiólogo en la Universidad de Stanford, en Palo Alto (California). Los científicos acabaron grabando vídeos de 207 aves pertenecientes a 25 especies.
Una vez que tuvieron los datos, la compañera de laboratorio de Segre, la postdoctoral Roslyn Dakin, que ahora trabaja en el Centro Smithsonian de Aves Migratorias de Washington, D.C., desarrolló un sofisticado software con sus colegas para analizarlos. Como había cuatro cámaras, los investigadores pudieron reconstruir el patrón de vuelo de cada ave en tres dimensiones, midiendo el número de veces que aceleró, desaceleró, giró, rodó, se elevó o se zambulló, entre otras maniobras. Cada uno de esos movimientos simples se repetía y combinaba en patrones predecibles. «Las maniobras más complejas estaban formadas por secuencias de maniobras más sencillas», explica Segre.
Cuando los investigadores compararon los patrones de vuelo entre especies, descubrieron que cada una tendía a ceñirse a las maniobras que mejor se le daban (algo especialmente cierto en los giros). Pero les sorprendió encontrar que las especies de colibríes más pesadas eran generalmente mejores para acelerar y hacer giros cerrados. Basándose en estudios sobre aves y murciélagos, el equipo esperaba exactamente lo contrario. «Pero las especies de colibríes más grandes eran en realidad más maniobrables», dice Dakin. La razón: Esos colibríes más corpulentos tenían músculos y alas relativamente más grandes que las especies más pequeñas, informan hoy ella y sus colegas en Science.
Surgieron varias otras tendencias. Los comportamientos de maniobra que diferían de una especie a otra se reducían en general a rasgos estructurales y fisiológicos como el tamaño y la superficie de las alas, el peso y la masa muscular. Por último, cuando el equipo agrupó las aves en función de sus patrones de vuelo, descubrió que los grupos reflejaban el árbol genealógico de los colibríes: Las especies más estrechamente relacionadas tenían patrones de vuelo similares.
Dakin dice que este nuevo «marco» de maniobrabilidad podría ayudar a los roboticistas a entender cómo ajustar sus voladores para que sean menos torpes y frágiles. Especialmente útil es la capacidad de los colibríes para generar movimientos rápidos de las alas, lo que ayuda a la agilidad, dice Andrew Biewener, biomecánico de la Universidad de Harvard. Como resultado, añade Robert Dudley, biólogo de organismos de la Universidad de California en Berkeley, ahora son más los ingenieros que estudian el vuelo de los animales que los biólogos.