Por su gran variabilidad en el tamaño y su capacidad de vuelo natural sin paralelo, las aves resultan un género fascinante de estudio. Debido a la importancia que tienen las alas en el vuelo, su fisionomía y las plumas que la conforman son de gran interés para la comunidad científica.

En este sentido, un estudio centrado en la estructura general de las plumas, ha llevado a un equipo de ingenieros de la Universidad de California en San Diego (UCSD), a proponer que el mecanismo de “cierre mágico” que distingue a las plumas, podría proporcionar un modelo para desarrollar nuevos adhesivos e innovadores materiales aeroespaciales.

¿Qué hace que algunas aves se estrellen contra edificios iluminados artificialmente?

Una mejor comprensión

Para el estudio, los investigadores imprimieron estructuras tridimensionales que imitaron las paletas, púas y pústulas de las plumas, a fin de comprender mejor sus propiedades, por ejemplo, cómo la parte inferior de una pluma puede capturar aire para elevarse, mientras que la parte superior de la pluma puede bloquear el flujo del aire cuando necesita que la gravedad se haga cargo.

Una de las estructuras 3D elaboradas por el equipo de investigación.

Los investigadores descubrieron que las pústulas, las estructuras más pequeñas y en forma de gancho que conectan las púas de las plumas, están separadas entre sí por 8 a 16 micrómetros en todas las aves, desde el colibrí hasta el cóndor. Esto sugiere que el espaciamiento es una propiedad importante para el vuelo.

Luego de estudiar más a fondo la estructura de las paletas de púas, los investigadores creen que esta comprensión podría conducir al desarrollo de nuevos materiales para aplicaciones aeroespaciales y nuevos adhesivos.

Al respecto, la investigadora Tarah N. Sullivan, académica afiliada a la Escuela de Ingeniería de la UCSD y coautora del estudio, comentó:

“Nuestras observaciones nos han llevado a pensar que estas estructuras podrían servir como inspiración para desarrollar un adhesivo unidireccional entrelazado o un material con una permeabilidad adaptada direccionalmente”.

Como muchos de sus predecesores, los investigadores encontraron que el húmero, el hueso largo del ala, es más grande de lo esperado. Pero el equipo fue un paso más allá, y usando ecuaciones mecánicas, fueron capaces de mostrar la razón de eso.

Alometría y simetría

Descubrieron que debido a que la resistencia de los huesos de las aves es limitada, no puede aumentar proporcionalmente con su peso. En su lugar, el húmero necesita crecer más rápido y ser más grande para ser lo suficientemente fuerte como para resistir las fuerzas a las que estará sujeto durante el vuelo.

Los investigadores descubrieron que las pústulas están separadas entre sí por 8 a 16 micrómetros en todas las aves, desde el colibrí hasta el cóndor.

Esto se conoce como alometría: el crecimiento de ciertas partes del cuerpo a diferentes velocidades que el cuerpo en general.

¿Cómo los peces y las aves se movilizan en grandes grupos sin chocar entre sí?

A modo de ejemplo, los investigadores puntualizan que el cerebro humano es alométrico: en los niños, crece mucho más rápido que el resto del cuerpo, a diferencia del corazón humano, el cual crece proporcionalmente al resto del cuerpo, por lo que se le considera simétrico.

Los autores del estudio expresan que los hallazgos de esta investigación proporcionan información sobre el “diseño” de las aves y pueden ser traducibles en una variedad de innovadoras y eficientes estructuras.

Referencia: Scaling of bird wings and feathers for efficient flight. Science Advances, 2019. Science Advances. https://doi.org/10.1126/sciadv.aat4269

Más en TekCrispy