Pájaros en sintonía: el misterio del vuelo en grupo gracias a la aerodinámica
Un estudio de Nature desvela el misterio del vuelo en grupo de las aves. Las interacciones aerodinámicas les permite moverse al unísono con notable eficacia. Los resultados podrían tener repercusiones en varias áreas del conocimiento.
Cuando miras al cielo probablemente hayas visto una bandada de pájaros moviéndose al unísono mientras migran. Pero, ¿cómo pueden estas aves volar de una manera tan coordinada y aparentemente sin esfuerzo?
Beneficios de viajar en grupos pequeños
Parte de la respuesta reside en interacciones aerodinámicas precisas, tal y como informa un equipo de matemáticos en un estudio publicado recientemente. Esta evidencia científica amplía nuestra comprensión de esta forma de movimiento, que se extiende a los bancos de peces, y puede tener aplicaciones en el transporte y la energía.
Los resultados del equipo demuestran que el impacto de la aerodinámica depende del tamaño del grupo en vuelo, siendo esencialmente beneficioso para grupos pequeños.
Ristroph y sus colegas ya descubrieron cómo se mueven las aves en grupos, pero estos descubrimientos se basaron en experimentos que simulaban la interacción de dos aves. La nueva investigación de Nature Communications amplió el estudio para tener en cuenta muchas más aves.
Para grupos pequeños de hasta cuatro aves, los investigadores descubrieron un efecto mediante el cual cada miembro recibe ayuda de interacciones aerodinámicas para mantener su posición relativa a sus vecinos.
"Si un pájaro se mueve de su posición, los remolinos de flujo que deja el pájaro líder ayudan a empujar a su sucesor de nuevo a su lugar y a mantenerlo allí", explicó Ristroph, director del Laboratorio de Matemáticas Aplicadas de la Universidad de Nueva York, donde se llevaron a cabo los experimentos.
Fuerzas similares a resortes y oscilaciones descontroladas en grupos grandes
Para completar el análisis, los investigadores utilizaron modelos matemáticos para comprender mejor las fuerzas subyacentes que impulsan los resultados experimentales.
Mediante este método, concluyeron que las interacciones mediadas por el flujo entre vecinos son, de hecho, fuerzas similares a “resortes” que mantienen a cada miembro en su lugar. Sin embargo, estos sólo actúan en una dirección (un pájaro líder puede ejercer fuerza sobre su sucesor, pero no al revés) y esta interacción no recíproca significa que las extremidades traseras tienden a balancearse incontrolablemente.
"Las oscilaciones se asemejan a ondas que sacuden las extremidades hacia adelante y hacia atrás y viajan a través del grupo y aumentan en intensidad, lo que hace que las extremidades traseras choquen entre sí", explica Joel Newbolt, quien era estudiante de posgrado en física en la Universidad de Nueva York en la Universidad de Nueva York al momento de la investigación.
Evidencia con impacto en el futuro
Los resultados del equipo de Ristroph podrían tener implicancias en varias áreas, desde la ingeniería y el diseño hasta la biología y la conservación de especies.
En el campo de la ingeniería, los investigadores pueden utilizar el conocimiento de las interacciones aerodinámicas en bandadas de pájaros para desarrollar vehículos más eficientes y menos contaminantes. Por ejemplo, al comprender cómo vuelan los pájaros, los científicos pueden diseñar aviones que se muevan juntos con menos resistencia del aire, reduciendo el consumo de combustible y las emisiones.
En biología, esta evidencia puede ayudar a los científicos a comprender mejor cómo los animales se mueven e interactúan con su entorno. Por ejemplo, los investigadores pueden utilizar modelos matemáticos para estudiar cómo se mueven los bancos de peces en el agua o cómo se mueven las colonias de insectos en el aire.
En conservación, los resultados pueden utilizarse para proteger a los animales de amenazas antropogénicas. A modo de ejemplo, los resultados de las interacciones aerodinámicas en bandadas de aves se pueden utilizar para desarrollar estrategias para reducir el impacto de las turbinas eólicas en la vida silvestre.
Referencia de la noticia:
Newbolt, J. W., Lewis, N., Bleu, M., Wu, J., Mavroyiakoumou, C., Ramananarivo, S., & Ristroph, L. (2024). Flow interactions lead to self-organized flight formations disrupted by self-amplifying waves. Nature Communications, 15(1), 3462. DOI: 10.1038/s41467-024-47525-9.