Lo pequeño y la especificidad como estrategias

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foto aérea de un geoglifo de colibri en Nazca, Perú

De las mas de 340 especies de colibrí, que tan solo vuelan en las Américas e islas del Caribe, muchas llegan a los 80 aleteos por segundo y 1200 pulsaciones cardíacas en el cuerpo más pequeño que los vertebrados pueden alcanzar. Simplemente impresionante. Un reto más que la Naturaleza nos enseña. Desde de la viabilidad física y la óptica del diseño son un prodigio.

Estas diminutas aves evolucionaron por una inadadaptación de los insectos.  La sangre fría de los invertebrados hacen que por las mañanas, aún no calentadas por el sol, no puedan estar activos y por ello las plantas requerían de un nuevo inquilino para asegurarse un mayor rango de polinización. De este modo surge una oportunidad de colonizar nuevos recursos alimenticios. Determinadas plantas evolucionan sus formas y colores que provocan cambios fisiológicos en ambos reinos animal y vegetal para evitar competencias. Así por ejemplo ciertas flores se vuelven mas largas o con curvas imposibles de acceder al néctar y determinados colibríes van perdiendo peso, alargan pico o lo curvan en un claro y hermoso ejemplo de coevolución intraespecifica.  En la actualidad más de 8.000 especies de plantas dependen directamente de los colibríes.

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Pero un tamaño tan pequeño tiene consecuencias. Los colibríes han encontrar alimento cada 15 minutos mientras que el 80% del tiempo permanecen parados para ahorrar energía. Y por la noche?, sin poder acceder a alimentos pues les harían muy vulnerables a los predadores… Estas fabulosas minúsculas aves han desarrollado una estrategia para ello. Entran en un letargo en el que no solo disminuyen su temperatura corporal pasando de 400 a 40 pulsaciones sino que el ritmo metabólico se detiene hasta en un 60%. Este extraordinario límite vital les obliga a vivir cerca de las flores, su fuente principal de alimento. Las aplicaciones se antojan enormes en el campo de la biomedicina. El hipernutritivo néctar no es su única fuente, también necesitan proteínas para mantener la musculatura y el cambio de plumaje, por lo que cazan insectos. Por todo ello son tan territoriales y combativos. Algunos.

Hace 17 millones de años cuando la cordillera de los Andes se elevó a más de 5000 m. supuso una nueva oportunidad para estas aves. En un ambiente con menos oxígeno, aire menos comprimido, menos denso se presentaba todo un reto a resolver. Por ello evoluciono el colibrí gigante Patagonia gigas (+20 cm) con alas más grandes. Otro caso nos lo muestra la flor del trompetero o la parsiflora que hacen evolucionar el pico del colibrí Pico espada Ensifera ensifera única especie que puede alimentarse de ella. Es el ave con el pico mas largo de todas las aves del planeta proporcionalmente con el tamaño de su cuerpo. También vemos que los pétalos de la Heliconia tienen una curva muy concreta que lo vínculan al colibrí Eutoxeres aquila con un pico hoz que funciona como una llave-herradura. Su plumaje no es iridiscente, no necesita combatir para proteger su fuente alimenticia, no tiene rival. Ahorro energético importante. La superespecificidad tiene sus recompensas.

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Impermeables en su plumaje, vuelan en mojado y únicas en hacerlo hacia atrás mediante una técnica de vuelo (minivideo) con las alas abiertas, a diferencia del resto de aves que las pliegan. Este sistema les otorga gran precisión y poder permanecer “colgados” en el aire en frente de las flores. Un modo de locomoción que requiere adaptaciones esqueléticas, musculares, fisiológicas y metabólicas muy específicas. Los microvórtices (una vez mas presentes) generados por el aleteo impulsan al ave y le ahorran empleo de energía extra.

Los colores brillantes, iridiscentes de las plumas del colibrí se deben a la refracción de la luz incidente por estructuras de algunas plumas, una matriz de burbujas de aire (25 micras de largo por 1 de ancho). Al igual que cualquier red de difracción o prismas, estas estructuras dividen la luz en sus colores componentes, y sólo ciertas frecuencias se refractan de nuevo al espectador. El color aparente de cualquier parte particular de una pluma depende de la distancia entre los poros microscópicos en su estructura reticular. Los colores resultantes son mucho más vivos e iridiscentes que los de las aves con plumas sólo pigmentadas. Color sin tintes!. Son vitales estos colores pues representan amenazas a los rivales en los combates por el néctar y en el costoso vuelo nupcial.

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Hace 6 millones de años hubo otra evolución en estas singulares aves, los micro-colibríes. Con un peso que ronda los 2 gramos (como una moneda de 1 céntimo de euro) representan un nuevo reto a la biomecánica. Volando más como los insectos, no sufren ataques de otros colibríes e incluso no muestran miedo de otras Amazilias (otra especie) con las que llegan incluso  a compartir flores. El motivo se desconoce, quiza los confundan con coleópteros u otros invertebrados alados. Es el caso del colibrí de Mitchel Calliphlox mitchellii.  A pesar de su minúsculo tamaño, realizan una migración en otoño de mas de 3000 km hasta Florida para luego cruzar el Caribe (800 km del golfo de Méjico) en un vuelo de 20 horas sin paradas. Por ello necesitan un aporte extraordinario de energía y en 3 días doblan su peso convirtiendo los azúcares del néctar en grasas. Si nosotros lo tuviéramos que hacer supondría engordar en ese periodo de tiempo 50 kilos en grasa. Otro reto para la biomedicina en el metabolismo lipídico con múltiples aplicaciones. El vuelo de este milagroso viaje sigue siendo un misterio!. Un reto al límite de lo vital. Todo por el beneficio de ser mensajeros de las plantas.

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En la actualidad poco se ha conseguido biologizar de tanto talento en tan pequeño cuerpo. Hay investigaciones en marcha relativas a la eficiencia en el vuelo; en el extraordinario mecanismo de ahorro energético; en el diseño de la lengua para la extracción de fluidos; en la producción de color; el la medicina,… Tan solo AeroVironment está desarrollando el Vehículo aéreo Nano (NAV) para avanzar en una nueva clase de robots aéreos capaces de funcionar en interiores y al aire libre. El empleo de la biomimesis a una escala extremadamente pequeña, podría proporcionar nuevas capacidades de reconocimiento y vigilancia en los multiples y complejos entornos urbanos. (click imagen para ver un minivideo)

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Filed under Design, Exploración personal, Investigación Biologica, Los Genios del lugar, Recursos

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