Tag Archives: nuevos materiales bioinspirados

El Maestro de las formas

 littleoctolarva de octópodo de David Liittschwager

La sepia, el pulpo y el calamar son los indiscutibles campeones del camuflaje y han ejercido exitosamente su oficio durante los últimos 500 millones de años. Mientras que sus parientes las almejas se quedaron descerebradas, seguras y casi inmóviles, los nautiloides y amonites acorazados comenzaron una osada aventura evolutiva, debido a la presión de los peces, hacia el peligroso mundo de la caza en movimiento, culminando en los vulnerables pero astutos cazadores de cuerpo suave que hoy conocemos. Los cefalópodos (que significa cabeza con patas) son los moluscos más inteligentes, grandes y móviles que presentan unas poderosas y singulares adaptaciones, como sus tentáculos con ventosas que les sirven para explorar, ojos que funcionan como una cámara fotográfica, piel que cambia de forma, color y textura, capacidad de formar nubes de tinta negra para escapar, feroces y picudas mandíbulas, un complejo comportamiento aprendido, y hasta relaciones simbióticas con bacterias bioluminicentes y neurotóxicas. Hay aproximadamente unas 700 especies de cefalópodos  incluyendo las sepias, calamares, pulpos, y el nautilo que viven a lo largo de los mares del mundo. Son considerados como los invertebrados marinos más altamente evolucionados que poseen órganos sensoriales elaborados, grandes cerebros y comportamientos complejos y a menudo son descritos como impresionantes criaturas inteligentes probablemente porque son los primeros invertebrados considerados como «sensibles» y, por lo tanto, el uso de ellos está incluso regulado por una directiva europea. En España nos limitamos a comerlos y sin duda nuestra relación hacia ellos debe cambiar.

evoluc

 evolución de los moluscos de un ancestro común y su filogenia en los cefalópodos (en azul) | anatomía parcial del cerebro de un pulpo

Los pulpos resuelven problemas, aprenden técnicas, curiosean avidamente todo lo que les circunda y llegan a sintetizar un nuevo brazo cuando es cortado. Incluso existe una metodología de enriquecimiento en acuarios para la especie. Nadie sabe con exactitud el número de especies, pero actualmente se conocen mas de 100 pulpos diferentes y mas de 300 del género Octopoda (8 patas). Son animales asombrosos con un cerebro descentralizado! y este punto aislado nos podría conducir a todo un aluvión de ideas para numerosas aplicaciones actuales. En estos invertebrados, el cerebro de halla por todo el cuerpo, desde la cabeza, 3/5 en sus brazos, e incluso la piel con numerosos organos sensoriales incorporados y sensores de luz a modo de millones de cámaras en funcionamiento a tiempo real y en contacto con el entorno que le rodea. El tamaño del cerebro es menor que el de una lagartija pero por el número de neuronas se asemeja mas al de un gato doméstico, hecho sorprendente para un invertebrado emparentado con las almejas o los caracoles. A pesar de su condición de daltónico de modo impecable imitan formas, colores y texturas para pasar inadvertidos y que su supervivencia y comunicación resulten exitosas. Este minivideo os lo muestra así como el que en su momento os mostré desde la sección de videos (nº7) de este mismo blog.

Roger Hanlon, gran experto, nos habla de lo que no sabemos de algunos de los mecanismos de los pulpos (4min.)

Desde siempre no solamente la especie humana, pero muchos otros organismos han necesitado del camuflaje para numerosos propósitos. El mimetismo y la cripsis en nuestra especie ha evolucionado desde algo básico empleando ramas y otros elementos naturales (recordar el vestuario militar) hasta lo que hoy intentamos alcanzar mirando y estudiando algunas especies animales que nos rodean. Tan solo la piel (un solo órgano) de los pulpos (una sola especie) resulta una poderosa herramienta de comunicación, camuflaje… que aún soñamos emular. Hoy nos resulta imposible conocer su funcionamiento completo de lo descrito y por tanto poder imitarla. Las actuales aproximaciones son aún garabatos aunque el camuflaje al que hoy hago mención, denominado activo o adaptativo entendido como el que se adapta, evoluciona rápidamente al entorno que le rodea proporcionando ocultamiento a quien lo ejerce, parece cambiar la percepción. Aún estamos lejos de acércanos a las habilidades del pulpo, pero esto puede cambiar según vemos en un reciente trabajo de las universidades de Houston e Illinois que acaban de desarrollar una hoja flexible y píxelada que detecta luz cambiando incluso los patrones del aspecto externo del blanco al negro y viceversa. Ciertamente lejos aun del pulpo pero sin duda un comienzo…(0:37 sg video) .

octopus

 

algunas características de los cefalópodos con énfasis en la piel

La piel del pulpo como se ilustra en la imagen, resulta ser una malla compleja formada por tres capas de células neurosensitivas pigmentadas que en contracción emiten color mientras que relajadas no lo hacen. Los cromatóforos serían algo así como los pixeles de un Kindle a modo de una tinta de cristal fotónica. El resto de capas pueden reflejar pasivamente la luz ambiental para llegar a igualar el color del entorno. Las posibilidades de innovación que se brindan tras el estudio (no culinario) de los mecanismos y los procesos de una determinada especie animal, como en este caso, son ilimitadas. Es cierto que con el pulpo se requiere de cierta nivel de financiación debido a su sofisticados mecanismos, aunque otras opciones son también posibles.

aplicaciones

algunos diseños bioinspirados en la piel del pulpo

En el ZQJ nº4 recientemente traducido al castellano, la Dra. Tamsin Woolley-Barker nos escribe extensamente de este maestro de las formas con unas fantásticas fotografías. No te lo pierdas.

 octoformasvariedad de formas, colores y tamaños de algunas especies de octopodos (del libro japonés “Cephalopods amazing and beautiful creatures”)

Advertisements

Leave a comment

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

¿Puede un flamenco ahorrarnos costes energéticos?

image

El futuro modelo energético se vislumbra diferente al actual en el que parece lógico que un conjunto de energías diferentes satisfagan la creciente demanda relevando al petróleo que año tras año muestra síntomas de decrecimiento en su extracción. La energía procedente de los océanos es ya una realidad pero que la tecnología actual no ha mostrado un extensivo interés hasta la fecha. Existen algunas excepciones y otras aproximaciones bioinspiradas con ejemplos empresariales brillantes como Biowave o Pax, solo por citar un par. A estos se añaden todo un sinfín de prototipos e ideas aún en fase exploratoria. La energía de las olas del mar podría proporcionar el 107% de la necesaria en España y más del 50% de toda la de Europa según datos independientes realizados para Greenpeace. Ademas cerca del 37% de la población mundial vive a menos de 90 km de la costa con lo que desde el punto de vista comercial tendría tambien sentido además de considerar los riesgos que estás poblaciones van a tener en relación con el cambio climatico.

Esto es lo que debió pensar Rafael Aparicio y su amplio equipo colaborador, entre los que me incluyo, cuando desde su Valencia natal un día sintió curiosidad sobre la peculiar manera de alimentarse, la forma del pico y su funcionalidad del Phoenicopterus ruber, el flamenco rojo, en cuyo pico invirtió mas de 600 resonancias magnéticas para poder entender mejor su complejo funcionamiento. El abordaje biomimetico requiere según palabras de la mismísima J.Benyus de estudios que nos muestren el camino de cómo funcionan los mecanismos biológicos para su aplicabilidad en el campo humano. Una de las características del pico de este ave es que lo emplea como una bomba que mueve grandes volúmenes de agua para alimentarse, desarrollando un impulso bidireccional del agua en sentidos opuestos mediante un único movimiento. Tomografías axiales computerizadas muestran tal función (Digimorph de Texas University) aunque sin poder ver lo que ocurre cuando el agua fluye dentro del pico, aspecto fundamental para su completa comprensión.
image

Los flamencos se alimentan cabeza abajo y mediante un rápido balanceo, permiten que el flujo del agua pase a través del pico donde el agua es bombeada mediante un complejo proceso en el que se ven involucrados ademàs, la gruesa lengua, el paladar, surcos y laminillas que convierten el flujo turbulento a uno laminar. Este comportamiento y morfología es más propio de ballenas o mejillones pero como hemos visto en otros casos, un mismo mecanismo eficiente coevoluciona y se adecua a diferentes organismos según sea su hábitat. El pico mostró por su diseño y funcionamiento ser un verdadero tratado de hidrodinámica.

bill Dibujo de la anatomía de la cabeza del flamenco en posición alimentaria filtradora de Penelope M. Jenkin -Department of Zoology, Bristol University-

A priori, los estudios nos presentaban una eficiente bomba natural que podría tener una bonita analogía en un eficiente rotor. Todos estos análisis abrieron las puertas a posibles futuros diseños más allá de la propia turbina. El funcionamiento de la turbina a priori parece ahorrar céntimos de euro en comparación con la producción actual hecho que promete interés no solo para productor-consumidor sino también en la base de su nula huella de carbono en la generación energética al basarse en el constante movimiento mareomotriz donde además no hay zonas valle como ocurre en la solar.

Este trabajo tiene aplicaciones potenciales en múltiples sectores de movimiento de fluidos, no en vano empresas como Repsol o Sacyr han mostrando interés y el estudio ha recibido varios galardones nacionales (premio Dominguis; innovación Tecnológica Sacyr 2013; Fundacion Biodiversidad del Ministerio de Medio Ambiente español) y recientemente ha sido finalista de la convocatoria Climate-KIC de la UE entre mas de 50 proyectos presentados.

3dImagen de la turbina bioinspirada impresa en 3D (Fabber Lab)

Los resultados preliminares han sido aceptados para publicacion en el próximo Congreso Nacional de Medio Ambiente 2014 CONAMA y aunque falta mucho aun por hacer, la curiosidad de Rafael muestra el camino de como la Naturaleza nos enseña tecnologías aun inexploradas en pro de una producción de energía cercana, limpia, económica e infinita. Los estudios preliminares muestran una mas que interesante viabilidad comercial. Ahora falta que inversores “salgan de la caja” y confíen en el modelo propuesto bioinspirado, completen la parte que hace mas de 4 años se empezó y difundan como un flamenco puede hacernos ahorrar en nuestra factura eléctrica. Mola!.

Leave a comment

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

La Nueva Ciudad Dulce

naturebeeTenemos la ciudad y el campo, lo urbano y lo rural. Desde hace ya algunos años, más de la mitad del planeta vivimos en ciudades y parece que llegaremos al 80% a mitad de siglo. El planeta está tan influido por las ciudades que entramos en una nueva era geológica denominada Antropoceno, dominada por los cambios producidos por la actividad humana a escala planetaria y por ello la llamamos la Era de la Ciudad.

Las nuevas ciudades no pueden contentarse con la mera existencia de parques con bellos árboles, rosaledas y hierba donde tumbarse. La relación con la naturaleza debe ser mas profunda, compleja y convertirse en un verdadero nuevo ecosistema. Sabemos sobradamente que la ciudad depende en gran medida de la naturaleza, los flujos del agua, aire limpio y suelo y sus recursos, pero que estos son también influidos por las ciudades. En las aves sabemos que algunas especies cantan de modo diferente en el bosque que en la ciudad. Pero también los lugares remotos son influidos por la urbe, de donde proceden las enormes cantidades de energía y recursos que demandamos a diario.

image

Bullit Center

La ciudad que funciona como la naturaleza se la denomina biomimetica. Y sonara idílico pero ya hay un interesante edifico, el Bullit Center de Seattle, en Washinton EEUU, donde los diseñadores y arquitectos se han inspirado en el funcionamiento (no en la forma) energético de un bosque o en su gestión del agua. El edificio se limita pasivamente a emplear lo disponible y devolver al medio lo que no requiere. Mas de 360 materiales tóxicos comunes en la construcción, no fueron empleados; casi 600 paneles solares (230.000 kW/h) proporcionan los requerimientos de todo un año, el agua de lluvia se emplea en las duchas o para beber tras filtración UV y el 100% de la madera empleada es certificada (FSC). Los más de 50.000 metros cuadrados funcionan como un verdadero ecosistema proporcionando servicios ecológicos, una huella positiva en lo que ya conocemos como urbanismo biofílico.

Desde una perspectiva más humilde pero ambiciosa a la vez, la iniciativa (Miel de Barrio) (post) pretende el desarrollo de la apicultura urbana imitando lo que desde hace décadas sucede en numerosas ciudades del mundo. Estas metropolis (París, Londres, New York y un centenar mas) son bien conocedoras de la vital importancia de la polinización melifera para nuestra propia seguridad alimentaria, sin duda también del lamentable declive de la especie y seguro de la necesidad de un modelo urbano sostenible.

image

En el siglo XIX París ya legislaba sobre la materia y un apicultor de guerrilla posicionó sus colmenas sobre la Ópera Garnier, reivindicando una ciudad dulce. En otro lado del planeta, jóvenes norte-americanos polinizaban los árboles de los jardines de su ciudad convenciendo a su alcalde a permitir la apicultura en los tejados y con toda una comunidad que crece y crece… Desde 1985 los ayuntamientos madrileños tienen la potestad de permitir la instalación de colmenas en los cascos urbanos (Decreto 35/1985, 8 mayo), pero lo prohiben. Lo simpatico es que desde la sede municipal del Media Lab Prado de Madrid, en cambio se permite el desarrollo de un sano activismo en pro de la actividad prohibida, como yo mismo he comprobado.

beees

 

momentos del taller sobre apicultura urbana en Madrid

Desde siempre ha habido distinciones entre lo urbano y lo rural, pero a medida que la civilización avanza y se hace resiliente, tenemos que ir más allá de esas viejas distinciones. En la Era del Antropoceno tenemos que convertirnos en una verdadera especie proplanetaria. Y con los nuevos edificios cambiar la totalidad del planeta. Una vez alcanzada esa escala, las diferencias entre lo natural y lo que no lo es pasara a la historia… Necesitamos una perspectiva más sostenible con miras señar en el mundo a 100, 500 ó 1000 años. No olvides que son escalas humanas y de generaciones de familias. Si los edificios de las ciudades afectan al planeta entero, es hora de empezar a acturar como un planeta y pensar como Naturaleza y ciudad pueden evolucionar juntas como un todo.

Los políticos pueden aprender 6 lecciones que las abejas nos enseñan en el mundo de la gestión (si pueden entender el inglés más allá del relaxing cup of café con leche…) pues la Naturaleza es mas que un lugar donde escapar de nuestro estrés profesional, representando una fuente de sabiduría profunda que puede mejorar nuestras vidas y las tomas de decisiones (Forbes).

Si quereis una ciudad donde podamos libremente criar y cultivar nuestra propia miel, apoya este documento…y polinicemos colaborativamente como nos enseñan las fabulosas abejas.

1 Comment

Filed under Design, Eventos bioinspiradores, Exploración personal, Investigación Biologica, Los Genios del lugar, Pensamiento sistemico, Recursos

Magia en los dedos del gecko

Captura-de-pantalla-2014-07-16-a-las-13.20.28
Hay cerca de 3.800 especies de lagartos en la Tierra, algunas pequeñas de escasos milímetros hasta el Varano de Komodo de mas de 3 metros. En la prehistoria algunos superaron los 20 metros y su extinción permitió el paso a los mamíferos y con ello a los humanos… Hace millones de años cuando los predadores terrestres ejercieron su presión selectiva sobre las presas, unos pocos organismos lograron escapar abriendo nuevos nichos donde prosperar. Entre ellos aún nos acompañan los geckos, las arañas o los coleopteros que desarrollaron habilidades y mecanismos extraordinarios sobre la adherencia en multitud de superficies. Hoy vamos a ver tan solo 1 de ellos…

Los geckos y otros reptiles como las salamanquesas por ejemplo, pueden permanecer sin esfuerzo alguno aparente sobre rocas lisas o bajo las ramas de cualquier árbol, moviéndose una y otra vez sin pérdida alguna de adherencia. Además sus dedos permaneces limpios sin restos de adhesivos o de partículas. Como es posible?. Hace más de 2.000 años, Aristóteles comentó la habilidad de los geckos en su capacidad de correr de arriba a abajo e incluso cabeza abajo… Todas las diferentes especies han desarrollado este mecanismo aunque con diseños diferentes como vemos en la siguiente imagen.

Captura-de-pantalla-2014-07-16-a-las-12.10.36

Filogenia y evolución de los dedos del gecko (Gamble y col.)

 Hace ya más de 15 años un joven investigador de UC Berkeley, Kellar Autumn, sintió curiosidad hacia esta estrategia y comenzó sus estudios que animaron a otros y que hoy desemboca en varios cientos de trabajos publicados, varios millones de dólares en investigación y más de 100 patentes de productos y servicios. Mucho conseguido por el simple hecho de ser curioso, no crees?, y demasiado para una “simple” pata pegajosa de un bicho repudiado en numerosos lugares…. La biomimesis empieza por la curiosidad y continúa cuestionando hasta lo mas aparentemente evidente para llegar a las innovaciones que son las que proporcionan desarrollo y mejoras en la vida de todos.  Una vez mas el análisis de las estructuras nanometricas tanto de los lagartos como de los insectos revelan una simple pero inesperada solución. Gracias a la evolución convergente estas microestructuras con forma de espátula les permiten tal adherencia. Descubrimos que la geometría es el tema central de un principio de diseño que les puede separar entre comer o ser comido, mediante la subdivisión de unas pequeñas formas bajo sus dedos. Veamos. Cada escama de la parte inferior de los dedos de las patas poseen unas 150.000 setae del grosor de 0,2 micras (mucho más fino que un pelo) cada uno dividido en unos 2000 filamentos microscópicos que acaban en unas placas en forma de plato. Bien irrigados por el sistema venoso, son capaces de encontrar las mas mínimas irregularidades en las superficies, incluido el propio cristal, llegando a crear mas de 1000 millones de puntos potenciales de adherencia.

Gecko-foot estructura y mecanismo de adhesión de un gecko tipo

 La adhesion entre las espátulas y la superficie de contacto se obtiene gracias a las Fuerzas de Van der Waals (post:Salamanquesas y ciclismo) y llega a ser de una magnitud de 100 nanoNewtons (nN). Las setas pueden ser fácil y rápidamente separadas por el animal de la superficie, curvando los dedos hacia fuera en un movimiento que no nos deja indiferentes. Esta acción además, altera el ángulo de incidencia de los millones de espátulas y la superficie, reduciendo las mencionadas F de van der W. permitiendo al animal desplazarse. La confianza en la adherencia de las energías subatómicas desde la física sin la necesidad de química no requiere de compuestos que deban sintetizar para lograr su cometido, beta-queratina en el caso de los herpetos y quitina en los invertebrados, ahorrando síntesis de materia. Una mosca requiere exactamente de 103 ó 104 setas para mantener su peso. Mediante el incremento de pelos o  vellosidades, los organismos de mayor talla pueden escapar mediante este elegante mecanismo estratégico que en la jerarquía estructural de ingeniería nos enseña una lección: la seguridad en confiar en el sumatorio masivo de fuerzas minúsculas para lograr un resultado macroscópico (2+2=5).

fooot

Densidad de setas adherentes y tamaño en diversos organismos

¿Podemos aprender, a partir de estas ingeniosas soluciones que en la Naturaleza llevan funcionando desde hace millones de años?. Claro!. Las múltiples conexiones posibles en nuestras necesidades no hacen necesario un gran ejercicio de imaginación. Empleamos miles de millones de toneladas anualmente en pegamentos!…y casi todos tóxicos y procedentes del petróleo.  Recientemente durante la Jornada de Biomiesis del Ejército (post) se hablo del proyecto Z-Man de DARPA que ya está empleando el ejercito norteamericano y que demuestra la capacidad de soportar mas de 90 kilos de carga en una persona de 50 k mientras escalaba un muro de cristal de 7 metros de altura… o Geckskin en la que un equipo multidisciplinar de la Univ de Massachusetts y viendo la jerarquía de los materiales (tendones, huesos, post) desarrollan un super-adhesivo de propiedades sorprendentes (minivideo1 y 2) en las que pequeños trozos de apenas 40 cm soportaron un peso de 300 k!. Todo sin química dañina (recordar los cov, cop, formaldehídos, …). Pura tecnología disruptiva.

gecko3
Productos reales y potenciales generados a través de los dedos del gecko…

Para finalizar podéis ver un par de vídeos (nº 15 y 16 de este blog) simplemente geniales realizados por R.Full de la UCBerkeley….

Un reto evolutivo similar también se puede encontrar en organismos marinos como en los mejillones por ejemplo, … pero de ellos hablaremos en otro futuro post… pues por hoy y para ser simplemente lo que el estudio de los dedos de un organismo puede proporcionarnos es suficiente … verdad?.

Leave a comment

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

Jerarquía en biomimesis

image sketch que muestra niveles jerárquicos de una estructura que emplea del 100% del material al 2% aligerandola, por Ed van Hinte y Adrian Beukers en wired.co.uk

Los residuos son un grave problema económico, social y ambiental en el presente siglo que en algunos casos, como el del plástico acompañara incluso a quienes aún no han nacido durante mucho mas tiempo, demasiado. La Naturaleza nos enseña que el residuo es el recurso de otro organismo y que de este modo se autoregula. Más del 90% del material vegetal caído (animal también) es finalmente descompuesto por bacterias, insectos, sus larvas, gusanos y hongos, que rompen el material devolviéndolo como nutrientes básicos al suelo y al ecosistema en los que todos se benefician. Pura economía colaborativa. Sin su presencia no podríamos dar ni un paso por un bosque pues el hedor de la materia putrefacta nos lo impediría, ya que se acumularía hasta cantidades impensables. El proceso bacteriano y fungico es fascinante, la materia orgánica se transforma en N, O2, C, H que nutrirán el suelo y al resto de los componentes del sistema. Una pequeña porción  de bosque puede albergar 200 especies diferentes de hongos. Las bacterias, difícil de cuantificar. El escarabajo pelotero, uno de esos componentes, es un rápido y eficaz reciclador que lleva durante largas distancias bolas de estiércol diseñadas por el mismo para nutrir a sus larvas y de paso al suelo que habita mediante microorganismos incluidos en dichas bolas. No dejéis de ver este maravilloso video de como trabajan estos coleópteros.

imagesección de  suelo con organismos descomponedores 

Podría este eficaz proceso ser transferido a escala humana?. Una de las claves, hay muchas, es el empleo de un tipo de material, el biológico, en los procesos industriales ya que los problemas de la química de la descomposición ya han sido resueltos por la Naturaleza. Así parece que lo ha entendido el proyecto ABLE “Del cartón al caviar” que en sus ya 12 años de andadura, continúan sus éxitos. La base es la siguiente: el cartón se recolecta de numerosos negocios y se transforma la celulosa en material para los lechos de las camas de los caballos, donde acumulara heces y pelo. Este material una vez se descarta, se aloja en tanques de producción de lombrices que compostan los restos. Los excedentes de lombrices se emplean como alimento vivo para la producción de esturiones que se genera como carne y algunos ejemplares maduraran hasta producir caviar. Cuantos más niveles se imbrican en el proceso, más gente podrá emplear toda la energía del proceso ampliando los beneficios y la resiliencia del proceso.

image

Del cartón al caviar -close loop system- |creación propia|

Pocos son aún los negocios que siguen estos procesos (Kalundborg, Ecover en Mallorca, cerveceras,…) entre otras cosas porque muchos de nuestros materiales son biológicamente inertes debido a la introducción durante su manufactura de enlaces altamente energéticos desarrollados a elevadas temperaturas. Los materiales biológicos han evolucionado para poder ser reciclados y sus moléculas estabilizadas mediante enlaces que son suficientemente resistentes para su cometido específico así como a una temperatura y función mecánica determinada. Por tanto las proteínas de la mayoría de los animales empiezan a mostrar signos de rotura a 45C salvo aquellos que viven en las fumarolas o chimeneas oceánicas, que soportan muy altas temperaturas. Esto viene a decir que menos energía se requiere para digerir el material en los procesos digestivos y por tanto más energía disponible para otros aspectos como la búsqueda de alimento o la reproducción. Los materiales biológicos así como los procesos y las estructuras, son jerárquicos, es decir que se ensamblan desde un nivel molecular hacia otro mas complejo (post up·down). En estos casos las únicas fuerzas disponibles son las intermoleculares, que comparadas con los métodos industriales son muchos más débiles y de menor rango. Los ingenieros o arquitectos se pueden plantear la pregunta de porque es así y cual es el papel. Pero esa no es la cuestión pues los organismos emplean la jerarquía como única via posible para alcanzar estructuras más complejas de un modo intrínseco. Por ejemplo la rigidez o la fortaleza nada tiene que ver con el tamaño de sus componentes individualizados, si no mas bien en las cantidades y en las interacciones entre las fibras o los cristales que lo componen. En cambio en la resistencia a la fractura, especialmente en un material rígido, depende de modo relevante en la forma y el tamaño en cuyo caso las relaciones jerárquicas son significativas. Así areas o capas más blandas que el resto pueden afectar en gran medida al fallo de sus propiedades alargando  en el tiempo o evitando posibles futuras fracturas. Esto lo ha estudiado de modo sobresaliente el Dr Claus Matteck y lo muestra por ejemplo en su publicación Thinking Tools After Nature de fácil comprensión.

la foto

algunas imágenes de triángulos de tensión analizados en la Naturaleza por C.Matteck 

Algunas especies de moluscos bivalvos como Haliotis spp.pueden construir sus conchas protectoras en agua de mar, a bajas temperaturas mediante materiales locales abundantes. Estas conchas llegan a ser 3.000 veces más fuertes que sus componentes que a su vez son 200% más fuertes que nuestros materiales cerámicos más duros de alta tecnología. Estos maestros constructores depositan capas elásticas de material orgánico proteíco entre el carbonato de calcio inorgánico rígido tipo “ladrillo y mortero” a una escala nanometrica que le proporciona una resistencia extraordinarias. Esto sin duda marca un cambio de rumbo en la ingeniería, la arquitectura, o el propio diseño así como en la fabricación de nuevos materiales ya que en un futuro las condiciones ambientales marcarán las decisiones y estos se adaptarán, responderán e incluso evolucionarán en función de un ambiente cambiante, en una mezcla de tecnología, física y biología. Pero esta es una proyección humana. En la naturaleza, no hay “arriba” o “abajo”, y no hay jerarquías. Sólo hay redes que anidan dentro de otras redes. Podeis profundizar mas en la materia una vez más con Tom McGeag que nos ilustra en su reciente artículo sobre las estructuras jerárquicas en la arquitectura, los materiales, la medicina y por supuesto el diseño.

Leave a comment

Filed under Design, Eventos bioinspiradores, Exploración personal, Investigación Biologica, Los Genios del lugar, Materiales, Metodologia en biomimesis, Pensamiento sistemico, Recursos

El bosque como sistema

tree

88x31

Visión tradicional y biomimética en torno a la Naturaleza. Manuel Quirós

Los árboles, figuras que buscan la luz del sol forman bosques, pilares de la Vida en la Tierra que una vez hace mas de 200.000 años nos acogieron antes de evolucionar hacia el bipedalismo. Liberan oxígeno y capturan CO2 en silencio y súper eficazmente, son verdaderos guardianes de la biodiversidad albergando mas un tercio de los organismos. Fabrican aire puro, generan energia solar, hacen tierra nueva y viva y la mantienen para que el aire y el agua no la disgreguen. Hacen manar manantiales, arroyos y ríos, respiran la niebla, atrayendo al agua del cielo para que se pose suavemente en sus copas y ofrecen sus frutos sin preocuparse de quién los recogerá. Los árboles son nuestro verdadero hogar y realizan servicios vitales para la vida en la Tierra. Las aves tienen un rol fundamental funcionando como sus alas, ayudando a sembrar semillas lejos de sus troncos, creando nuevos paisajes como hace el arrendajo y otras muchas aves frugívoras. Algunos insectos polinizadores también aseguran su descendencia fecundando las flores para que críen semillas abundantes, sanas y carnosas mediante frutos dulces y jugosos para alimentar a los pájaros, para que éstos siembren, para que el bosque recomience. La intima relación con el micelio fúngico y las raíces de los árboles con la trasferencia mágica de nutrientes, agua, vitaminas es global pues cada árbol posee una red y cada bosque la suya, por lo que hace crecer al organismo mas grande del planeta. La coexistencia evolutiva o coevolución, entre las flores y las especies polinizadoras fue una estrategia muy reciente, apenas posterior a la aparición de las aves, pues la competencia por dominar la tierra firme continua hoy en la actualidad. Continuando con los colaboradores de los bosques, los roedores aclaran las siembras demasiado espesas, alejando bellotas y frutos del árbol madre para que puedan germinar.  Algunos carnívoros como el lobo tienen una importante responsabilidad pues funcionan como sus patas controlando a roedores, ciervos y otros herviboros para que no acaben con todos los nuevos brotes y los retoños, modificando el paisaje incluido el cauce de los ríos… No dejes de ver este maravilloso mini video de 4 minutos. Gracias a esta correlación multiorgánica, los bosques representan los ecosistemas terrestres mas extensos cubriendo mas del 30% del planeta.

snow-tree-645x1708

Sequoia y algunas de las especies dependientes. fotos National Geographic. Web de Muir que ilustra la complejidad de las relaciones entre organismos vivos -cada extremo representa una especie-.

La visión biomimética sobre aprender de la Naturaleza y no tan solo sobre ella, abre unas perspectivas nuevas y profundas. Hemos de asumir que como especie no nos estamos ajustando a las leyes naturales y nos alejamos de ese ancestral proverbio indio “la Tierra no es nuestra, se la tomamos prestada de nuestros hijos…”. Un árbol pues ya no es solo madera, útil para una industria, un recurso alimenticio o farmaceutico. Los servicios de los bosques mas allá de su utilidad antropocéntrica, son numerosos y valiosísimos pues entre otras muchas razones, no tenemos sustitutos viables. La tecnología, creerme, está muy lejos de ser una posible sustituta de la Naturaleza. Pero como estamos anestesiados, entumecidos y maravillados por la tecnología, creemos, estamos convencidos de que no pasa nada. Hemos de reconectarnos al mundo natural, al que pertenecemos.

Os invito a esta pequeña presentación que impartí a diseñadores en un intento de que ampliaran la mirada clásica, algo mas poética e intrínseca sobre los valores de los bosques.

Hemos olvidado porque amamos a los arboles aunque algunos los abrazamos, y es que en un cierto momento de la evolución, decidimos bajar de ellos en busca de mas y nuevas oportunidades de éxito en la Tierra. Pero ese antiguo recuerdo homínido, permanece en nosotros como especie animal, en nuestra memoria antigua, lo que conocemos como biofilia (ver post). Lo que ocurre es que lo hemos olvidado. Hace cuanto no caminas descalzo sobre una superficie no tocada o diseñada por el Hombre?… Cada día desde hace años aparecen recursos para aprender e ir entendiendo la necesidad de esa re-conexión con la Naturaleza, como El bosque habitado de Radio 3 de RNE que no os dejará indiferentes, aquí podeis acceder a los podcasts. Una vez mas la radio televisión pública en el lugar que se merece. O 22 razones por las que los árboles en las ciudades nos resultan imprescindibles, aunque seguro que se olvidan una cuantas mas… El estudio de arquitectura HOK ha publicado un interesante informe sobre los biomas y su bioinspiración hacia el mundo de la arquitectura, aunque me quedo con el trabajo de Claus Matteck Thinking Tools after Nature, ideal para el pensamiento ingeniería bioinspirado. En otro orden cultural, imprescindible el trabajo de Thomas Pakenham, Arboles excepcionales del mundo  en el que contemplaréis bellísimas imágenes de majestusos ejemplares longevos resilientes… pero de esto hablaremos en otra ocasión….

arboles-ciudades-infografia

imagen de concienciaeco.com

No os perdáis este minivideo inspirador del ciclo anual de un bosque…mágico, cíclico, eterno…

Es viernes por la noche…debería estar con una cerveza fresca en vez de tecleando, pero la llamada natural es fuertemente adictiva…

1 Comment

Filed under Eventos bioinspiradores, Exploración personal, Investigación Biologica, Los Genios del lugar, Materiales, Pensamiento sistemico, Plantas, Recursos

Polinización humana cruzada

Captura de pantalla 2014-02-28 a las 11.30.24

Castas de trabajador, reina y zángano de Apis mellifera. Fotos: alexanderwild.com

Las abejas son los polinizadores más importantes de nuestras frutas, verduras y flores así como de cultivos como la alfalfa que alimentan a los animales de granja. Más de un tercio de la producción agrícola del mundo depende de ellas. Lo divertido es que las abejas no lo hacen con esa intención sino simplemente porque tienen que comer obteniendo así la proteína que necesitan del polen y los carbohidratos del néctar. En ese proceso se mueven entre las flores ejecutando la valiosa polinización. En algunas partes del mundo donde no hay abejas, o donde las variedades de plantas no les son atractivas, ya se paga a personas para polinizar a mano de flor en flor con un pincel. Esto va a ser cada vez más frecuente, como la de emplear un vibrador para las flores del tomate, acción que realizan naturalmente los abejorros, sometiendo ahora a ultrasonidos para liberar el polen.

8y9

natural y artificial. foto alexanderwild.com y en China

Tenemos descritas más de 20.000 especies de abejas en el mundo. La mayoría de ellas pasan parte de su ciclo vital solas, escondidas en el suelo o en un tallo hueco y muy pocas han evolucionado hacia un comportamiento eusocial, como las meliferas. Al igual que otros insectos como las hormigas o las termitas, las abejas son consideradas como un gran superorganísmo compuesto de hasta 50.000 individuos. Esta sociedad tiene un control descentralizado (ver post relacionado), nadie está al mando pero tienen claras las decisiones colectivas o la asignación del trabajo. Por ejemplo, las abejas muestran un servicio sanitario social. Algunas son capaces de localizar y eliminar de la colonia a individuos enfermos para mantenerla saludable; y sabemos que la recolección de ciertas resinas que llamamos propóleos funcionan como un desinfectante y antibiótico natural eliminando bacterias, hongos y otros gérmenes reforzando la salud y la inmunidad de la colonia. Estas extraordinarias defensas naturales las llevan empleando desde hace más de 50 millones de años.

Captura de pantalla 2014-02-14 a las 13.10.31

Desde hace apenas unos ocho años sabemos que las colonias de abejas estan muriendo en masa, primero en EE.UU. y luego a escala global. Varios son los motivos: enormes extensiones de monocultivos, inexistencia de cultivos de cobertura, tipo trébol y alfalfa (fertilizantes naturales que fijan el nitrógeno en el suelo y de alto valor nutritivo para las abejas), empleo masivo de fertilizantes sintéticos, de herbicidas (mucha de esta malezas son plantas con flores que las abejas necesitan para su supervivencia), plaguicidas, biocidas, fungicidas, pues la práctica de los monocultivos brindan una verdadera fiesta a las plagas. ¿Cuánto tiempo necesitamos para relacionar este asunto global con las consecuencias que tiene hacia nosotros humanos?. Una de estas clases de insecticidas, los neonicotinoides, está en los titulares de todo el mundo en este momento, la UE los ha prohibido… dos años!. Puedes leer este potente artículo de como los lobbies químicos defienden sus mentiras e intereses y este otro informe sobre el nombre y apellidos de los productos mortales empleados aún en la actualidad.

Captura de pantalla 2014-02-14 a las 13.10.47

Paradójicamente en estos años vemos un aumento del 300% en la producción de cultivos que requieren polinización de la abejas. Además de todo ello, las abejas tienen sus propias enfermedades y parásitos. El principal es Varroa destructor, el nombre lo dice todogran chupasangre que afecta su sistema inmunológico inoculándoles además virus. Veamoslo con perspectiva sistemica: por un lado el parásito le chupa la sangre, le inocula virus debilitando su sistema inmune, viviendo en un desierto de alimentos en el que ha de viajar largas distancias para acceder a flores que están regadas con neurotoxinas, no permitiéndole encontrar fácilmente el camino de vuelta a la colmena. Esto es pensamiento sistémico y en torno a la complejidad que no solo esta afectando a las abejas melíferas sino también a abejorros polinizadores, mariposas, aves y otros animales salvajes y a nosotros también vía agricultura intensiva. Por otro lado se da la paradoja de una solicitud para incluir a las abejas como patrimonio de la humanidad. Hay muchos vídeos en la Red que revelan la problemática; este es uno corto y definitivo, avalado por varias universidades…

bee2

fotos: pollinis.org

Entonces, ¿qué vamos a hacer con este desastre que hemos creado?. Cada uno de nosotros puede ayudar a las abejas de dos maneras muy directas y fáciles. Por un lado plantar flores beneficiosas para las abejas y por otro no emplear pesticidas a esas flores que son el alimento de las abejas. A través de Internet podemos encontrar las flores nativas de nuestra zona y plantarlas. Desde una sencilla maceta en la puerta de casa, en el jardín, en el césped, en los bulevares, en jardines públicos, en los espacios comunitarios, en los prados…  Necesitamos una hermosa diversidad de flores que florezcan durante toda la temportada de crecimiento, desde la primavera hasta el otoño. Necesitamos caminos sembrados de flores para nuestras abejas, pero también para las mariposas, para los pájaros migratorios y otros animales salvajes. Y tenemos que pensar cuidadosamente sobre volver a tender cultivos de cobertura para nutrir el suelo y así nutrir a las abejas. Y tenemos que diversificar nuestras granjas. Tenemos que plantar bordes y cercos de flores para interrumpir el desierto agroalimentario y comenzar a corregir el sistema alimenticio disfuncional que hemos creado. Tal vez parezca una muy pequeña contramedida para un grave y enorme problema, pero si las abejas tienen acceso a buena nutrición, nosotros también tendremos buenos y sanos alimentos gracias a sus servicios de polinización. Y cuando las abejas esten sanas y fuertes serán ellas solas capaces entonces de utilizar sus propias defensas naturales, su sistema de salud, en el que han confiado durante millones de años. Así que la realidad posible y viable de ayudar a las abejas de esta manera, es que cada uno de nosotros se comporte un poco más como una sociedad de abejas, una sociedad de insectos, donde cada una de nuestras acciones individuales pueda contribuir a una solución magnífica, una propiedad emergente, que es mucho mayor que la simple suma de nuestras acciones individuales. Como si de una polinización se tratara. De lo local a lo global además.

Ahora, mientras lees este post, se están llevando acciones para que ciudades como Madrid o Barcelona sea permitido la producción urbana de miel en nuestros tejados e incluso su monitorizacion!. Esta prohibido. Algo que llevan haciendo más de 30 años, Londres, ParísBerlín, o Atlanta, solo por citar unos pocos ejemplos. Lo lograremos?.

Captura de pantalla 2014-02-28 a las 11.28.57

Fotos: alexanderwild.com

Si quieres saber mas sobre el declive de las abejas, ve este este video del National Geographic (es castellano).

Post basado y modificado de este video de Marla Spivak: Why bees are disapearing? en TED Talks.

Leave a comment

Filed under Eventos bioinspiradores, Exploración personal, Investigación Biologica, Los Genios del lugar, Pensamiento sistemico, Plantas, Recursos