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Naturaleza, maestra de seguridad en vuelo
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Adolfo Marroquín Santoña | 25-02-2016 | 18:40

En la naturaleza, uno de los métodos utilizados por los murciélagos, así como por los delfines, los cachalotes y otros animales para orientarse, detectar obstáculos o localizar presas, es la utilización de ondas acústicas. Producen sonidos de distintas frecuencias, que son emitidos en todas direcciones, y cuando las ondas de sonido emitidas chocan con un objeto, rebotan y producen un sonido de vuelta (eco de retorno) que permite al animal conocer las características del objeto (tamaño, forma, distancia, posición, estado de reposo o movimiento, etc.). Este método recibe el nombre de ecolocalización, es decir localización por el eco.

La idea ha sido copiada por los humanos, concretamente por una pequeña empresa de Inglaterra, que creó el Ultra Bastón, que incorpora un “sónar” para ayuda a las personas de visión reducida, basándose en el procedimiento usado por los murciélagos para prevenir las colisiones al volar en la oscuridad.

La caña del bastón envía ondas sónicas por delante de la persona que lo maneja, recogiendo los ecos de retorno generados por los objetos próximos situados en la dirección y sentido del avance, proporcionando una advertencia táctil de los obstáculos, a través de un sensor-avisador integrado en la empuñadura del bastón.

El fundamento del radar, copiado por el hombre a partir del sonar de los animales, consiste en cambiar el sonido a emitir y recibir su eco, por una señal electromagnética de muy alta frecuencia, que viaja hasta encontrar un obstáculo, produciendo en él un eco que regresa hacia la antena emisora. Ambas señales, la emitida y la de retorno, viajan a la velocidad de la luz, de forma que todo el proceso tiene lugar en fracciones de segundo.

Este “radar copiado por los humanos” nació operativamente muy poco antes de la segunda guerra mundial, pero la idea había sido muy anterior, de hecho H.M.Maxim publicó ya en 1912, en la revista Scientific American, la idea de que, al igual que los murciélagos evitaban los obstáculos gracias a un procedimiento de eco, debía ser posible diseñar y construir un sistema artificial para detectar icebergs en el mar.

En aquellos primeros proyectos sobre el tema, subyacía la idea de resolver el problema que se planteaba, mediante la observación y estudio de lo que hacían las criaturas de la naturaleza, para tratar de imitar sus soluciones. Este enfoque de la búsqueda de soluciones es el fundamento de una vieja/nueva ciencia, conocida como la biomimética.

De bios”, que significa vida, y mimesis”, que significa imitar, la biomimética es una disciplina que estudia las mejores “ideas” de la naturaleza, utilizando sus diseños y procesos para resolver los problemas que se nos presentan a los humanos.

La idea fundamental es que la naturaleza, imaginativa por necesidad, ha resuelto ya muchos de los problemas con los que nosotros nos vamos encontrando. Animales, plantas, microbios, etc., resultan a veces ser consumados ingenieros, entre los que, tras millones de años de I+D+i por su parte, los fracasados pasaron a ser fósiles, y los triunfadores sobrevivieron.

Pero volvamos a los murciélagos y su sonar/radar natural. El primer artículo científico sobre el particular está datado en 1793, siendo su autor L.Spallanzani, profesor de la universidad de Padua, que estaba intrigado al observar cómo los murciélagos realizaban sus vuelos nocturnos con total seguridad, volando frecuentemente en formaciones de cientos o miles de individuos, sin colisionar ni entre sí, ni con ninguno de los obstáculos de su entorno. Tras un largo período de observaciones, llegó a la conclusión de que estos quirópteros, conocidos comúnmente como murciélagos, disponían de algún sentido, desconocido para nosotros.

Compartió sus dudas y experiencias con científicos de su época, llegando a la conclusión de que el secreto de la seguridad en el vuelo de los murciélagos estaba basado en sus oídos, en los que el animal recogía los ecos de los sonidos que emitía.

Inicialmente, en el siglo XVIII, se consideró una idea ridícula aquello de “ver por las orejas”, y esta postura negacionista se mantuvo durante más de cien años, lo que retrasó notablemente el descubrimiento del “radar sonoro”, es decir del sonar, que posteriormente prestó gran ayuda en la seguridad, sobre todo en la navegación marítima.

Hubo que esperar hasta la primera mitad del siglo XX, en la que se idearon y construyeron equipos emisores y receptores de ultrasonidos, que funcionaron de acuerdo con lo previsto y que fueron perfeccionándose hasta convertirse en una herramienta esencial en la seguridad naval, a la que siguió el radar, esencial en la seguridad aérea, al cambiar las ondas sónicas por las electromagnéticas.

El hecho de que muchos de los avances nacieran de la observación del vuelo de los murciélagos no significa que estos sean los únicos animales en utilizar este procedimiento; simplemente se debe a que no se observaron las conductas de otros animales que, una vez estudiados, nos han mostrado que hay bastantes más que utilizan el procedimiento del eco, para localizar a sus presas y atacarlas.

Un caso digno de estudio es el de las langostas, que viajan en enjambres de proporciones descomunales, formados por millones de individuos, en vuelos aparentemente caóticos, pero que sin embargo no chocan entre sí. Parece que la explicación en este caso está en que sus cerebros están organizados “especialmente” para evitar accidentes. Cada ejemplar analiza su propia trayectoria y las de los demás ejemplares de su entorno, procesando toda esa información tan rápidamente, que antes de que ocurran accidentes, le da tiempo a responder con la maniobra adecuada para evitar la colisión.

Pero, en relación con todos estos temas, aún nos quedan muchas lecciones que aprender de la naturaleza, por ejemplo, cuando un insecto percibe las ondas que emite el murciélago que pretende darle caza, o cuando un avión de combate reconoce las ondas del radar de un avión enemigo que quiere atacarle, en ambos casos, el insecto o el piloto del avión que van a ser atacados, se convierten en presas, y su primer objetivo será escapar del ataque.

Fijémonos en lo que hace un simple moscardón al “notar” que un murciélago le ha detectado; el detector de escucha del moscardón se compone de sólo dos células sensitivas y de dos fibras nerviosas asociadas, que son como tímpanos en miniatura.

Las dos fibras nerviosas tienen distinta sensibilidad, una avisa de la presencia del murciélago emisor de la señal de captura, cuando está a bastante distancia (decenas de metros), de forma que el moscardón intenta alejarse moviendo sus alas, pero si eso no le funciona, la segunda fibra le avisa del ataque inmediato.

Entonces el insecto reacciona, dependiendo de que el murciélago atacante esté por encima o por debajo de él; si el murciélago está por encima, entonces el insecto se lanza en picado hacia el suelo, dificultando así su captura, pero si el murciélago vuela por debajo de él, la técnica de escape es cambiar repetida y bruscamente de dirección, para librarse del ataque.

Y finalmente, si esta solución también le falla y el murciélago está muy próximo, entonces el moscardón emite una serie de impulsos breves de sonido de muy alta frecuencia, que perturban el sistema de detección del murciélago.

Así pues, la naturaleza, en este caso el murciélago, nos ha dado la idea de cómo detectar al enemigo mediante la combinación radar-eco. Y también la naturaleza, en este caso el moscardón, nos brinda ideas para eludir el ataque.

Y estos no son más que unos de los muchísimos ejemplos de lo que la naturaleza pone a nuestro alcance, para ayudarnos a resolver nuestros problemas. RESPETÉMOSLA Y APRENDAMOS DE ELLA.

Adolfo Marroquín Santoña

 

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Adolfo Marroquín, Doctor en Física, Geofísico, Ingeniero Técnico Industrial, Meteorólogo, Climatólogo, y desde 1965 huésped de Extremadura, una tierra magnífica, cuna y hogar de gente fantástica, donde he enseñado y he aprendido muchas cosas, he publicado numerosos artículos, impartido conferencias y dado clases a alumnos de todo tipo y nivel, desde el bachillerato hasta el doctorado. Desde este blog, trataré de contar curiosidades científicas, sobre el clima y sus cambios, la naturaleza, el medio ambiente, etc., de la forma más fácil y clara que me sea posible.