Cada amanecer en Las Cruces, Costa Rica, El equipo de campo de River Ingersoll se internó en la jungla para dar los toques finales a redes casi invisibles. Un estudiante de posgrado en el laboratorio de David Lentink, profesor asistente de ingeniería mecánica en la Universidad de Stanford, Ingersoll necesitaba estas delicadas redes para atrapar, estudie y suelte los abundantes colibríes y murciélagos de la región, los únicos dos vertebrados con la capacidad de flotar en su lugar.

"Estamos muy interesados ​​en cómo evolucionó el vuelo estacionario, "dijo Ingersoll." Los murciélagos néctar beben de las flores como lo hacen los colibríes, así que queremos ver si hay similitudes o diferencias entre estos dos taxones diferentes ".

Las redes de Ingersoll funcionaron y terminó examinando más de 100 colibríes y murciélagos individuales, que abarca 17 especies de colibríes y tres de murciélagos, durante su estudio de campo, cuyos resultados el grupo publicó en Avances de la ciencia .

Mediante una combinación de metraje de cámara de alta velocidad y mediciones de fuerza aerodinámica, él y sus colegas investigadores descubrieron que los colibríes y los murciélagos revolotean de formas muy diferentes. Sin embargo, también encontraron que el vuelo de los murciélagos néctar comparte algunas similitudes con el vuelo de los colibríes, que los murciélagos frugívoros no comparten. Esto sugiere que desarrollaron un método diferente para flotar en comparación con otros murciélagos para beber néctar.

Además de aprender más sobre murciélagos y colibríes, Lentink y otros pueden aplicar lo que aprendieron a problemas de ingeniería, como diseñar robots voladores. Los ingenieros ya han creado robots inspirados en colibríes y murciélagos, pero no han sabido cuál de las contrapartes naturales de estos robots flotan con mayor eficacia.

Mirando cada pluma

Es simple imaginar cómo un animal volador se sostiene aleteando hacia abajo, pero para evitar un balanceo exagerado hacia arriba y hacia abajo, Los animales suspendidos deben mantener este soporte mientras aletean hacia arriba también. Los colibríes y los murciélagos logran esta hazaña girando sus alas hacia atrás en el movimiento ascendente, empujando continuamente el aire hacia abajo para mantenerlos constantemente en el aire.

"Si miras entre los vertebrados, hay dos que pueden flotar de forma sostenida, "dijo Lentink." Esos son colibríes y murciélagos néctar. Y encontrarás ambos en el neotrópico, como Costa Rica ".

Para estudiar estos temas, Ingersoll colaboró ​​con un proyecto de anillamiento de aves de larga data dirigido por ecologistas de Stanford en Las Cruces. Tomando prestados pájaros y murciélagos de su proyecto, colocó a cada animal en una cámara de vuelo equipada con sensores de fuerza aerodinámica en la parte superior e inferior de la cámara, equipo desarrollado por el laboratorio de Lentink para medir cambios extremadamente pequeños en la fuerza vertical en 10, 000 veces por segundo. Estas placas son tan sensibles que capturaron las fuerzas verticales producidas por cada giro y aleteo de los colibríes que pesaban tan solo 2,4 gramos.

Al sincronizar esas mediciones de fuerza con varias cámaras de alta velocidad que graban a 2, 000 cuadros por segundo, los investigadores pudieron aislar cualquier momento de los vuelos de sus sujetos para ver cómo la sustentación que estaban generando se relacionaba con la forma de sus alas.

"Me sentaba y esperaba a que el colibrí se alimentara de la flor. Una vez que se alimentaba, Activaría las cámaras y las mediciones de fuerza y ​​obtendríamos cuatro segundos de imágenes del colibrí aleteando la flor, "dijo Ingersoll.

Después de su breve paso por la cámara de vuelo, Ingersoll devolvió las aves y los murciélagos al lugar donde fueron capturados y los liberó. Todo el proceso tomó entre una y tres horas.

Diferentes formas de flotar

Los investigadores encontraron que los murciélagos y los colibríes ejercían una cantidad similar de energía en relación con su peso durante estos vuelos, pero que los colibríes, los murciélagos frugívoros y los murciélagos néctar revoloteaban de formas muy diferentes. Los colibríes revoloteaban de una manera más aerodinámicamente eficiente que los murciélagos:los colibríes generaban más sustentación en relación con la resistencia. Al comparar las formas de las alas, los investigadores encontraron que esta eficiencia se debe probablemente a que los colibríes invierten sus alas con mayor facilidad. Aunque los murciélagos lucharon por girar sus alas, ejercieron una cantidad comparable de energía porque tienen alas más grandes y golpes más grandes.

Los investigadores se sorprendieron al descubrir que los murciélagos néctar, que se acercan sigilosamente a las flores como colibríes, generaba más fuerza hacia arriba cuando las alas se elevaban que los murciélagos frugívoros. Mirando la forma de sus alas Los investigadores encontraron que los murciélagos néctar pueden torcer sus alas mucho más que los murciélagos frugívoros en el movimiento ascendente. Entonces, la forma flotante de los murciélagos néctar es como una mezcla de murciélagos frugívoros y colibríes flotando.

Los investigadores planean aprovechar estos hallazgos como parte de su trabajo sobre robots y drones aleteadores, pero Lentink también ve potencial para más trabajo más allá del laboratorio.

"Cuando Rivers propuso hacer este estudio en Costa Rica, un estudio de campo era algo que nunca había esperado. Ahora, realmente me inspiró, ", dijo Lentink." Hay alrededor de 10, 000 especies de aves y la mayoría de ellas nunca han sido estudiadas. Parece un estudio demasiado grande para emprender, pero eso es con lo que sueño ".