El trabajo podría ayudar a los investigadores a mejorar los algoritmos de control robótico y las prótesis para humanos, y también proporciona información sobre cómo evolucionaron los murciélagos para maniobrar tan bien en el aire. Más allá de esto, los hallazgos ofrecen una nueva apreciación de cuán especializadas son las patas y alas de los murciélagos y cómo funcionan en conjunto para permitir esta estrategia de aterrizaje única.
La investigación se publica en el Journal of the Royal Society Interface.
"Aterrizar es un problema realmente difícil en general, especialmente cuando un animal tiene alas en lugar de patas, pero los murciélagos han desarrollado una forma realmente elegante de manejarlo", dijo Kenneth Breuer, profesor asistente de ingeniería y coautor correspondiente del artículo.
El aterrizaje es particularmente complicado para los murciélagos porque su vuelo es muy maniobrable. Pueden realizar giros cerrados y aceleraciones rápidas, pero para realizar tales movimientos, deben almacenar mucha energía mientras vuelan, generalmente en forma de energía cinética. Al aterrizar, tienen que disipar rápidamente esa energía de alguna manera, todo mientras aterrizan lo suficientemente suavemente como para evitar lesiones.
"Si un murciélago llega a aterrizar con mucha energía y no tiene forma de perderla, podría aplastarse", dijo Breuer.
Para observar a los murciélagos realizando sus aterrizajes en condiciones de laboratorio, el equipo construyó una arena de vuelo personalizada. La arena es un recinto de unos 2,5 metros de largo, con paredes, suelo y techo revestidos con cámaras de captura de movimiento. Cuando un murciélago ingresa a la arena, las cámaras capturan sus movimientos, proporcionando datos que el equipo utiliza para calcular la orientación del cuerpo del animal, los ángulos de las alas y las articulaciones, y las velocidades lineales y angulares en diferentes momentos.
El equipo trabajó con dos grandes murciélagos marrones, Eptesicus fuscus. Los murciélagos marrones son bastante comunes en América del Norte y Europa, cazan insectos y se posan en cuevas, edificios y árboles. Los investigadores entrenaron a los murciélagos para que ingresaran a la arena de vuelo y aterrizaran en una plataforma de aterrizaje equipada con un sensor de fuerza que medía la fuerza de impacto de los aterrizajes.
Los resultados muestran que los murciélagos hacen contacto con el suelo con sus tobillos y que disipan su energía de vuelo absorbiendo la fuerza de aterrizaje en las articulaciones de sus piernas y desacelerando sus aletas. En realidad, las alas nunca hacen contacto con el suelo.
"Sus alas son tan delicadas y delgadas que hacer contacto probablemente las dañaría", dijo Breuer.
En cambio, los murciélagos usan sus alas para frenar su caída antes de aterrizar y controlar la orientación de sus cuerpos. Una vez que sus tobillos tocan el suelo, los murciélagos absorben la energía restante doblando las piernas.
Los hallazgos ayudan a explicar por qué las patas y alas de los murciélagos son tan diferentes de las de otros mamíferos. Sus piernas, con espinillas largas y pies cortos, son adecuadas para absorber golpes y carecen de características como garras que puedan obstaculizar la ejecución de su maniobra de aterrizaje. Sus alas, por otro lado, son increíblemente delgadas, con masa muscular y densidad ósea reducidas, lo que reduce su peso pero también las hace más susceptibles a sufrir daños. Para compensar esta fragilidad, los murciélagos han evolucionado para evitar el contacto con el suelo con sus alas absorbiendo de manera experta las fuerzas de impacto con sus patas.
Los investigadores creen que la descripción detallada de los aterrizajes de murciélagos es una buena base para trabajos futuros destinados a mejorar los algoritmos de control robótico para vehículos y prótesis de aterrizaje. Comprender la mecánica del aterrizaje de los murciélagos también podría ayudar a los investigadores a comprender cómo los murciélagos realizan otros comportamientos, como colgarse boca abajo de paredes o árboles.
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