Caminando por el campus de Caltech, ingeniero de investigación Chris Roh (MS '13, Doctor. '17) vio una abeja atrapada en el agua de Millikan Pond. Aunque era una vista bastante común, llevó a Roh y a su consejero, Mory Gharib (Ph.D. '83), a un descubrimiento sobre la forma potencialmente única en que las abejas navegan por la interfaz entre el agua y el aire.

Roh espió a la abeja durante los años de sequía de California, cuando la fuente del estanque se apagó y el agua estaba quieta. El incidente ocurrió alrededor del mediodía, por lo que el sol de arriba proyecta las sombras de la abeja y, más importante, las olas batidas por los esfuerzos de las abejas, directamente en el fondo de la piscina.

Mientras la abeja luchaba por llegar al borde del estanque, Roh notó que las sombras en el fondo de la piscina mostraban la amplitud de las ondas generadas por las alas de la abeja. así como el patrón de interferencia creado cuando las ondas de cada ala individual chocaban entre sí.

"Estaba muy emocionado de ver este comportamiento, así que traje la abeja al laboratorio para verla más de cerca. "Dice Roh.

Trabajando con Gharib, Hans W. Liepmann, profesor de Aeronáutica e Ingeniería Bioinspirada de Caltech, Roh recreó las condiciones de Millikan Pond. Colocaron agua en una sartén, permitió que se quedara perfectamente quieto, y luego poner abejas, uno a la vez, en el agua. Mientras cada abeja aleteaba en el agua, la luz filtrada apuntaba directamente hacia ella, para crear sombras en el fondo de la sartén. Roh y Gharib estudiaron 33 abejas individualmente durante unos minutos a la vez, sacándolos con cuidado después de unos minutos para que se recuperen de sus esfuerzos de natación.

Un artículo que describe lo que encontraron fue publicado en el procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias el 18 de noviembre.

Cuando una abeja aterriza en el agua, el agua se pega a sus alas, robándole la capacidad de volar. Sin embargo, esa pegajosidad permite que la abeja arrastre agua, creando ondas que lo impulsan hacia adelante. En el laboratorio, Roh y Gharib notaron que el patrón de onda generado es simétrico de izquierda a derecha. Un fuerte, Se genera una onda de gran amplitud con un patrón de interferencia en el agua en la parte trasera de la abeja. mientras que la superficie frente a la abeja carece de la gran ola e interferencia. Esta asimetría impulsa a las abejas hacia adelante con la más mínima fuerza, alrededor de 20 millonésimas de Newton. (Para referencia, una manzana de tamaño mediano sostenida en su mano ejerce aproximadamente un Newton de fuerza en su palma debido a la gravedad).

"El movimiento de las alas de la abeja crea una onda que su cuerpo puede hacer avanzar, "Dice Gharib." Se hidroala, o surfea, hacia la seguridad ".

El video en cámara lenta reveló la fuente de la asimetría que podría salvar vidas:en lugar de simplemente aletear hacia arriba y hacia abajo en el agua, las alas de la abeja se inclinan, o curva hacia abajo, al empujar el agua hacia abajo y supinar (curva hacia arriba) al tirar hacia arriba, Fuera del agua. El movimiento de tracción proporciona empuje, mientras que el movimiento de empuje es un movimiento de recuperación.

Además, los batidos de las alas en el agua son más lentos, con una amplitud de trazo (la medida de la distancia que recorren sus alas cuando baten) de menos de 10 grados, a diferencia de 90-120 grados cuando vuelan por el aire. Durante todo el proceso, la parte dorsal (o superior) del ala permanece seca mientras que la parte inferior se adhiere al agua. El agua que permanece adherida a la parte inferior del ala les da a las abejas la fuerza adicional que usan para impulsarse hacia adelante.

"El agua es tres órdenes de magnitud más pesada que el aire, por eso atrapa abejas. Pero ese peso es lo que también lo hace útil para la propulsión, "Dice Roh.

Las abejas no parecen ser capaces de generar suficiente fuerza para liberarse directamente del agua, pero el movimiento de sus alas puede impulsarlos al borde de una piscina o estanque, donde pueden llegar a tierra firme y volar. El hidroala es mucho más agotador para las abejas que volar, dice Roh, quien estima que las abejas podrían mantener la actividad durante unos 10 minutos, dándoles una ventana fija para encontrar el borde del agua y escapar.

El movimiento nunca ha sido documentado en otros insectos, y puede representar una adaptación única de las abejas, Dice Roh.

"En los días calurosos, las colmenas de abejas necesitan agua para refrescarse, "Dice Roh." Entonces, cuando la temperatura sube, los trabajadores son enviados a recoger agua en lugar de polen. "Las abejas encontrarán una fuente de agua, tragar algunos en una cámara especial en sus cuerpos, y luego volar. Algunas veces, sin embargo, caen. Y si no pueden liberarse, ellos mueren.

Roh y Gharib, que trabajan en el Centro de Sistemas y Tecnologías Autónomos de Caltech (CAST), ya han comenzado a aplicar sus hallazgos a su investigación en robótica, desarrollando un pequeño robot que utiliza un movimiento similar para navegar por la superficie del agua. Aunque requiere mucha mano de obra, el movimiento podría usarse algún día para generar robots capaces de volar y nadar.

El estudio se titula "Las abejas usan sus alas para la locomoción de la superficie del agua".