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| Pico picapinos (Dendrocopos major) |
El impacto contundente del pico y la brusca desaceleración asociada a las cabezas de los pájaros carpinteros cuando golpean los árboles ha intrigado a los científicos desde hace mucho tiempo intentando responder a una pregunta: ¿cómo se las apañan para protegerse de las lesiones cerebrales?
Los pájaros carpinteros llevan un estilo de vida impactante.
Percuten violentamente sus picos contra los árboles unas doce
mil veces al día para buscar comida (insectos, gusanos y larvas que capturan
bajo la corteza o en el interior de los troncos), anidar o golpear una y otra vez
a modo de telégrafo para comunicarse entre ellos. Eso es básicamente lo que necesitan
hacer para sobrevivir, así que, si no están durmiendo, descansando o apareándose,
probablemente estén picoteando furiosamente algún árbol.
Cuando golpean los árboles vivos o muertos, los pájaros carpinteros
están sujetos a fuerzas que dejarían sin sentido a cualquier persona y le
provocarían lesiones cerebrales irreversibles. Hasta ahora, los ornitólogos sostenían
especulativamente que la forma y la composición de los cráneos de los pájaros
carpinteros, incluyendo un voluminoso hueso frontal esponjoso, habían
evolucionado para amortiguar el impacto e impedir una conmoción cerebral. Los
blogs y los paneles informativos de los zoológicos presentan esta hipótesis como
un hecho cierto y comprobado.
Sin embargo, en cuestiones de ciencia no basta con la especulación,
sino la demostración empírica basada en el método científico. Una nueva investigación
publicada el pasado 14
de julio en la revista Current Biology demuestra que los pájaros
carpinteros ni tienen, ni necesitan, protección anatómica.
Hasta ahora se suponía que la microestructura del hueso
esponjoso en diferentes partes del cráneo del pájaro carpintero servía como un
amortiguador que minimiza la desaceleración dañina de su cerebro al impactar, un
efecto amortiguador que ha servido como inspiración a la ingeniería
de materiales amortiguadores y para el diseño
de herramientas de uso habitual como los cascos de los ciclistas.
Sin embargo, esta hipótesis es paradójica porque si el pico absorbiera gran parte de su propio impacto, el ave tendría que golpear aún más fuerte. Piense en su propia experiencia: nadie usaría un martillo que tenga un amortiguador incorporado por la sencilla razón de que el resultado sería poco eficaz. Ahora piense como lo haría un físico: cualquier absorción o disipación de la energía cinética de la cabeza por el cráneo probablemente afectaría el rendimiento de martilleo del ave, que necesitaría ejercer más energía para alcanzar sus presas, lo que convierte en poco probable que haya evolucionado por selección natural, añadiría un biólogo.
La investigación que acaba de publicarse se basa en la
cuantificación in vivo de las desaceleraciones del impacto durante el picoteo
en tres especies de pájaros carpinteros americanos: el pico picapinos (Dendrocopos major), el
picamaderos negro (Dryocopus
martius) y el picamaderos crestado (Dryocopus pileatus).
Los investigadores utilizaron cámaras de alta velocidad para filmar a las tres
especies martilleando un árbol. Siguieron el movimiento en diferentes puntos de
las cabezas para ver cómo se movían unos con respecto a los otros. Además del vídeo
que he insertado abajo, y del
original con el resumen de la publicación, los lectores interesados pueden ver
los experimentos filmados de las tres especies en este enlace.
Vídeo a cámara lenta
del martilleo de un picamaderos negro.
Los resultados de los modelos biomecánicos demuestran que el
esqueleto craneal de las tres especies se usa como un martillo rígido para
mejorar el rendimiento del golpeteo y no como un sistema de absorción de
impactos para proteger el cerebro. Si los cráneos de las aves absorbieran el
impacto, el cerebro se desaceleraría más lentamente que el pico. Las
filmaciones demuestran que el efecto de rebote sobre el pico y el cerebro son
prácticamente sincrónicos, lo que sugiere que la cabeza actúa como un martillo
rígido y no como un amortiguador. Los modelos biomecánicos también demuestran
que las aves necesitarían golpear la madera el doble de rápido para
conmocionarse.
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| Cráneo del picamaderos negro Dryocopus martius. La zona bien desarrollada de hueso esponjoso en la región frontal del cráneo que supuestamente absorbe los golpes está resaltada en verde en esta vista medial del lado derecho del cráneo (reconstrucción 3D de una tomografía computerizada). En la parte superior central de la figura se muestra una sección transversal de los huesos frontales. Las zonas de hueso esponjoso tanto en el lado del golpe (frontal) como en el lado occipital del contragolpe de la caja craneal probablemente desempeñan un papel importante en la "resistencia" a las fuerzas de impacto en lugar de "absorber" la energía del impacto mediante la deformación elástica. Barras de escala 20 mm. |
Las simulaciones numéricas del efecto del tamaño y la forma de la cavidad craneal sobre la presión interna demuestran que los cerebros de los pájaros carpinteros permanecen sanos y salvos porque están por debajo del umbral de conmociones cerebrales conocido para los cerebros de los primates. No hay que olvidar que las aves son considerablemente más pequeñas que los humanos y que los animales más pequeños pueden soportar desaceleraciones más altas. Piense en una mosca que choca con una ventana y luego vuelve a volar. El cerebro de un pájaro carpintero es unas 700 veces más pequeño que el de un humano y debido a ese tamaño sus cerebros no soportan el tipo de daño que un ser humano sufriría por impactos similares.
Pájaros carpinteros aparte, esta investigación es una prueba
más de que siempre vale la pena observar atentamente los fenómenos que pensábamos
que ya entendíamos, porque a veces puede haber sorpresas.
Los resultados que acabamos de conocer contradicen el
concepto predominante de la evolución adaptativa de la función craneal en uno
de los comportamientos más espectaculares de la naturaleza: el incansable martilleo
de unas aves maravillosas. © Manuel Peinado Lorca. @mpeinadolorca.
