La zumbadora abeja doméstica

Muchos de nosotros nos hemos preguntado en la infancia, al ver volar una abeja o un abejorro, por qué hacen ruido cuando vuelan.

Más aún, durante décadas los ingenieros aeronáuticos y los expertos en aerodinámica han rehecho sus cálculos respecto al abejorro y han insistido una y otra vez en que el abejorro no puede volar. Pero vuela. Y zumba.

¿Por qué zumban las abejas y abejorros? Un habitante de Newton, Massachussets, llamado M. O´Malley, preocupado acerca del particular, le envió esta pregunta a Gard Otis, profesor de biología ambiental en la Universidad de Guelph en Ontario, Canadá. Otis ha pasado su vida estudiando el comportamiento, la ecología y la evolución de las abejas, por lo que es, obviamente, la persona adecuada para responder con certeza a este abtruso interrogante.

"Las abejas zumban por dos razones", explica Otis. "Primero, la enorme velocidad a que baten las alas muchos insectos crea vibraciones de viento que nosotros escuchamos como un zumbido. Cuanto más grande sea el insecto, más lento será el batir de sus alas y más grave será el sonido producido". Por supuesto que el fenómeno no es privativo de las abejas: las cucarachas, escarabajos, moscas, mosquitos, avispas y abejorros también zumban a veces. "Por otro lado" continúa el científico, "algunos insectos como los abejorros (del género Bombus) pueden hacer vibrar los músculos de sus alas y tórax cuando visitan una flor. Estas vibraciones agitan el polen y lo hacen caer de las anteras de la flor, depositándolo sobre el cuerpo del insecto". Es una obvia estrategia de simbiosis y supervivencia entre el bicho y la flor.

Abejorro: escasa superficie alar para semejante corpachón

Cuando el abejorro se desplaza a la siguiente flor, deposita parte del polen de la flor anterior, posibilitando el fenómeno de la polinización, la fecundación de una flor a otra muy lejana a través del cuerpo de un insecto. El abejorro, entonces, se convierte en el vector que transfiere el ADN de una planta a otra.

El polen se deposita en unas estructuras especiales, una especie de pelos en forma de cepillo, que lo capturan y son capaces de transportarlo sin dejarlo caer. Estas estructuras están ubicadas en las patas traseras de la mayor parte de las abejas. La simbiosis viene dada porque la abeja o la avispa también aprovechan el polvillo: una vez fecundada la nueva flor con una pequeña porción, el insecto lleva el resto al nido o colmena para alimentar con él a las larvas.

Dice el profesor Otis: "Cuando los abejorros vibran dentro de las flores para hacerles soltar el polen, su zumbido es bastante fuerte. Las abejas (pertenecientes al género Apis) no son capaces de vibrar mientras forrajean en las flores, y por lo tanto permanecen en silencio cuando están detenidas".

El colmo de todo esto, y una maravillosa demostración de los caminos que sigue la evolución y su motor primario, la selección natural, es que muchas plantas están adaptadas para reproducirse exclusivamente en base a los insectos que vibran o zumban cuando están dentro de las flores.

Una especie tan común como el tomate es un buen ejemplo de ello. El profesor explica: "Los tomates, los ajíes verdes y los arándanos tienen flores con anteras tubulares que alojan el polen en su interior. Cuando el insecto vibra dentro de la flor, el polen cae de las anteras junto encima de las patas posteriores del abejorro. En consecuencia, los abejorros polinizan a estas especies vegetales con muchísima más eficiencia que lo que lo pueden hacer las abejas".

Y nosotros nos preguntamos: ¿cuántos millones de años necesitó la planta de tomate para medir la longitud del insecto —a fin de acertarle con el polen— o para darse cuenta de que era mejor aprovechar el zumbido vibratorio diseñando anteras tubulares en vez de filiformes?

Como decíamos arriba, hay otro problema con el caso específico de los abejorros. Mirándolo, cualquier piloto, ingeniero o experto en vuelo dirá que semejante animal no puede volar. Pero todos hemos visto que los abejorros vuelan. El asunto de la comprobación empírica que contradice a la teoría me hace recordar la polémica entre el cabezadura de Galileo y Urbano VIII: si bien el florentino sabía que la Tierra gira alrededor del Sol, no podía demostrar la causa porque Newton aún no había nacido, y la teoría gravitatoria estaba aún en el futuro. Uno de los inquisidores tomó al malhumorado toscano del brazo, lo sacó al jardín y le dijo: "Yo sí puedo demostrar que el Sol gira alrededor de nosotros. Allí está, y está girando". A lo que Galileo sólo pudo responder, después del proceso, con su inmortal "Eppur si muove" ("Pero, sin embargo, se mueve [la Tierra alrededor del Sol]").

El abejorro es otro caso similar: la teoría dice que no puede volar, pero el abejorro "eppur vola".

El problema con el vuelo del abejorro es que el tamaño de sus alas es muy pequeño, completamente desproporcionado con respecto al animal. Es decir que, si fuese un avión, la superficie alar sería demasiado pequeña. La relación entre el peso de la nave (o del insecto) y la superficie de sus alas se llama carga alar. Cualquiera puede, mediante un simple cálculo, demostrar que la carga alar del abejorro es tan grande que el pobre bicho jamás podrá despegar del suelo. Pero uno mueve la mano y bzzzzzzz... se eleva y allá se va.

Durante siglos el hombre se preguntó cómo podía ser que el abejorro volara. ¿De dónde sacaba la fuerza de sustentación que le permitía elevarse si no era de sus débiles alitas? Si se le preguntaba a un entomólogo, el tipo se encogía de hombros y pensaba que la física no era en realidad una ciencia tan exacta. Bzzzzzzzzzzzzz...

Pero los abejorros en verdad vuelan, y realmente la física es una ciencia exacta. ¿Qué estaba sucediendo?

Aunque cueste creerlo, el abejorro "vola"

Hubo que esperar a 2004 y a las cámaras de alta velocidad para dilucidar el enigma. Con filmadoras capaz de impresionar varios miles de cuadros por segundo, un entomólogo emprendedor puso a un pobre abejorro durante horas en un túnel de viento para filmar su vuelo. El aire estaba saturado de humo para poder visualizar las turbulencias provocadas por el vuelo del paciente insecto.

Lo que la filmación demostró es que, al revés que otros insectos que cuentan con superficie alar suficiente e incluso en exceso, las pequeñas alas del abejorro flexionan las puntas hacia abajo al llegar a los extremos de su recorrido. Estas pequeñas flexiones, imperceptibles a simple vista, provocan "remolinos" o turbulencias bajo las alas del bichito, que imprimen una fuerza de ascenso adicional a la estructura. En otras palabras, la capacidad de flexionar las puntas de las alas alivia la carga alar, aumenta las fuerzas de sustentación, y compensa con exceso la superficie alar que le falta. Por eso vuela.

Los torbellinos de las puntas de las alas estuvieron, desde hace millones de años, en las mentes de las aves.

Si uno mira a una bandada de patos o gansos, verá que vuelan en forma de punta de flecha, lo que se conoce como "formación en delta". Si uno mira mejor, verá que las puntas de las alas de cada uno casi se alinean con las puntas de las alas del que lo precede y del que lo sigue. Si un pato cae o pierde la formación, otro ocupa de inmediato su lugar y la forma de la delta se mantiene siempre.

Gansos en plena migración: formación en delta

Los científicos domesticaron un cuervo (animal que también vuela en formación de delta) y lo pusieron en el socorrido túnel de viento. Las alas del cuervo, como las de las grandes aves migratorias, también flexionan las puntas de las plumas del extremo al terminar cada ciclo de batido. Los torbellinos que se forman bajo ellas proveen, al igual que en el abejorro, de una fuerza de ascenso adicional que alivia el trabajo muscular del ave. ¿Por qué? Cuervos, patos y gansos tienen superficie alar de sobra; no sufren de las carencias del insecto.

Sí, pero son aves migratorias, que deben volar miles de kilómetros para llegar a sus lugares de apareamiento. Los torbellinos subalares les permiten cansarse menos y ahorrar energías que puede ser vitales en otro momento del viaje. ¿Y con eso?

Con eso, al volar en delta, cada ave tiene la punta de una de SUS alas APOYADA en el torbellino ascencional del ave que va adelante, y deja SU PROPIO TORBELLINO para que se apoye en él el ejemplar que va detrás. De este modo, TODA LA BANDADA DESCANSA DE UN ALA MIENTRAS VUELAN EN FORMACIÓN, ahorrando energía y cansancio en uno de sus pectorales. Posiblemente, después cambien de flanco para descansar el otro músculo, algo lógico en animales que deben cruzar medio mundo de lado a lado.

¿Toda la bandada? Pues bien, no, no toda. Es obvio que el animal que va en cabeza (el que se ubica en la punta de la flecha) no tiene torbellinos de flexión en los que apoyarse. Nadie vuela frente a él, de modo que está solo de toda soledad, él y sus dos grandes y potentes pectorales. Pero la sabia evolución no coloca en esa posición a cualquier debilucho: por definición, la punta de la delta sólo pertenece al macho alfa, esto es, el más grande, el más fuerte, el más listo y el más rápido, que casualmente es el de más resistencia a la fatiga. El alfa no necesita apoyarse en los torbellinos de flexión de nadie, que nadie le ha regalado su puesto y que por algo él es quien es.

Pero hay más: ¿no le llama la atención que la formación básica de los aviadores militares sea también la delta de los gansos? A mí sí.

Los mismos científicos entrevistaron a muchos pilotos militares, quienes invariablemente afirmaron que en la formación citada, la fuerza ascencional es superior. Volar en delta es más fácil, sí señor.

Eagles en plena maniobra: formación en delta

Preguntados por qué, los aviadores (que dependen de sus conocimientos de física para sobrevivir) respondían correctamente que el extremo del ala del avión precedente producía una turbulencia que el siguiente aprovechaba para "apoyarse" en ella. Las alas de los aviones no se flexionan —bueno, sí, debido a las enormes fuerzas aerodinámicas que soportan, pero mucho menos que las de los pájaros o los insectos— y en consecuencia la fuerza ascencional aprovechada es mucho menor, pero existe, y todos los pilotos lo han sabido desde siempre.

¿Ha visto? Siempre se conoció la respuesta al vuelo del abejorro. Al menos, desde que el hombre primitivo miró para arriba y vio a los gansos migrando al sur en formación. Desde que los pilotos subieron por primera vez a sus aviones se ayudaron con los torbellinos subalares. Pero, hasta las cámaras superrápidas, a nadie se le había ocurrido que los abejorros no podrían volar sin ellos.

Como a nadie se le había ocurrido que el diseño de las flores del tomate dependió del modo en que evolucionó ese mismo abejorro, con la costumbre de agitarse como un cascabel cada vez que se mete en una flor.

Hay que creer o reventar.

MÁS DATOS:

SciAm: Why do bees buzz?
Abejorros
Un físico argentino demuestra matemáticamente por qué vuelan los insectos

(Traducido, adaptado y ampliado por Marcelo Dos Santos de SciAm y de otros sitios de Internet)