Formaciones de vuelo en aves

El vuelo es la facultad más característica de las aves, y en consecuencia, todo su organismo ha experimentado cambios que han tendido a favorecerlo. Algunos de esos cambios han favorecido la reducción de peso facilitando el vuelo, como la neumatización de los huesos, la pérdida de dientes y de la vejiga, la fusión (anquilosis) de algunas de sus articulaciones, e incluso en la mayoría de las especies la presencia de un solo ovario. Otras sin embargo actúan sobre el aerodinimamismo de las aves, algo que ayuda a la hora de volar reduciendo cuantitavamente el gasto de energía durante sus desplazamientos, como la aparición del álula o presentar genitales intrabdominales, o en otros casos han sobredesarrollado algunos huesos como el esternón, dando lugar a la quilla, capaz de soportar la musculatura pectoral necesaria para lograr el vuelo batido a través de sus extremidades anteriores o alas, aunque entre todas las adaptaciones, sin duda alguna la más curiosa y obvia ha sido la fabricación de plumas, una estructura queratinosa única e imprescindible en la facultad del vuelo para mantener la sustentación del ave, así como para otras funciones como la termorregulación, el camuflaje, el cortejo o la comunicación social. A todas estas cualidades físicas que favorecen el vuelo en aves, habría que añadir un componente social, la aparición de las formaciones de vuelo sincronizado, especialmente desarrollado en especies migradoras de mediano y gran tamaño, algo que durante siglos ha fascinado al ser humano y que parece tener mayor importancia de lo que se pensaba según los últimos estudios sobre el tema.

Distintas especies de aves en formación de V: Garza imperial (Ardea purpurea),
grulla común (Grus grus) y gaviota sombría (Larus fuscus).

Hace poco más de tres años, un grupo de investigadores de la universidad de Londres publicaron un artículo en la revista Nature, desvelando por primera vez algunos de los secretos del porqué tantas especies de aves utilizan la formación de vuelo en V durante sus desplazamientos. Para ello los investigadores monitorizaron un grupo de ibis eremita (Geronticus eremita) criados en cautividad y adiestrados para seguir un avión ultraligero, enmarcado en el proyecto que lleva a cabo una asociación austriaca cuyo fin es recuperar algunas de las rutas migratorias desaparecidas de esta amenazada especie.

Ibis eremita (Geronticus eremita)

 Durante el experimento se colocaron dispositivos a 14 ejemplares, los cuales recogieron en todo momento la posición, el rumbo, la velocidad y los aleteos de cada individuo durante 43 minutos. Según los resultados obtenidos, las aves crean estas formaciones para ahorrar energía mediante la posición del cuerpo, al sincronizar el movimiento de sus aleteos. Los individuos que vuelan de esta forma en grupo, a menudo cambian su posición y alteran su patrón de aleteo para conseguir una mayor ventaja aerodinámica. Según parece, la disposición en V sumada a la sincronización en fase de sus aleteos en relación al individuo que encabeza la formación, permite al resto de ejemplares beneficiarse de un impulso extra derivado del vortice generado por cada ave que vuela por delante de el, no generando estas mismas ventajas en el caso de volar en formación lineal.

Histograma de localización tridimensional de una sección de vuelo de 7 min.

Implicaciones geométricas y aerodinámicas del vuelo de formación en V
en comparación a la formación lineal. 

Estos hallazgos indican que las aves tienen una notable capacidad de sentir y predecir los patrones de las turbulencias del aire causadas por multitud de compañeros cercanos, confiriendo al vuelo en V una significativa ventaja energética sobre otras formaciones de vuelo o la ausencia de las mismas, algo que hasta hace poco no había podido demostrarse. Esta capacidad también puede utilizarse de manera interespecífica, por lo que no es raro observar formaciones de vuelo sincronizado compuestas por varias especies, como las conocidas formaciones en V compuestas por grullas y ánsares, habituales en algunos humedales durante los inviernos, las citadas en el blog de Limes Platalea formadas por espátulas (Platalea leucorodía), garcillas bueyeras (Bubulcus ibis) o gaviotas patiamarillas (Larus michahellis) durante sus desplazamientos en la bahía de Cadiz, u otras variantes como la formación observada en en San Martín de la Vega (Madrid) en 2014 en la que varias garcetas comunes (Egretta garzetta) volaban escoltadas por tres garcetas grandes (Egretta alba) quien sabe si aprovechando en su beneficio de alguna manera las turbulencias creadas por estas aves de gran tamaño o simplemente por azar.

Fotografía de un grupo de avocetas (Recurvirostra avosetta) donde se observa
la secuenciación en la posición de las alas en relación al ave que va por delante. 

Garcetas comunes (Egretta garzetta) escoltadas
por garcetas grandes (Egretta alba)

Conforme la crudeza de la migración aumenta, las estrategias para hacerla frente se hacen más complejas. Otro ejemplo de como las formaciones de vuelo y su comportamiento durante la migración pueden reducir cuantitavamente el gasto energético y aumentar la eficacia del vuelo, fue revelado tan solo un año más tarde, cuando un equipo internacional de investigadores, encabezados por CM. Bishop de la universidad de Bagor (Reino Unido) publicaron en 2015 a través de la revista Science un trabajo en el que mostraban los resultados obtenidos durante la monitorización de las constantes vitales, la altitud y el patrón de aleteos, de un grupo de 7 ánsares indios (Anser indicus) durante su migración, que transcurre entre Mongolia y la India, durante la cual deben atravesar la cordillera del Himalaya alcanzando una altura máxima de 7.290 msnm siendo la altitud media de 4.707 obtenida de un total de 391 horas de grabación de vuelo. Esta proeza convierte al ánsar indio en una de las aves que alcanza una mayor altura durante sus desplazamientos migratorios, quizás la que más de forma regular, ya que ha sido vista a 9.000 metros de altura, siendo superada tan solo por un dato anecdótico de buitre moteado (Gyps rueppellii) de 1973, cuando se registró el choque de un individuo con un avión que volaba sobre Costa de Marfil a una altura de 11.277 msnm.

Ánsar indio (Anser indicus)

Los resultados del estudio desvelaron algunas de las estrategias utilizadas por la especie para hacer frente a tan arduo viaje. Uno de los aspectos más llamativos, es que a pesar de lo que se creía, para los ánsares indios es menos costoso ascender o descender grandes desniveles de manera regular que llevar a cabo todo el viaje a la misma altitud, por lo que se pegan al relieve todo lo que pueden. Esto, se debe a que cuanto más alto se vuela, menos denso es el aire y menor es también la absorción de oxígeno. Esto obliga a las aves a aletear más rápido, lo que hace que su ritmo cardíaco se multiplique y que consuman mucha más energía, o lo que es lo mismo, volar constantemente a 8.000 metros de altura sería simplemente más extenuante que bajar y subir grandes desniveles. Otro de los aspectos que pone de manifiesto el trabajo es que gran parte de las etapas más duras se realizan de noche, concretamente 7 de las 8 alturas más altas de la migración se registraron durante la noche,  momento en el que el aire es más denso y cada aleteo aporta más desplazamiento por menos energía. El tercer y último aspecto de gran importancia descubierto por el equipo de investigadores, es que el ánsar indio se encuentra muy bien adaptado para realizar este descomunal viaje, ya que su sangre posee una enorme afinidad por el oxígeno, tienen unos pulmones un 35% mayores que otras especies de aves y muchos más vasos sanguíneos en su corazón y sus músculos, tanto es así, que durante la migración su ritmo cardíaco no superó las 328 pulsaciones por minuto, alcanzando las 450 en tunel de vuelo, debido a un mayor estrés.

Rutas seguidas por los ánsares indios (Anser indicus) durante sus migraciones,
reveladas por los mismos autores en trabajos anteriores. 

Frecuencias cardíacas según altura y velocidad de ascenso durante
 la migración de los ejemplares monitorizados.

Por último, otra de las formaciones de vuelo que merece la pena comentar aunque sea brevemente, son las creadas por los bandos de miles de individuos de estorninos (Sturnus sp.) durante la invernada, algunos tan espectaculares como los recogidos en este vídeo publicado por SEO/Birdlife. En este caso, a diferencia de los ejemplos anteriores no se busca la eficacia del vuelo ni el ahorro energético, si no desconcertar a los posibles depredadores cuando intentan seleccionar un objetivo dentro del bando, aunque de igual manera sugiere una alta capacidad a la hora de interpretar los sonidos emitidos y los movimientos llevados a cabo por individuos cercanos en décimas de segundo, creando una hermosa sincronicidad en la que ningún ave choca con los individuos cercanos, consiguiendo además su propósito de disuasión, a la par que uno de los espectáculos más impresionantes de la naturaleza.

Bando de estorninos negros (Sturnus unicolor)

Al ser un comportamiento muy difícil de desentrañar, más aun de estudiar en la naturaleza, aun no se ha podido demostrar totalmente su eficacia como herramienta de confusión, aunque parece que cada vez se podría estar más cerca de resolver el enigma. Para este tipo de estudios los investigadores suelen elaborar modelos matemáticos que ayudan a comprender mejor como se generan estos movimientos sincronizados. Uno de los últimos modelos, esta vez en forma de consola de videojuegos y por primera vez desarrollado en tres dimensiones, fue publicado hace tan solo 4 meses por investigadores de la universidad de Brystol (Reino Unido) y Groningen (Holanda) en la revista Royal Society Open Science, cambiando en esta ocasión a los falcónidos, que normalmente son los que se encargan de dar caza a los estorninos, por 25 participantes, los cuales a través de la simulación intentaban capturar a uno de los individuos que formaba parte del bando, obteniendo mejores resultados conforme el tamaño del bando iba disminuyendo. A través de estos estudios, se pone de manifiesto que además de las adaptaciones fisiológicas que han favorecido el vuelo en las aves, un componente social como el vuelo sincronizado (aprendido o innato) puede generar un incremento en el ahorro del gasto metabólico así como aumentar la eficacia del vuelo, o actuar como en el caso de los estorninos, como un mecanismo de confusión ante posibles depredadores.

Simulación tridimensional utilizada durante los experimentos. 

Fuentes

- Bishop CM, Spivey RJ, Hawkes LA, Batbayar N, Chua B, Frappell PB, Milsom WK, Natsagdorj T, Newman SH, Scott GR, Takekawa JY, Wikelski M, Butler PJ. The roller coaster flight strategy of bar-headed geese conserves energy during Himalayan migrations. Science 347: 250–254, 2015

- Steven J. Portugal, Alan M.Wilson, Tatjana Y. Hubel, Johannes Fritz, Stefanie Heese, Daniela Trobe, Bernhard Voelkl, Stephen Hailes y James R. Usherwood "Upwash exploitation and downwash avoidance by flap phasing in ibis formation flight" Nature 505: 399 - 404.

- Hogan BG, Hildenbrandt H, Scott-Samuel NE, Cuthill IC, Hemelrijk CK. 2017 The confusion effect when attacking simulated three-dimensional starling flocks. R. Soc. open sci. 4: 160564.