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Las frecuencias de aleteo de aves, insectos, murciélagos y ballenas se describen mediante la ecuación universal.

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Una única ecuación universal puede predecir de cerca la frecuencia de los latidos de aves, insectos, murciélagos y ballenas, a pesar de sus diferentes tamaños corporales y formas de alas, informaron en un nuevo estudio Jens Højgaard Jensen y sus colegas de la Universidad de Roskilde en Dinamarca. Revista de acceso abierto Mas unoPublicación el 5 de junio.

La capacidad de volar ha evolucionado de forma independiente en muchos grupos de animales diferentes. Para minimizar la energía necesaria para el vuelo, los biólogos esperan que la frecuencia con la que los animales baten sus alas esté determinada por la frecuencia de resonancia natural de las alas. Sin embargo, ha resultado difícil encontrar una explicación matemática universal para el vuelo con aleteo. Los investigadores utilizaron análisis dimensional para calcular una ecuación que describe la frecuencia de los aleteos de aves, insectos y murciélagos voladores, y los aleteos de los animales buceadores, incluidos pingüinos y ballenas.

Descubrieron que los animales voladores y buceadores batían sus alas con una frecuencia proporcional a la raíz cuadrada de su masa corporal, dividida por el área de sus alas. Probaron la precisión de la ecuación comparando sus predicciones con datos publicados sobre la frecuencia de los aleteos de abejas, polillas, libélulas, escarabajos, mosquitos, murciélagos y aves, desde colibríes hasta cisnes.

Los investigadores también compararon las predicciones de la ecuación con los datos publicados sobre la frecuencia de los golpes de las aletas de varias especies de pingüinos y ballenas, incluidas las jorobadas y las ballenas mulares del norte. Descubrieron que la relación entre la masa corporal, el área del ala y la frecuencia del aleteo mostraba poca diferencia entre los animales voladores y los buceadores, a pesar de las grandes diferencias en el tamaño del cuerpo, la forma de las alas y la historia evolutiva. Finalmente, plantearon la hipótesis de que un pterosaurio extinto (Quetzalcoatlus Northropi), el animal volador más grande conocido, bate sus alas de 10 metros cuadrados a una frecuencia de 0,7 Hz.

El estudio muestra que, a pesar de las grandes diferencias anatómicas, animales tan diversos como las mariposas y los murciélagos han establecido una relación relativamente consistente entre la masa corporal, el área del ala y la frecuencia del aleteo. Los investigadores notaron que no podían encontrar publicaciones con toda la información necesaria para los animales nadadores. Se combinaron datos de diferentes publicaciones para comparar y, en algunos casos, las densidades de animales se estimaron con base en otra información. Además, los animales extremadamente pequeños (más pequeños que cualquier otro descubierto hasta ahora) probablemente no satisfarían esta ecuación, porque la física de la dinámica de fluidos cambia a escalas tan pequeñas. Esto podría tener implicaciones para futuros nanobots voladores. Los autores dicen que la ecuación es la explicación matemática más simple que describe con precisión los golpes de las alas y las aletas en el reino animal.

Los autores agregaron: “Una diferencia en la frecuencia de aleteo/batido de aproximadamente un factor de 10.000, con datos de 414 animales que van desde ballenas azules hasta mosquitos, cae en la misma línea. Como físicos, nos sorprendió ver esto”. qué tan bien funciona nuestra simple predicción de la fórmula ala-murciélago para una colección tan diversa de animales”.

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