Dune y la biomecánica de un lagarto que bucea a través de la arena del desierto

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El escinco, también llamado pez de las arenas, es un lagarto de cortas patas, a medio camino evolutivo entre lagartos y serpientes. Lo más característico de estos lagartos es que pueden bucear por la arena. Se sumergen en ella y nadan como los peces. Nadar por la arena no parece fácil, la arena es muy diferente al agua. ¿Cómo lo hacen? Las imágenes por rayos X permiten descubrirlo. Pliegan sus cortos brazos y piernas sobre su cuerpo, para que no molesten, y se mueven ondulando el cuerpo como una serpiente. Ryan D. Maladen et al. han desarrollado modelos biomecánicos por ordenador que permiten comprender los detalles de este peculiar modo de locomoción. Nos lo cuentan en Ryan D. Maladen, Yang Ding, Chen Li, Daniel I. Goldman, “Undulatory Swimming in Sand: Subsurface Locomotion of the Sandfish Lizard,” Science 325: 314-318, 17 July 2009.

Los investigadores han logrado predecir la velocidad de “buceo” del escinco (Scincus scincus) gracias a estimar la resistencia “aerodinámica” de este animal a través de la arena. El modelo efectivo es muy similar al que se desarrollaría si este animal buceara en un líquido a bajo número de Reynolds, en el que las fuerzas de fricción (resistencia) del medio son independientes de la velocidad de locomoción. Los autores creen que la evolución ha dotado a estos escíncidos de un mecanismo de locomoción que no hace diferencias entre un medio granular (arena del desierto) y un medio líquido.

¿Aplicaciones? Los autores no se mojan al respecto, pero a mí se me antoja que robots tipo submarino para estudiar la dinámica de las arenas, dunas, playas, etc. podrían ser desarrollados gracias a estos análisis biomecánicos. Quien sabe lo que nos depara el futuro.

Frikis al tanto. Los aficionados a la película Dune, del genial David Lynch, lamentarán que la locomoción de los gusanos de arena en la película no sea físicamente realista. Frank Herbert los denominó Geonemotodium arraknis, también conocidos como Shai-Hulud o Shaihuludata gigantica. Si Lynch hubiera conocido este reciente estudio científico, seguramente sus gusanos de arena presentarían una locomoción más realista.

PS: En Menéame ha sido enviada esta noticia publicada en el ABC “Un lagarto que «bucea» en la arena del desierto.”

Cual Galileo jugando con serpientes en planos inclinados

El mecanismo por el cual se mueven las serpientes (reptan) ha sido estudiado desde hace mucho tiempo. Artículos muy famosos al respecto son los de W. Mosauer, “On the locomotion of snakes,” Science, 76:583–585, 1932, y J. Gray, “The mechanism of locomotion in snakes,”  J. Exp. Biol., 23:101–120, 1946. Entonces ¿qué es lo que ha descubierto el nuevo estudio publicado en PNAS que hasta ha aparecido como noticia en RTVE.es? El estudio es David L. Hu, Jasmine Nirody, Terri Scott, Michael J. Shelley, “The mechanics of slithering locomotion,” PNAS published online before print June 8, 2009. Han estudiado el movimiento en una superficie plana teniendo en cuenta la fricción entre las escamas de la serpiente y la superficie. La fricción anisotrópica debida a las escamas de la serpiente, como cualquiera en su sano juicio pensaría, es la clave del reptar de estos reptiles ápodos. Antes no se había estudiado su efecto en detalle. Gran avance… o no… así es la ciencia.

Por cierto, ¿cómo medirías el coeficiente de fricción o rozamiento entre una serpiente y una superficie de un material dado? Muy fácil, esperas a que la serpiente se duerma en un plano inclinado recubierto por este material e inclinas el plano hasta que la serpiente se deslice (lo mismo que hizo Galileo).

¿Te interesa el tema? Disfrutarás con los vídeos de la siguiente página web http://www.me.gatech.edu/hu/Snakeweb/snakeweb.html .

¿Falta alguna ilustración en esta entrada? Es que a mi mujer le dan asco (y miedo) los ofidios.