Científicos han descubierto detalles fascinantes sobre cómo las arañas saltarinas australianas logran saltos increíblemente potentes y precisos, experimentando fuerzas g comparables a las que enfrentan los pilotos de combate. Estas arañas utilizan un singular “sistema de locomoción semi-hidráulico”, empleando presión hidráulica y acción muscular en lugar de los mecanismos tradicionales de músculo-resorte para impulsarse. Una nueva investigación centrada en la araña pavo real espléndida busca desentrañar los secretos de esta biomecánica, lo que podría inspirar avances en robótica.
Las arañas saltadoras australianas, específicamente la araña pavo real espléndida, poseen una notable capacidad para ejecutar saltos precisos y de larga distancia impulsados por un sistema semi-hidráulico único, un mecanismo que genera fuerzas g que exceden las toleradas por los pilotos de combate. Esta fascinante estrategia biomecánica, una combinación de acción muscular y presión hidráulica, las distingue de la mayoría de los animales terrestres que dependen principalmente de la fuerza muscular para saltar. Si bien la idea de una araña saltadora puede ser inquietante, la ciencia subyacente a su locomoción es innegablemente intrigante y tiene potencial para avances en robótica.
Una nueva investigación realizada por la Universidad Macquarie en Sídney se ha adentrado en las complejidades de la destreza de salto de la araña pavo real espléndida para desentrañar los secretos de su biomecánica semi-hidráulica. Como destaca el profesor asociado Ajay Narendra, autor principal del estudio, estas arañas son increíblemente pequeñas, con los machos pesando solo dos miligramos, lo que las convierte en unas de las arañas saltadoras más ligeras conocidas. Las hembras, aunque seis veces más pesadas, aún poseen esta extraordinaria capacidad de salto. Esta diferencia de tamaño juega un papel importante en su dinámica de salto.
A diferencia de la mayoría de los animales, las arañas pavo real espléndidas carecen de los músculos extensores necesarios para una potente extensión de las patas. En cambio, emplean un “sistema de locomoción semi-hidráulico”. Esto implica la contracción de los músculos en su cefalotórax, la cabeza y el tórax fusionados, para forzar la hemolinfa, su equivalente a la sangre, en sus patas. Esta afluencia de hemolinfa crea presión, lo que hace que las patas se extiendan rápidamente. La liberación de esta presión permite que las patas se extiendan hacia adelante, impulsando a la araña en el aire con una fuerza considerable. Este inusual método de propulsión es un factor clave en sus impresionantes capacidades de salto.
Para estudiar estas dinámicas, los investigadores recolectaron arañas pavo real espléndidas adultas maduras, machos y hembras, y las colocaron en una plataforma horizontal de despegue en un entorno de laboratorio controlado. Se colocó una plataforma de aterrizaje vertical a cuatro centímetros de distancia. Se permitió que las arañas saltaran entre las plataformas de forma natural, sin ninguna indicación externa. Este comportamiento natural fue capturado utilizando una cámara de alta velocidad que filmaba a una impresionante velocidad de 5.000 fotogramas por segundo, como explicó la estudiante de Máster en Investigación de Macquarie y coautora Anna Seibel.
Después de la filmación, las arañas fueron devueltas de forma segura a su hábitat natural. Luego, los investigadores analizaron meticulosamente las imágenes fotograma por fotograma, rastreando los movimientos de diferentes estructuras corporales y extrayendo coordenadas para reconstruir las trayectorias de salto. Este análisis detallado les permitió comprender cómo cada pata contribuía al salto. Curiosamente, el tercer par de patas de la araña pavo real espléndida macho es particularmente llamativo, siendo más largo, oscuro y grueso con mechones de pelo distintivos, una característica utilizada en las exhibiciones de cortejo, según el coautor Pranav Joshi, estudiante de doctorado especializado en biomecánica de arañas.
Después de estudiar la cinética de salto de 10 arañas macho y 12 hembras, los investigadores concluyeron que el tercer y cuarto par de patas son cruciales para saltar en ambos sexos. Las arañas levantan sus dos primeros pares de patas y los extienden hacia adelante. El cuarto par es el siguiente en abandonar la plataforma de despegue, seguido milisegundos después por el tercer par, que son los últimos en abandonar el suelo. Esta secuencia sugiere fuertemente que el tercer par de patas sirve como la principal fuerza propulsora tanto para los machos como para las hembras de pavo real espléndidas.
Además, el estudio reveló que estas arañas exhiben la aceleración más rápida entre todas las arañas saltadoras conocidas. Las arañas macho más ligeras demostraron tiempos de despegue significativamente más cortos en comparación con las hembras más pesadas. En promedio, las arañas macho experimentaron 13,03 gs y las arañas hembra 12,5 gs durante el despegue. Para poner esto en perspectiva, un humano típico solo puede soportar alrededor de 5 gs antes de perder el conocimiento, mientras que un piloto de combate entrenado con un traje anti-g puede tolerar hasta 8 o 9 gs. Esto resalta las extraordinarias fuerzas que estas diminutas criaturas soportan durante sus saltos.
El profesor asociado Narendra atribuye la capacidad de las arañas para soportar fuerzas g tan altas a sus cuerpos blandos y llenos de líquido, que son mucho más resistentes a la presión que los cuerpos más rígidos de animales como los humanos. Su baja masa corporal también contribuye a esta resistencia al reducir las fuerzas que actúan sobre sus cuerpos y distribuir el estrés en toda su estructura. Esta adaptación fisiológica única es esencial para su salto de alto rendimiento.
Los investigadores creen que sus hallazgos tienen implicaciones significativas para la investigación en robótica. Como señala Narendra, las arañas saltadoras poseen una capacidad excepcional para controlar sus saltos con precisión, lo que les permite alcanzar objetivos específicos para aterrizar o capturar presas en movimiento rápido. Este movimiento dirigido a un objetivo, impulsado por su sistema semi-hidráulico, podría servir de inspiración para desarrollar robots con capacidades de salto similares, eficientes y controladas. El estudio, publicado en el Journal of Experimental Biology, subraya el potencial de la biomímesis para avanzar en la tecnología robótica, extrayendo valiosas lecciones de la notable biomecánica de estos diminutos, pero poderosos, saltadores.
Científicos han desvelado los secretos de los asombrosos saltos de la araña saltarina australiana, revelando un sistema semi-hidráulico que permite velocidad, precisión y tolerancia a la fuerza G increíbles, superando con creces las capacidades humanas. Esta maravilla biomecánica, especialmente evidente en la araña pavo real, podría revolucionar la robótica, inspirando el desarrollo de robots ágiles y orientados a objetivos. Quizás comprender las ingeniosas soluciones de la naturaleza sea la clave para desbloquear futuros avances tecnológicos.
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