El cazador en su laberinto

Cuanto pensamos en la ingeniería de los animales surgen imágenes como la exquisita y delicada red de algunas arañas, las celdillas hexagonales de las colmenas o las impresionantes torres construidas por algunas termitas. Pero creo que hay otro ejemplo más interesante, un animal capaz de fabricar de una sola vez una trampa, refugio y un medio de transporte.

Cuando era un crió veía como mi padre luchaba por evitar que los topos entrasen en su huerta y acabasen con las hortalizas. Y yo siempre me preguntaba el porqué de tanto túnel. ¿Realmente estaba justificado el esfuerzo? Años después descubrí que los auténticos topos (Talpa europeana) son insectívoros y que los herbívoros (o topillos) pertenecen a otra familia (Microtus duodecimcostatus). Eso aumentó mis dudas, ¿para que hacer túneles si no es para buscar las plantas?



Los túneles son una herramienta perfecta de doble uso. En primer lugar son la trampa perfecta para atrapar lombrices y otros insectos. No confiéis en esa imagen de animalito inofensivo. Los topos son cazadores expertos, ágiles y absolutamente despiadados. Los insectos caen en el túnel y son comidos, si tienen suerte. Cuando no tiene hambre, el topo muerde a los insectos en su centro nervioso, los paraliza y los mantiene vivos para comérselos más tarde. Un topo pesa unos 100 gramos y debe comer entre el 70 y el 100% de su peso cada día. Eso son muchas lombrices, así que se dedica a cazar noche y día con solo unas horas de descanso. Una forma mucho más ecológica de combatir las plagas que usar insecticidas como estos.

En segundo lugar son madriguera, escondite y red de comunicaciones. El topo esconde su nido a unos cinco metros de profundidad rodeado por una red de galerías de entre 2000 y 7000 metros y hasta seis niveles diferentes. Para formarla puede excavar hasta cinco metros por hora (un record en el mundo animal) y completar galerías de hasta 150 metros de longitud. Cuando el terreno tiene pocas lombrices, la red de túneles debe ser mayor. Además los insectos se esconden a mayor profundidad en invierno que en verano y los túneles deben crecen para poder interceptarlos. Dentro de su red están escondidos y protegidos. Y, generalmente, solos porque son animales poco sociables excepto en la época de la reproducción.

Existe una variante que es buena nadadora. Y más bien fea como puede verse en la foto siguiente. También carece de prácticamente de vista y oído y no esta muy claro como puede cazar sus pequeñas presas. Pero lo hace bien. Utilizar una nariz muy especial, dividida en 22 apéndices, para detectar y atrapar a su presa en solo 230 milisegundos. Otro record dentro del mundo animal. Después de todo, Frodo Bolsón tuvo mucha suerte en Cirith Ungol. Solo tuvo que enfrentarse a una araña gigante, un topo gigante habría sido un problema mucho mayor.



Nota: Este texto esta inspirado en una de las cuestiones del libro “Does Anything Eat Wasps?” Gracias por el regalo, Kamelas y ¡felicidades!.

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Categoría: Biología

Visiones en el tiempo

En unos días se cumplen seis meses desde que comencé con esta bitácora. La verdad es que me ha proporcionado un montón de entretenimiento y bastantes alegrías, así que he decidido celebrarlo con un poco de adelanto porque me estaré de viaje. Y con un tema especial, ciencia mezclada con ficción y algunas especulaciones propias.


El tiempo es una de las variables físicas más complejas y difíciles de comprender. Podemos describir como funciona pero no comprendemos totalmente las causas. Sabemos que es posible variar el “ritmo” del tiempo. Como comentamos en el artículo sobre el G.P.S. el tiempo corre más rápido en órbita al disminuir la gravedad. Y los aceleradores de partículas han demostrado que, cerca de la velocidad de la luz, el tiempo es más lento. Es la conocida paradoja de los gemelos. Todos estos datos son valiosos pero no tenemos una teoría general que nos permita comprender como funciona el tiempo. Esto ha generado muchas especulaciones sobre la posibilidad de viajar al pasado o al futuro o simplemente poder visualizarlo. Vamos a analizar cada caso centrándonos en los menos conocidos y luego añadiré uno más:

• Viajar al pasado: La variante más conocida y más popular. Y como todos sabemos esta llena de paradojas. Hay serias dudas sobre su viabilidad pero todavía no se ha demostrado que sea imposible. De hecho, hay algunas posibles soluciones a esas paradojas. ¿Tal vez a universos paralelos? La parte extraña es que todos los problemas están asociados, no al viaje, sino a hacer algo. ¿Podríamos viajar al pasado si nos limitásemos a observar? Seria genial poder mandar un satélite meteorológico al pasado para analizar los cambios climáticos y poder predecir que pasara en el futuro. Lo que nos lleva al siguiente caso.
• Ver el pasado: Sin problemas ni fallos lógicos, seria equivalente a ver una grabación de video. Lo malo es que el presente no dura y ese remoto pasado podría no ser tan remoto una vez que se desarrollase la tecnología. ¿Imaginas ver a cualquiera con un segundo de retraso?. Adiós a la intimidad y a la corrupción. Sin delitos pero sin secretos ya que tendríamos una cámara que estaría en todas partes, en todo tiempo. De hecho, podríamos estar ahora mismo viviendo en casas de cristal a la vista de cualquier observador del futuro. Como lectura imprescindible, “El pasado muerto” de Isaac Asimov, aunque me temo que lo he destripado. Hay otra magnifica novela algo más optimista, Luz de otros días de Stephen Baxter y Arthur C. Clarke. Merece la pena leerla. Entre otras cosas porque describe un mecanismo que podría funcionar lo que me deja con la incomoda sensación de que tal vez lo descubran en un futuro. Menos mal que no soy tan interesante.
• Viajar al futuro: En realidad lo hacemos constantemente al ritmo de un segundo cada segundo. La cuestión es si podemos hacerlo más rápido. Desde cierto punto de vista la hibernación o el uso de naves a velocidad relativista nos llevarían al futuro en un tiempo subjetivo más corto. Pero ninguno permite el viaje instantáneo al futuro. Y un problema permanece. No podemos volver al pasado, nuestro antiguo presente.
• Ver el futuro: Las mismas paradojas lógicas que el viaje al pasado. Podría ocasionar cambios en el presente y entonces ¿Qué hemos visto? Y, si solo hemos visto uno de muchos futuros posibles, ¿qué lo hace más probable que cualquier otro? ¿Por qué tomar decisiones basándonos en él? Esto no impide que decenas de miles de personas en todo el mundo digan que son capaces de hacerlo.....(*)

¿Podríamos acelerar el paso del tiempo en un espacio controlado? Es una idea propia aunque no me atrevo a decir que sea original. Si alguien encuentra alguna referencia por la red me encantaría saberlo. Imaginamos la crisis definitiva. Una "supergripe" que no deja supervivientes, tal vez un arma terrorista, se extiende sin control por el planeta. Como en “Apocalipsis” de Stephen King. Pero con mejor final. A las 9:00 de la mañana un grupo de investigadores voluntarios se introducen en un laboratorio completamente autosuficiente, como una estación espacial. Una vez encerrados se acelera el tiempo en su interior. A las 9:05, tras dos años de agotador trabajo, los investigadores salen con el diseño de una vacuna eficaz. A las 9:10, una fábrica automatizada es acelerada e inicia la producción en masa. A las 9:15, las vacunas recién fabricadas comienzan a repartirse, lentamente, por todo el planeta. La crisis se ha superado ¿Extraño?, desde luego. ¿Posible? Quien sabe. Este esquema sería similar a viajar en al pasado, permanecer allí cierto tiempo y luego volver al presente. Con una diferencia importante. Hasta donde yo sé, no se vulneran leyes de la física, no se crean paradojas, no hay contradicciones lógicas. Si esto fuese posible, la presión económica y social, la competencia entre empresas y países nos empujaría a una carrera acelerada de desarrollos científicos que podrían terminaren una autentica “Singularidad Tecnológica”. Quien sabe, hasta puede que lo veamos.

(*) Se que voy a lamentar este párrafo. Aunque he intentado redactarlo con cuidado, utilizar la expresión “ver el futuro” o términos similares suele hacer que los anuncios de Adsense se llenen de "profesionales" que no necesita de la tecnología para conseguirlo. Eso no es ciencia y muchas veces esta más cerca del timo que cualquier otra cosa. Así es como pueden pagar por los enlaces en los que pinchéis ¡Avisados quedáis!.


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Categoría: Física

Truenos y G.P.S.

Seguro que conocéis el método para calcular la distancia a una tormenta. Basta con ver el relámpago y contar los segundos hasta que llega a nosotros el sonido del trueno. Conociendo la velocidad del sonido podemos calcular la distancia. Pero, ¿Cómo calcularíamos a que distancia estamos de un punto fijo?

Imaginemos que nuestro reloj esta perfectamente sincronizado con la campana de una iglesia. Si oímos la primera campanada, y nos fijamos en cuantos segundos han pasado de la hora, podríamos calcular la distancia al campanario. Nosotros estaríamos en algún punto del círculo que rodea a ese campanario. Si deseamos saber nuestra posición exacta necesitamos tres referencias, tres círculos de diferentes radios cuya intersección es un punto como podemos ver en el siguiente gráfico de Wikipedia.



Este método para calcular la posición basándose en la distancia es conocido como trilateración y no debe confundirse con la triangulación que utiliza los ángulos para conseguir el mismo resultado.

Los campanarios serian una forma ruidosa y poco precisa para calcular la distancia pero podemos imaginar una alternativa mejor. La esencia del G.P.S.
consiste en utilizar unas señales provenientes de relojes atómicos extremadamente precisos situados en una red de satélites que rodean la Tierra. Estos satélites envían una señal que contiene la hora de su reloj interno pero al encontrarse a diferentes distancias la señal de radio tarda mas o menos en llegar y sus indicaciones serán ligeramente diferentes. Para hacernos una idea de la precisión necesaria, el sistema debe tener en cuenta que los relojes del satélite van ligeramente más rápido, alrededor de 38 microsegundo al día, al estar más alejados de la gravedad terrestre. Es otro de los efectos derivados de la teoría de la relatividad. El problema se complica un poco más porque se trata de tres esferas y no tres círculos de forma que se definen dos puntos de intersección. Afortunadamente uno esta en el espacio, muy por encima de la superficie terrestre, y generalmente puede descartarse.



Solo nos queda el problema de sincronizar adecuadamente nuestro reloj. No podemos utilizar un reloj atómico “de pulsera”. Nadie ha logrado reducir tanto su tamaño o coste pero hay un truco que podemos utilizar. Si disponemos de señales de cuatro o más satélites es posible utilizarlas para sincronizar constantemente el reloj del receptor. Juntándolo todo, tenemos un sistema preciso para indicarnos nuestra posición.

Para terminar hay que recordar que el G.P.S. nos indica donde estamos pero no sirve para localizar a un tercero al estilo “Gran Hermano”. Los satélites son solo emisores y no reciben ni detectan la posición de nadie.(1) Para ello seria necesario que el aparato una vez conocida su posición enviase por radio o vía teléfono móvil esos datos. Una explicación muy completa puede encontrarse en esta anotación de Mala Ciencia.

(1) Si se utilizan para detectar explosiones nucleares pero eso queda para otra anotación.

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Categoría: Física

La barrera térmica

En 1958 entró en servicio el F-105, un avión de combate capaz de alcanzar los 2.200 km/h. En 2005, 47 años después, entro en servicio el F-22, el más sofisticado caza norteamericano que apenas alcanza los 2.450 km/h. ¿Dónde están los aviones hipersónicos prometidos hace tanto tiempo?


Después de hablar de los aviones a pedales ahora toca irse al otro extremo, los aviones más rápidos. Tras la Segunda Guerra Mundial, y el comienzo de la guerra fría en los años 50, se inicio una carrera entre norteamericanos y soviéticos para diseñar y fabricar aviones más rápidos que les permitiesen atacar a su contrincante antes de que pudiese reaccionar. El primer objetivo fue superar la barrera del sonido. Esto se logro primero con un avión- cohete, el X-1, y después con aviones de combate más “convencionales” como el F-100 Super Sabre en 1954. Una estupenda explicación sobre la barrera del sonido repleta de fotos y videos espectaculares puede encontrarse en este artículo de CPI.




Una vez superada la barrera del sonido parecía que la carrera podía continuar sin límites. Los motores eran cada vez más potentes conforme avanzada la técnica. Para los militares, parecía que ni el coste ni el consumo de combustible eran un problema siempre que los resultados lo justificasen. El ejemplo más espectacular fue el fue el SR-71. Este avión consiguió superar el triple de la velocidad del sonido (Mach 3) en 1964.




Pero la física seguía estando ahí. La resistencia aerodinámica de un avión crece con el cuadrado de la velocidad. Si se duplica la velocidad la resistencia no es doble sino cuatro veces la anterior, si se triplica serian nueve veces. Toda la energía perdida por este brutal rozamiento con el aire se acumula en el avión en forma de calor. Un ejemplo sería el Concorde. Durante un vuelo normal el morro del avión alcanzaba los 127 grados de temperatura. En el caso del SR-71, las temperaturas eran muy superiores, con zonas que superaban los 427 grados.

Se utilizaron todos los trucos posibles, fuselaje de titanio de alta resistencia, pintura negra para aumentar la perdida de calor por radiación o superficies rugosas para permitir que el metal se dilatase. Incluso los depósitos de combustibles que tenían fugas en tierra. Estaban diseñados para ser estancos en vuelo, cuando algunas partes del fuselaje se dilataban tras alcanzar los 420 grados centígrados. Estos problemas eran aceptables en un avión militar especializado pero no en un avión civil. El problemas es mayor, mucho mayor, cuando hablamos de velocidades entre 5 y 10 Mach. Solo los materiales cerámicos son capaces de soportar las altas temperaturas necesarias pero su coste y fragilidad, como el accidente del Columbia demostró, impiden su aplicación generalizada. A día de hoy, los aviones hipersónicos siguen estando lejos de nuestro alcance.


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Categoría: Física

Cuando las planta sudan

Pensemos en las impresionantes secuoyas, árboles de más de cien metros de altura. Sus hojas deben recibir agua para poder realizar la fotosíntesis. Sin corazón ni músculos, ¿Como sube el agua hasta las hojas? ¿Y que pasa con ella, una vez arriba?


Todos hemos oído hablar de la fotosíntesis. Es el proceso por el cual las plantas reciben la energía del sol y la convierten en moléculas valiosas para su metabolismo alimentándolas y permitiéndolas crecer. Este mecanismo es la base de la vida en la Tierra pero necesita algo más que luz solar para funcionar. El agua es imprescindible dentro de esas reacciones químicas y es origen del oxígeno que las plantas desprenden. Lo complicado es hacer llegar el agua a cien metros de altura.


Para lograrlo las plantas utilizan diversos mecanismos. El primer paso es la entrada del agua desde el suelo a la raíz. Para ello se utiliza la ósmosis, aprovechando la mayor concentración de sales dentro del árbol. Una vez dentro de la planta es necesario que el agua ascienda hasta la parte superior. Generalmente la ósmosis no es suficiente, así que se ayudan de otro proceso, la transpiración, también llamada evapotranspiración. El agua y las sales absorbidas ascienden por la planta por unos tubitos conocidos como xilema hasta llegar a las hojas. Las hojas liberan agua en forma de vapor a través de los estomas y esta evaporación, además de enfriarlas, provoca un aumento de la concentración de sales en la parte superior de forma que impulsa al agua a ascender.

Un árbol de grandes dimensiones puede evaporar cientos de litros de agua al día y un bosque extenso es capaz de disminuir la temperatura y aumentar la humedad en su zona de influencia. El efecto inverso, conocido como "isla térmica" o "isla de calor" es provocado por las ciudades. Es una de las razones por la cuales es bueno tener zonas verdes y arbolado dentro de las mismas. En casos extremos hay plantas capaces de exudar gotas de agua cuando la temperatura o la humedad dificultan su evaporación. Podemos realizar este sencillo experimento para comprobarlo. Basta con rodear una hoja con una bolsa de plástico y sellarla con cinta aislante. Al cabo del tiempo, en el interior de la bolsa aparecerán unas gotas de agua procedentes de la evaporación en las hojas.

Una vez generados los nutrientes en las hojas son enviados al resto de la planta por otro circuito conocido como floema. De esta forma se cierra el circulo y las plantas consiguen fabricar y transportar sus alimentos sin músculos ni otros elemento de bombeo. Simplemente las muy fiables leyes de la física y la química.


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