El castañeteo del pico es clave para la alimentación de los flamencos
Los flamencos que permanecen serenamente en un lago alcalino poco profundo con las cabezas sumergidas pueden parecer estar alimentándose plácidamente, pero hay mucho más sucediendo debajo de la superficie.
A través de estudios de flamencos chilenos en el Zoológico de Nashville y el análisis de modelos impresos en 3D de sus patas y picos en forma de L, los investigadores han documentado cómo las aves usan sus patas, cabezas y picos para crear una tormenta de tornados o vórtices en el agua para concentrar y sorber eficientemente a sus presas.
"Los flamencos son en realidad depredadores, buscan activamente animales que se mueven en el agua, y el problema que enfrentan es cómo concentrar a estos animales, juntarlos y alimentarse de ellos", dijo Víctor Ortega Jiménez, profesor asistente de biología integrativa en la Universidad de California, Berkeley, quien se especializa en biomecánica. "Piensen en las arañas, que tejen telarañas para atrapar insectos. Los flamencos usan vórtices para atrapar animales, como los camarones de la salmuera".
Ortega Jiménez y colaboradores del Instituto de Tecnología de Georgia en Atlanta; la Universidad Estatal de Kennesaw en Marietta, Georgia (KSU-Marietta); y el Zoológico de Nashville han publicado sus hallazgos esta semana.
Los investigadores descubrieron que los flamencos usan sus palmeadas y flexibles patas para remover el sedimento del fondo e impulsarlo hacia adelante en espirales que luego las aves llevan a la superficie sacudiendo sus cabezas hacia arriba como si fueran émbolos, creando mini tornados. Mientras tanto, las cabezas de los pájaros permanecen boca abajo dentro del vórtice acuático, sus angulosos picos castañetean para crear vórtices más pequeños que dirigen el sedimento y la comida hacia sus bocas, donde se cuelan.
El pico del flamenco es único por su extremo frontal aplanado, de modo que, cuando la cabeza del ave está boca abajo en el agua, la parte plana queda paralela al fondo. Esto le permite emplear otra técnica llamada "skimming". Esto implica usar su largo cuello en forma de S para empujar su cabeza hacia adelante mientras golpea rápidamente su pico, creando vórtices con forma de lámina (vórtices de von Kármán) que atrapan a sus presas.
Este conjunto de comportamientos de alimentación activa desmiente la reputación del flamenco como un animal pasivo que se alimenta por filtración, afirmó Ortega Jiménez.
"Parece que solo filtran partículas pasivas, pero no, en realidad capturan animales en movimiento", añadió.
Los principios que descubrió podrían usarse para diseñar mejores sistemas para concentrar y absorber diminutas partículas, como microplásticos, del agua; mejores filtros autolimpiables, basados en vibraciones; o robots que, como los flamencos, puedan caminar y correr en el barro.
Imagen: Flamenco chileno alimentándose. Crédito: Víctor Ortega Jiménez, UC Berkeley
Castañeteo
Ortega Jiménez, originario de Puebla, México, quedó fascinado con el comportamiento alimentario de los flamencos durante una visita al Zoológico de Atlanta con su esposa e hija antes de la pandemia de COVID-19. Al filmar el comportamiento alimentario de las aves, observó ondas en la superficie.
"No sabemos nada de lo que pasa ahí dentro. Esa era mi pregunta", dijo.
En ese momento, Ortega Jiménez, investigador postdoctoral de la Universidad Estatal de Kennesaw en Georgia, se centró en la alimentación de los flamencos como su próximo proyecto de investigación. Se considera, dijo, un moderno naturalista darwiniano, que investiga el comportamiento de animales de todo tipo, desde nematodos y moscas hasta colémbolos y pájaros, centrándose en cómo los animales interactúan y manipulan su entorno, incluido el aire, el agua y los campos electromagnéticos.
Desde Kennesaw State, se mudó al Instituto de Tecnología de Georgia para trabajar en el laboratorio de Saad Bhamla, donde colaboró con ingenieros y obtuvieron acceso a flamencos chilenos en el Zoológico de Nashville. El equipo los filmó mientras se alimentaban en una gran bandeja, utilizando un láser para iluminar las burbujas de gas en el agua para poder ver los vórtices creados por las cabezas y los picos de los animales.
Después de mudarse a la Universidad de Maine en Orono como profesor asistente, Ortega Jiménez perfeccionó modelos impresos en 3D del pico y la pata de un flamenco para estudiar con más precisión el movimiento del agua y las partículas durante el castañeteo del pico, o "parloteo", que usan las aves cuando comen.
En 2024, se trasladó de nuevo a la Universidad de California en Berkeley, donde realizó experimentos para comprobar la eficacia del castañeteo y el zapateo en la captura de artemias vivas. El nuevo artículo resume todo este trabajo colaborativo.
En la Universidad de California en Berkeley, conectó un pico de flamenco real a un actuador para simular el castañeteo y añadió una pequeña bomba en la boca para simular la lengua y succionar las artemias capturadas. Con este sistema, pudo establecer que el castañeteo es clave para la alimentación de los flamencos.
"De hecho, el castañeteo multiplica por siete el número de artemias que pasan por el tubo", dijo. "Por lo tanto, es evidente que el castañeteo aumenta el número de individuos capturados por el pico".
Baile a pisotones
El comportamiento de alimentación comienza con las patas de los flamencos, explicó Ortega Jiménez. Si observas a un flamenco en aguas muy poco profundas, a menudo puedes observar su danza en el mismo lugar o en círculos.
Las patas son palmeadas, pero como ocurre con muchas aves zancudas, son flexibles, de modo que cuando el ave levanta una pata, la membrana se colapsa y se separa de la parte inferior sin la succión que dificulta que los humanos caminen en el barro. Al caminar o correr, los flamencos parecen deslizar sus patas en el agua en lugar de pisotearla, una técnica que podría ayudar a los robots a caminar en el agua o el barro.
Ortega Jiménez creó modelos de patas de flamenco rígidas y flexibles para comparar cómo afectan ambos diseños el flujo de fluidos, y descubrió que las patas flexibles son mucho más eficaces para expulsar los vórtices de sedimento frente a cada escalón. La membrana rígida produce principalmente turbulencia.
Al crear un modelo 3D del pico en forma de L, demostró que al mover la cabeza hacia arriba en el agua se crea un vórtice que gira alrededor de un eje vertical, concentrando nuevamente partículas de alimento. Midió la velocidad de la cabeza en aproximadamente 40 centímetros por segundo (1,3 pies por segundo). Los pequeños tornados fueron lo suficientemente fuertes como para atrapar incluso invertebrados ágiles, como los camarones de la salmuera y los crustáceos microscópicos llamados copépodos.
El castañeteo también crea vórtices alrededor del pico. En este caso, el flamenco mantiene el pico superior inmóvil, aunque es capaz de moverse de forma independiente, y solo mueve el pico inferior, unas 12 veces por segundo durante el castañeteo, según descubrió Ortega Jiménez.
Tien Yee, coautor del artículo y profesor de KSU-Marrieta, empleó dinámica de fluidos computacional para simular en una computadora el flujo 3D alrededor del pico y las patas. Confirmó que los vórtices efectivamente concentran partículas, de forma similar a los experimentos que utilizan una cabeza impresa en 3D en un canal con camarones de la salmuera que nadan activamente y huevos de camarones de la salmuera que flotan pasivamente.
"Observamos que al colocar un modelo impreso en 3D en un canal para imitar lo que llamamos deslizamiento, se producen vórtices simétricos a los lados del pico que recirculan las partículas en el agua, de modo que llegan al pico", explicó Ortega Jiménez. "Es un truco de la dinámica de fluidos".
Sus próximos proyectos son determinar el papel de la lengua en forma de pistón del flamenco y cómo los bordes en forma de peine del pico filtran a las presas del agua salada y a veces tóxica.
"Los flamencos son animales superespecializados en la alimentación por filtración", dijo. "No se trata solo de la cabeza, sino también del cuello, las patas, los pies y todos los comportamientos que utilizan para capturar eficazmente a estos diminutos y ágiles organismos".
Los hallazgos se han publicado en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences: Flamingos use their L-shaped beak and morphing feet to induce vortical traps for prey capture
