Lo impide la haloclina, una zona de transición entre capas de agua con diferente salinidad
Utilizando como ejemplo las medusas cubo, investigadores de la Universidad de Kiel demuestran cómo la física de la densidad, y no el comportamiento o la fisiología, puede impedir que los animales alcancen la superficie incluso cuando nadan activamente hacia arriba.
El viaje al Parque Nacional de los Everglades comenzó como una excursión de campo rutinaria: científicos del grupo de investigación de nanoelectrónica de la Universidad de Kiel (CAU) viajaron a la vasta región de humedales en Florida, EE. UU., para recolectar medusas cubo, animales cuyos sistemas nerviosos estudian para comprender mejor cómo procesan la información los sistemas biológicos.
Pero tras un chaparrón tropical, el equipo observó algo inesperado. "Normalmente encontramos las medusas cerca de la superficie. Después de la lluvia, habían desaparecido repentinamente de allí", recuerda el primer autor, Jan-Frederik Freiberg, investigador doctoral del grupo.
Esta observación dio lugar a un nuevo estudio donde los investigadores demuestran que no solo las limitaciones biológicas, sino también la resistencia física en la propia capa límite, pueden impedir que algunos organismos acuáticos atraviesen ciertas capas de agua.
De los Everglades al laboratorio
El grupo de investigación de Kiel, dirigido por el profesor Hermann Kohlstedt, investiga principalmente cómo procesan la información los sistemas nerviosos y qué principios se pueden derivar de ellos para aplicaciones tecnológicas. En el presente estudio, sin embargo, un aspecto diferente cobra protagonismo: las condiciones físicas del entorno en el que se mueven estos organismos modelo.
La diminuta medusa cubo Tripedalia cystophora desempeña un papel especial en este estudio. A pesar de su sistema nervioso relativamente simple, estos animales poseen sofisticados ojos y exhiben un comportamiento complejo. En los manglares, se orientan mediante la luz y nadan preferentemente hacia la superficie del agua, donde buscan alimento.
Esto hacía aún más sorprendente que las medusas de los Everglades estuvieran nadando repentinamente a mayor profundidad que antes. Tras fuertes lluvias, las aguas costeras pueden estratificarse, formando una capa de agua dulce más ligera sobre una capa de agua salada más densa. Entre ambas se encuentra la llamada haloclina, una zona de transición entre capas de agua con diferente salinidad.
De vuelta en Kiel, el equipo puso a prueba sus observaciones en condiciones de laboratorio. En un tanque oscuro, crearon una haloclina artificial y filmaron a las medusas mientras ascendían hacia una fuente de luz. Aunque los animales intentaron repetidamente cruzar la capa límite, no lograron hacerlo.
"Mediante la reconstrucción de trayectorias asistida por IA, pudimos rastrear el movimiento vertical de las medusas y cuantificar la eficacia con la que la haloclina les impedía cruzarla", afirma Niels Röhrdanz, coautor del artículo.
Imagen: Área experimental utilizada para estudiar la influencia de una haloclina en el comportamiento de búsqueda de alimento y la distribución vertical de Tripedalia cystophora. Crédito: Journal of Experimental Biology (2026). DOI: 10.1242/jeb.251708
Una nueva explicación física para las haloclinas
Hasta ahora, se han planteado principalmente dos explicaciones sobre cómo responden los organismos acuáticos a las haloclinas: o bien evitan activamente ciertas zonas del agua, o bien las alteradas condiciones de salinidad perjudican temporalmente su capacidad de natación o provocan que se hundan.
Los resultados muestran que estas dos explicaciones no son suficientes. En columnas de agua estratificadas, un efecto adicional actúa junto con la resistencia hidrodinámica: a medida que las medusas nadan, desplazan el agua salada más densa hacia capas menos densas.
La resistencia hidrodinámica resultante de la estratificación aumenta la pérdida de energía de los animales y reduce su flotabilidad. Por lo tanto, la estratificación del agua no solo los ralentiza, sino que sus propios movimientos de natación generan una resistencia adicional que puede impedirles cruzar la capa límite.
"No es el comportamiento ni la fisiología de los animales lo que los frena, sino la física de la capa límite", resume el Dr. Jan Bielecki, autor principal del estudio.
Para Kohlstedt, los hallazgos tienen repercusiones que van más allá de la biología.
"En electrónica, las interfaces entre materiales son donde suceden las cosas más interesantes: controlan lo que pasa y lo que no. Una haloclina es exactamente la versión natural de eso: un límite invisible que determina dónde pueden y no pueden ir los animales. Lo que me sorprende es que la misma lógica física que rige un transistor pueda determinar la distribución vertical de toda una población animal en estado salvaje. Este es precisamente el tipo de fenómeno de interfaz que impulsa nuestro trabajo en KiNSIS (Kiel Nano, Surface and Interface Science)", afirma Kohlstedt.
El estudio fue publicado en la revista Journal of Experimental Biology: Halocline boundary layer restricts the vertical distribution of the box jellyfish Tripedalia cystophora
