Así es el rápido vuelo de uno de los insectos más pequeños del mundo

Un estudio internacional, liderado por el profesor Alexey Polilov de la Universidad Estatal de Moscú Lomonosov (Rusia) y publicado esta semana en la revista Nature, explica por qué el escarabajo de ala emplumada (Paratuposa placentis) vuela asombrosamente bien para el tamaño que tiene: una combinación de su estilo de vuelo junto a la morfología y ligereza de sus alas.

El escarabajo de ala emplumada (una estructura alar con bordes de flecos) es uno de los insectos no parásitos más pequeños que existen, con un tamaño medio de tan solo 395 micras (menos de medio milímetro) que lo iguala al de protistas unicelulares como las amebas.

Un estilo de vuelo altamente eficiente

La velocidad de vuelo de un insecto suele estar relacionada con su tamaño: cuanto más grande, más rápido vuela. A escalas pequeñas se producen limitaciones en cuanto a la fricción del aire, que suele ser mayor que la potencia de vuelo.

Sin embargo, escarabajos diminutos como Paratuposa placentis puede volar a velocidades similares a las que alcanzan insectos tres veces mayores.

El artículo describe con detalle el peculiar estilo de vuelo de estos escarabajos y muestra cómo sus alas con flecos, cuya masa es mucho menor que otras membranosas para la misma extensión, funcionan muy bien en artrópodos muy pequeños.

“Para insectos de mayor tamaño, las alas con flecos son ineficaces”, comenta Polilov, “pero a una escala tan pequeña, las fuerzas de fricción viscosa del aire son lo suficientemente grandes en comparación con las de inercia como para que este tipo de alas sean casi tan buenas —en términos de no dejar pasar el aire— como las membranosas de los insectos más grandes”.

Como si estuvieran nadando

A la escala de estos diminutos escarabajos, el aire se comporta, en términos de viscosidad, como si fuera agua, “lo que les permite volar con un estilo parecido a la natación, como si remaran con remos en forma de escoba”, explica el investigador.

Los autores han utilizado técnicas de última generación, como microscopía óptica, electrónica, láser confocal y modelado informático tridimensional, para realizar el análisis morfológico de los escarabajos.

“Para estudiar su locomoción hemos usado vídeo infrarrojo de alta velocidad, y reconstrucción en 3D de las trayectorias y movimientos de las partes del cuerpo en vuelo, así como nuevos métodos de aerodinámica computacional”, resalta Polilov.

El estudio de los flujos y fuerzas de aire durante el movimiento de las alas se ha analizado construyendo modelos de las mismas a escala, y simulando las condiciones del aire mediante glicerol.

Capturas del escarabajo Paratuposa placentis en vuelo (fila superior), reconstrucción informática tridimensional de los movimientos de sus alas (fila central) y visualización de las corrientes de aire (fila inferior). / Farisenkov et al.

“Este estudio es el primero que realiza una simulación numérica del vuelo de este tipo de insecto, y resuelve el flujo del aire sobre las cerdas individuales en una configuración 3D altamente realista”, señala Polilov.

Según el investigador, el ciclo de vuelo que han descrito en estos escarabajos es diferente al de cualquier otro insecto conocido, consistente en dos golpes de potencia que producen una gran fuerza hacia arriba y dos golpes de recuperación que generan una fuerza más pequeña hacia abajo.

“Hasta hace poco se asumía que insectos como los escarabajos de ala emplumada no podían igualar a otros más grandes en términos de velocidad y maniobrabilidad en su vuelo”, subraya Polilov, quien adelanta: “En el futuro tenemos previsto ampliar nuestros análisis detallados a otros insectos voladores extremadamente pequeños, como las avispas parásitas”.

 

A pesar de su tamaño extremadamente reducido, estos coleópteros son animales multicelulares capaces de un comportamiento avanzado y de movimientos complejos, incluido su eficiente vuelo.

El equipo del investigador ruso descubrió en anteriores trabajos que este tipo de insectos vuela asombrosamente bien para su tamaño, y lo que han hecho ahora es “describir su estilo de vuelo, que es bastante inusual”, recalca el investigador.

Miniaturización para el éxito evolutivo 

Los autores concluyen que estas adaptaciones podrían explicar cómo los insectos diminutos han conservado un rendimiento de vuelo tan excelente durante su proceso de miniaturización, lo que podría ser un componente importante de su éxito evolutivo.