La Tierra pierde calor constantemente a través de la atmósfera y hacia el espacio, incluidas innumerables columnas de energía que escapan todos los días de una fuente poco explorada y posiblemente sorprendente: las aves.
Sin embargo, a medida que el cambio climático impulsado por el hombre distorsiona este intercambio de calor y calienta cada vez más nuestro planeta, comprender cómo las aves regulan su temperatura corporal es esencial para su conservación, así como la nuestra.
En un nuevo estudio sobre termodinámica aviar, biólogos e ingenieros se unieron para medir cuánto calor y otros tipos de radiación electromagnética absorben, emiten y reflejan las aves en el medio ambiente.
“Es emocionante saber que las plumas de las aves están evolucionando para arrojar calor al espacio exterior para rastrear los desafíos climáticos”, explica Terry McGlynn, biólogo de la Universidad Estatal de California en Dominguez Hills, coautor del estudio.
Esto se refiere al calor infrarrojo que puede atravesar partes de la atmósfera terrestre, en lugar de una transferencia directa al espacio.
Primero, los investigadores recolectaron especímenes de museo de cinco especies de aves (búho cornudo, cuervo común, codorniz norteña, arrendajo de Steller y gorrión cantor) del Museo de Historia Natural del condado de Los Ángeles, incluidas tres o cuatro subespecies de cada una de diversas regiones climáticas de América del Norte.
Luego, los investigadores utilizaron un espectrofotómetro UV-Vis para medir cuánta luz absorbieron las aves en longitudes de onda ultravioleta a visible; los cerveceros también usan este dispositivo para verificar el color y la calidad de sus cervezas.
En el ámbito ornitológico, la coloración de la luz visible ayuda a las aves a lograr las tres grandes C: camuflaje, comunicación y mantenerse frescos.
Pero esa no es toda la historia térmica porque el calor, o la radiación en las longitudes de onda infrarrojas, es invisible, tanto para los humanos como para las aves. Por cierto, estas son similares a las longitudes de onda infrarrojas observadas por el JWST para revelar el universo.
Y no, los investigadores no utilizaron el telescopio espacial más potente del mundo para observar a sus pájaros. Pero sí utilizaron una técnica compartida para analizar cómo reaccionaban las plumas de las aves a varias longitudes de onda de luz infrarroja, de ahí el equipo interdisciplinario para conseguir espectrómetros.
“Es difícil conseguir acceso y, además, muchos ingenieros no quieren materiales biológicos sucios en sus costosos y sofisticados equipos”, aclara Allison Shultz, curadora de ornitología del Museo de Historia Natural del condado de Los Ángeles y coautora del estudio.
En general, los especímenes de aves de climas más cálidos o latitudes más bajas cercanas al ecuador exhibieron una absorbancia reducida en longitudes de onda ultravioleta e infrarroja cercana, lo que es consistente con una adaptación térmica para reducir el estrés por calor.
Según otra hipótesis experimental, las aves que viven al aire libre y expuestas al cielo y al sol deberían disipar el calor de forma más eficaz que las aves del bosque. En consecuencia, las codornices que prefieren pastizales y praderas mostraron la mayor emitancia en radiación infrarroja media. Por lo tanto, estas codornices terrestres pueden emitir un poco más de calor infrarrojo que otras aves.
“Siempre que sales y no tienes un techo, un tejado o un árbol sobre tu cabeza, porque el espacio es muy frío en comparación con la Tierra, se emite calor al espacio”, dice Shultz.
“Si vives al aire libre, si eres un ave de pastizal, por ejemplo, estás expuesto al cielo la mayor parte del tiempo. Entonces, esa podría ser una presión selectiva mayor para ti”.
Surgieron muchos otros hallazgos. Los búhos absorben menos radiación en longitudes de onda y también muestran la mayor variabilidad en la reflectancia, en comparación con las aves diurnas, tal vez debido a presiones selectivas relajadas, ya que los búhos son nocturnos.
Sin embargo, contrariamente a las hipótesis térmicas, los cuervos en climas más cálidos mostraron una mayor absorción de radiación, a pesar de que a menudo habitan áreas abiertas como las codornices. Aunque el plumaje de cuervo más oscuro absorbe más radiación solar, puede mantenerla más cerca de las plumas, de donde puede escapar más fácilmente, en lugar de ser absorbida por el cuerpo. Un plumaje más oscuro también puede ser termodinámicamente favorable para las aves que realizan vuelos más rápidos y frecuentes.
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Finalmente, algunas aves como las codornices apoyan la hipótesis de “lo mejor de ambos mundos”, ya que permanecen bien camufladas en la luz visible y al mismo tiempo reducen el estrés por calor mediante adaptaciones en la cantidad de radiación infrarroja que absorben, emiten o reflejan.
Quizás lo más importante es que este estudio ofrece más evidencia de cómo podemos aprender de la naturaleza para salvarla.
“Un tema candente en ingeniería térmica es la creación de estructuras de enfriamiento pasivo”, dice Thomas Lee, ingeniero mecánico y aeroespacial de UCLA y coautor principal del estudio, “y no es ningún secreto para los ingenieros que la naturaleza contiene algunas de las adaptaciones multifuncionales más optimizadas que nos gustaría replicar”.
Esta investigación fue publicada en Biología Organismal Integrativa.