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MUNDO ANIMAL. Cómo las polillas evitan ser detectadas por los murciélagos, sus depredadores naturales

 


Ser un insecto es una lucha reñida por la supervivencia constante. Los depredadores acechan a cada paso, buscando su próxima comida rápida, y evadir a estos cazadores no es tarea fácil. Las mariposas y las polillas han desarrollado un camuflaje impresionante para evitar ser detectadas, pero ninguna forma de camuflaje visual puede evitar que los murciélagos, su principal depredador, las encuentren con sus habilidades de ecolocalización. Sin embargo, después de una carrera armamentista evolutiva de 65 millones de años, los investigadores creen que han descubierto polillas que pueden hacerlo.

Investigadores de la Universidad de Bristol han identificado una capa increíble de material amortiguador acústico que se asienta sobre el ala de una polilla y puede absorber las ondas de ecolocalización de los murciélagos, según un estudio publicado en PNAS . Al absorber el sonido y evitar que los ecos reboten en sus alas, la polilla puede evitar la detección y sobrevivir donde las mariposas y otros insectos no pueden. Esta es la primera vez que se descubre un metamaterial acústico de origen natural.

Los murciélagos y las polillas están envueltos en una carrera armamentista evolutiva. Mediante biosonar ultrasónico, los murciélagos detectan a sus insectos presas, que a su vez despliegan diversas estrategias para evitar la depredación. Aquí, mostramos que algunas especies de polillas desarrollaron alas cubiertas con un dosel de escamas que reduce los ecos ultrasónicos. El análisis empírico y matemático juntos muestran que las alas de la polilla exhiben características clave de un metamaterial acústico tecnológico deseable. Este trabajo enriquece nuestra comprensión de la complejidad estructural y funcional de las alas de lepidópteros y revela nuevas y atractivas formas de diseñar, utilizando propiedades de metamateriales bioinspiradas, paneles acústicos de alto rendimiento y dispositivos de mitigación de ruido.


El material que absorbe el sonido (absorbente resonante) comprende una capa extremadamente delgada de escamas que se extienden a lo largo de las alas, lo suficientemente livianas para permitir el vuelo pero lo suficientemente densa para absorber el sonido y hacer que su huella acústica sea casi invisible. Estudios anteriores  han demostrado que las polillas tienen una capa de material absorbente del sonido sobre su cuerpo, pero esta capa es demasiado gruesa para ser funcional en un ala. Los investigadores creen que mediante una ingeniería inteligente, la evolución ha producido absorbentes resonantes en la parte superior de sus alas que son tan delgados y ligeros que no inhiben el vuelo de la polilla.


Representación 3D en falso color de una sección del ala de 0.21 mm x 0.28 mm de la polilla Lasiocampa quercus que muestra la estructura, diversidad y disposición de las escamas de la base (naranja) y de la cubierta (azul y amarillo). Crédito de la imagen: Simon Reichel, Thomas Neil, Zhiyuan Shen y Marc Holderied

Los paneles de insonorización tradicionales funcionan utilizando picos y valles de espuma o lana para absorber las ondas sonoras, haciéndolas 'rebotar' alrededor de la superficie para convertirlas en energía térmica, hasta el punto en que el sonido ya no es detectable. Sin embargo, esto requiere una gran superficie y, en muchos casos, el material debe ser grueso para absorber el sonido de manera eficaz. Entonces, ¿cómo las polillas compactan esto en una capa tan delgada?

El metamaterial acústico funciona siendo más pequeño que la longitud de onda del sonido que absorbe. Si el sonido golpea un material que es más pequeño que su longitud de onda, no puede reflejarse y, en el caso de las polillas, evita ser detectado por los murciélagos. Aún más impresionante, los investigadores creen que las polillas tienen una variedad de resonadores diferentes sintonizados en diferentes frecuencias, de modo que el material puede absorber un rango de longitudes de onda.




“Lo más sorprendente es que las alas de polilla también despliegan una estructura resonante capaz de absorber todas las frecuencias de los murciélagos, al agregar otra característica sorprendente: ensamblan muchos de estos resonadores sintonizados individualmente a diferentes frecuencias en una serie de absorbentes, que juntos crean una absorción de banda ancha al actuar como metamaterial acústico, el primero conocido en la naturaleza ”, dijo el investigador principal, el Dr. Holderied, en un comunicado . "Una absorción de banda ancha de este tipo es muy difícil de lograr en las estructuras ultradelgadas de las alas de las polillas, que es lo que la hace tan notable".

Los investigadores esperan que el nuevo descubrimiento pueda aprovecharse para crear absorbentes de sonido más delgados y efectivos para uso en estudio y oficina.

“La promesa es uno de los absorbentes de sonido mucho más delgados para nuestros hogares y oficinas, nos acercaríamos a un 'papel tapiz' absorbente de sonido mucho más versátil y aceptable en lugar de paneles absorbentes voluminosos”, dijo el Dr. Holderied.

Fuente: [H/T: Chemistry World


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