Aves 2013. Conferencia 24

Vuelo y migraciones en las aves.

Sumario. Principales adaptaciones al vuelo. Física del vuelo. Tipos de vuelo. Migraciones: Concepto. Ventajas. Modos y tipos de migración. Control de las migraciones.

Flying adaptions in: 1. pterosaur (Pterosauria) 2. bat (Chiroptera) 3. bird (Aves)

Las aves no son los únicos animales que vuelan

1. Esqueleto rígido, fuerte y

ligero.

2. Reducido peso corporal.

3. Esternón con quilla alargada.

4. Huesos fuertes y pneumáticos.

5. Modificación de las

articulaciones de los huesos de las

extremidades.

6. Músculos de vuelo grandes y

fuertes.

Adaptaciones al vuelo

El principio de Bernoulli, también denominado ecuación de Bernoulli o Trinomio de Bernoulli, describe el comportamiento de un flujo laminar moviéndose a lo largo de una corriente de agua. Fue expuesto por Daniel Bernoulli en su obra Hidrodinámica (1738) y expresa que en un fluido ideal (sin viscosidad ni rozamiento) en régimen de circulación por un conducto cerrado, la energía que posee el fluido permanece constante a lo largo de su recorrido. La energía de un fluido en cualquier momento consta de tres componentes: Cinética: es la energía debida a la velocidad que posea el fluido. Potencial gravitacional: es la energía debido a la altitud que un fluido posea. Energía de flujo: es la energía que un fluido contiene debido a la presión que posee.

Donde: V es velocidad del fluido en la sección considerada. p= densidad del fluido. P= presión a lo largo de la línea de corriente. g= aceleración gravitatoria z= altura en la dirección de la gravedad desde una cota de referencia

El principio de Bernoulli puede ser visto como otra forma de la ley de la conservación de la energía, es decir, en una línea de corriente cada tipo de energía (cinética, de flujo y potencial), puede subir o disminuir en virtud de la disminución o el aumento de las otras dos.

Esta ecuación permite explicar fenómenos como el efecto Venturi: la aceleración de cualquier fluido en un camino equipotencial (con igual energía potencial) implica una disminución de la presión.

El principio de Bernoulli es una consecuencia directa de la primera ley de la termodinámica.

Las aves y los aviones tienen la parte superior del ala más curvada que la parte inferior. Esto causa que la masa superior de aire, al aumentar su velocidad, disminuya su presión, creando así una succión que ayuda a sustentar la aeronave.

La presión ejercida hacia abajo por el rápido movimiento del aire (flechas rojas) es menor a la presión ejercida hacia arriba por el lento movimiento del aire (flechas verdes).

Las aves usan sus fuertes músculos pectorales para mover sus alas y desarrollar el empuje para moverse a través del aire y volar. En cierta forma, las aves usan un movimiento de natación aérea para conseguir el ascenso que necesitan para volar. Las alas de los aviones tienen una forma similar a las de las aves, pero en lugar de agitar sus alas, utilizan los motores que los empujan en el aire y crean la elevación necesaria para volar.

Los dos grandes músculos del vuelo son el pectoral mayor y el pectoral menor o supracoracoideo. El primero es el mayor entre todos los músculos de las aves y alcanza en ocasiones más del 20% del peso del ave. El hecho de que ambos se encuentren en posición ventral ayuda a bajar el centro de gravedad.

El pectoral mayor baja el ala al contraerse.

Se une a la fúrcula y a la fuerte membrana que existe entre la fúrcula y el coracoides, también a la zona periférica ventral del esternón. En algunas aves de quilla muy estrecha, puede llegar hasta las costillas.

El músculo supracoracoideo o pectoral menor eleva las alas a cada lado en un movimiento de «recobrado» En la parte superior de este músculo se inserta un poderoso tendón que pasa a través del foramen trióseo (e/coracoides, clavícula y escápula) y se une a la cara dorsal de la base del húmero. Tiene una activa función en los rápidos batidos iniciales necesarios para abandonar el suelo. Es más pequeño que el pectoral mayor, aunque en colibríes puede alcanzar el 11.5% de la masa corporal del animal.

La capacidad de vuelo sostenido está relacionada con la proporción de fibras rojas en el músculo. Las fibras blancas, menos vascularizadas, son capaces de potentes

contracciones. Tienen menos mioglobina, menos mitocondrias y sets diferentes de enzimas, Se fatigan pronto por acumulación de ácido láctico.

Los dos elementos esenciales en el aerodinamismo son: • La Fuerza de sustentación (Fs) y • La Fuerza de arrastre (Fa), lift y drag en inglés, respectivamente. La curvatura del ala obliga al aire a moverse más rápidamente por la parte superior que por la inferior, lo que produce entonces una mayor presión bajo el ala que causa la aparición de Fs. En las aves, son las plumas la que convierten al ala en un plano de sustentación: El borde de ataque, con el radio, la ulna, las coberteras y la curvatura de las primarias es ancho y el borde de arrastre, con los extremos de las primarias o secundarias, es delgado. Cada pluma primaria es delgada en su borde de ataque y más ancha en su borde de arrastre, o sea, las plumas de vuelo son asimétricas, lo que provoca una sección transversal curva. Al sobreponerse las plumas, crean una superficie continua ancha delante y afilada detrás. A este fenómeno se le conoce como alabeo y es el responsable del surgimiento de Fs.

La Fuerza de arrastre se produce por fricción y por turbulencia y se opone al movimiento hacia adelante. Se evita homogeneizando los flujos superior e inferior del aire a través de los canales entre las plumas de vuelo.

p1v1

p2v2

p1v1=p2v2

Fs α AV2 , por lo que grandes alas permiten vuelo elevado. Fa α AV2 , por lo que un vuelo rápido solo es posible con alas de pequeño tamaño.

Razón de forma (aspect ratio): longitud/ ancho medio del ala.

Carga alar (wing-loading): peso en kg/área alar en m2

Las aves voladoras no pueden ser muy grandes ni muy pesadas.

Tipos de vuelo: Vuelo batido Vuelo planeado: térmicas, ráfagas y vientos marinos. Vuelo cernido

Types of aerial locomotion 1. Falling: decreasing altitude under the force of gravity, using no adaptations to increase

drag or provide lift. 2. Parachuting: falling at an angle greater than 45° from the horizontal with adaptations to

increase drag forces. Very small animals may be carried up by the wind. Some gliding animals may use their gliding membranes for drag rather than lift, to safely descend.

3. Gliding flight: falling at an angle less than 45° from the horizontal with lift from adapted aerofoil membranes. This allows slowly falling directed horizontal movement, with streamlining to decrease drag forces for aerofoil efficiency and often with some maneuverability in air. Gliding animals have a lower aspect ratio (wing length/breadth) than true flyers.

4. Flapping: moving wings for directly producing thrust. May ascend without the aid of the wind, as opposed to gliders and parachuters.

5. Soaring: gliding in rising or otherwise moving air that requires specific physiological and morphological adaptations that can sustain the animal aloft without flapping its wings. The rising air is due to thermals, ridge lift or other meteorological features. Under the right conditions, soaring creates a gain of altitude without expending energy. Large wingspans are needed for efficient soaring.

6. Ballooning: being carried up into the air from the aerodynamic effect on long strands of silk in the wind. Certain silk-producing arthropods, mostly small or young spiders, secrete a special light-weight gossamer silk for ballooning, sometimes traveling great distances at high altitude.

Vuelo batido

Vuelo planeado

Vuelo cernido

Uso de ráfagas

Aprovechamiento de diferentes velocidades del viento a diferente nivel.

DESPEGUE Y ATERRIZAJE

MIGRACIONES

Alas

Largas – Cortas

(largo del ala – tronco)

Migración es el movimiento periódico de los individuos de una población entre áreas alternativas o dominios vitales. Una de las áreas se utiliza para criar y se denomina área de cría. El área alternativa recibe el nombre de área de reposo o invernada. A la migración hacia el área de cría se le denomina migración prenupcial (primaveral) y al movimiento desde el área de cría se le llama migración postnupcial (otoñal).

Las migraciones tienen un alto costo en términos de gasto energético y riesgo de muerte. Entonces, ¿por qué ser producen? Parece claro que un ave deje una región cuando terminó de criar y se aproxima un duro invierno, pero, ¿que la hace abandonar su zona de reposo, generalmente con un clima favorable todo el año?

La experiencia nos demuestra que: - Las aves que crían al norte ponen más huevos por nidada. - Los intervalos entre nidadas exitosas son mayores en los trópicos. - La depredación de nidos es mayor en zonas tropicales. - El crecimiento de los pichones se acelera en zonas árticas.

Las aves parecen viajar al norte por: - Disponer allí de una mayor cantidad de alimentos. - Evitar la alta densidad de depredadores y parásitos de nido. - Obtener ventajas de la mayor durabilidad del día para extender la alimentación.

Migrantes diurnos: dependen generalmente de corrientes térmicas. (gavilanes, que vuelan a mediodía; golondrinas, que inician su vuelo antes del amanecer). Migrantes nocturnos: Comienzan su recorrido cerca de media hora después del crepúsculo, cuando las primeras estrellas brillan. Bijiritas, vireos, tordos.

Modos de migración.

- De larga y corta distancia - Completos y parciales

Tipos de migración: altitudinal, longitudinal y latitudinal.

Orientación: sol, estrellas, campo magnético, luz polarizada.

Navegación: elementos geográficos, olores, construcciones humanas, experiencia

Fijar la posición. Determinar el rumbo Seguirlo

Control de las migraciones

Las migraciones parecen tener una regulación endógena inducida por un parámetro ambiental: los cambios en el fotoperíodo, que van ocurriendo de una manera predecible a lo largo del año.

El patrón de migración de la población (fecha aprox., momento del día del inicio, dirección de vuelo, responde, teniendo en cuenta los experimentos realizados, a un programa genético.

El aprendizaje parece tener gran importancia y puede modificar el patrón.

Patrón genético Cambios en el fotoperíodo Hormonas sexuales Aprendizaje

Comportamiento migratorio

Funciones corporales relacionadas con la migración (según Wingfield, 1990).

- Acumulación de grasa. - Acomodación del sistema enzimático para uso rápido de la energía. - Elevación del hematocrito para conseguir mayor eficacia en el transporte de oxígeno. - Aumento de la masa muscular en pectorales. - Desarrollo y sincronización del comportamiento migratorio.

Velocidad, altitud, duración de la jornada de vuelo, paradas de descanso, formaciones, rutas migratorias , frente de migración , jornada de vuelo y ciclo gonadal son elementos que se tienen en cuenta en el estudio de las migraciones.

Dominios de la cigüeña blanca

MIGRACIÓN

Movimientos estacionales entre las áreas de cría y de

invernada.

Gaviota Ártica

(Sterna paradisaea)

Ártico – Antártida

12 000 km

RESUMEN

MIGRACIÓN

Movimientos estacionales entre las áreas de cría y de

invernada.

CUBA

> 60% son migratorias

(M/B)

Patrones de las migraciones

• América: Norte – Sur.

Europa: Este – Oeste.

• Aves del hemisf. Norte migran >> que las del hemisf. Sur.

Principales cadenas montañosas Costas Ríos y valles

Patrones de las migraciones

Áreas recursos predecibles todo el año Individuos

residentes

Áreas recursos varían grandemente

entre estaciones y con un patrón poco

predecible

Evoluciona migración

anual obligatoria

Áreas variabilidad menos extrema y

menos predecible

Conductas más flexibles

• nomadismo

• migrantes parciales

facultativos

• migrantes irruptivos

• América: Norte – Sur.

Europa: Este – Oeste.

• Aves del hemisf. Norte migran >> que las del hemisf. Sur.

Principales cadenas montañosas Costas Ríos y valles

• Cambios climáticos: Debido a los cambios ambientales – avances de

los glaciares, aumento del nivel del mar, mov. de los continentes.

• Carencia de recursos

• Interacciones de dominancia interespecíficas estacionales:

Competencia entre especies por recursos limitados.

• Interacciones de dominancia intraespecíficas estacionales:

Agresividad por parte de ind. dominantes vs. Subordinados.

• Seguimiento estacional de frutos y néctar: Individuos que siguen el

florecimiento y/o fructificación de sus plantas claves.

• Umbral migratorio: C/ organismo tiene un umbral migratorio

determinado genéticamente y siempre que se alcanza el ind. está

obligado a migrar – deterioro de las condiciones amb.

Algunas de las teorías de origen de las migraciones

¿¿¿¿ NEOTRÓPICO ????

¿¿¿ Qué desata las migraciones ???

Cambios en el fotoperíodo

Cambios hormonales

(prolactina y hormonas adrenocorticales)

Conducta migratoria

Hiperfagia, acúmulos de grasa

Migraciones:

• Diurnas: Spp planeadoras (termales ej. Grullas, cigueñas, halcones).

Spp. que se alimentan mientras vuelan (ej. vencejos y golondrinas).

• Nocturnas: Mayoría de las especies y paseriformes individuales.

Mayor tiempo para forrajear durante el día – más reservas de grasa,

mayor estabilidad de la atmósfera durante la noche – menos

turbulencia producto de la convección y bajas temperaturas del aire

nocturno que impiden la desecación y reducen el estrés por el calor.

Anátidos y limícolas: Migran durante el día y la noche en dependencia

de las condiciones del clima.

Migraciones:

• Altitudinales.

• Longitudinales : E a W y visceversa.

• Latitudinales : N a S y visceversa.

Migraciones:

• Altitudinales.

• Longitudinales : E a W y viceversa.

• Latitudinales : N a S y viceversa.

1. Ruta del Atlántico.

2. Ruta del Mississippi.

3. Ruta de las Rocallosas.

4. Ruta del Pacífico

Hasta aquí el resumen

Cómo se orientan durante las migraciones ???

• Sol

• Estrellas

• Olfato

• Magnetismo

• Luz polarizada

• Señales terrestres

Cómo se estudian las migraciones ???

• Anillamiento

Cómo se estudian las migraciones ???

• Anillamiento

• Radar

Cómo se estudian las migraciones ???

• Anillamiento

• Radar

• Telemetría

MUCHAS GRACIAS