La vida secreta del surf de remoras haciendo autostop en ballenas azules

Adherirse a los cuerpos de los tiburones y otras especies marinas más grandes es una especialidad conocida de los peces rémora (Echeneidae) y sus discos de succión superpoderosos en la cabeza. Pero un nuevo estudio ahora ha documentado completamente el “pez lechón” en la acción de hacer autostop debajo de la superficie del océano, descubriendo un conjunto de habilidades mucho más refinado que el pez usa para navegar la intensa hidrodinámica que viene al tratar de montar a bordo de un 100 pies. ballena azul (Balaenoptera musculus).

En un estudio publicado el 28 de octubre en la Revista de biología experimental, un equipo internacional de investigadores que estudian los entornos fluidos únicos de las ballenas azules que viajan frente a la costa de Palos Verdes y San Diego, CA, ha informado de la captura de la primera grabación continua del comportamiento de la rémora en un organismo huésped, utilizando etiquetas biosensibles avanzadas con grabación de video. Capacidades

El estudio muestra los secretos detrás del éxito del pez rémora al hacer autostop a bordo de ballenas barbadas de más de 30 veces su tamaño para atravesar el océano de manera segura: seleccionan las regiones más óptimas de flujo en el cuerpo de la ballena para adherirse, como detrás del orificio nasal de la ballena. , donde la resistencia al arrastre de los peces se reduce hasta en un 84%. Los hallazgos del equipo también muestran que las rémoras pueden moverse libremente para alimentarse y socializar en su viaje incluso cuando su anfitrión de ballenas alcanza velocidades de ráfaga de más de 5 metros por segundo, utilizando comportamientos de navegación y deslizamiento previamente desconocidos a lo largo de carriles especiales de baja resistencia que existen justo en la superficie del cuerpo de la ballena.

Los investigadores dicen que el estudio representa el análisis dinámico de fluidos de todo el cuerpo de ballenas de más alta resolución hasta la fecha, cuyos conocimientos podrían usarse como base para comprender mejor el comportamiento, el uso de energía y la salud ecológica general de la especie, así como mejorar el marcado y seguimiento de ballenas y otros animales migratorios en estudios futuros.

“Las ballenas son como su propia isla flotante, básicamente como sus propios pequeños ecosistemas … Observar el entorno de flujo de las ballenas azules con una resolución milimétrica a través de este estudio es extremadamente emocionante”, dijo Brooke Flammang, profesora asistente de biología. en el Instituto de Tecnología de Nueva Jersey y el autor correspondiente del estudio. “A través de una afortunada coincidencia, nuestras grabaciones capturaron cómo las rémoras interactúan en este entorno y son capaces de utilizar las distintas dinámicas de flujo de estas ballenas en su beneficio. Es increíble porque realmente no sabemos casi nada sobre cómo se comportan las rémoras en sus anfitriones en la naturaleza durante un período prolongado de tiempo “.

Hasta ahora, los científicos que estudian las relaciones simbióticas entre las rémoras y sus huéspedes en su hábitat natural del océano se han basado predominantemente en imágenes fijas y evidencia anecdótica, dejando como un misterio gran parte de cómo llevan a cabo su famoso comportamiento de pegarse bajo la superficie.

En su investigación reciente, los investigadores emplearon etiquetas de biologización de sensores múltiples con cámaras duales que conectaron a las ballenas a través de cuatro discos de succión de 2 pulgadas. Las etiquetas pudieron calcular varias medidas dentro del ecosistema de la ballena, como la presión de la superficie y las fuerzas complejas de los fluidos alrededor de las ballenas, así como la ubicación del GPS y las velocidades de viaje a través de las vibraciones de la etiqueta, todo mientras graba en video las rémoras a 24 cuadros por segundo y 720p. resolución.

“Afortunadamente, el arrastre en las cabinas de los aviones con forma de hoyuelos se ha medido muchas veces y pudimos aplicar este conocimiento para ayudar a determinar el arrastre que estaban experimentando estas rémoras”, dijo Erik Anderson, coautor, investigador de dinámica de biofluidos en Grove City. Investigador universitario e invitado en la Institución Oceanográfica Woods Hole. “Pero nuestro estudio todavía requería calcular, por primera vez, el flujo sobre una ballena azul usando dinámica de fluidos computacional … se necesitó un equipo internacional de biólogos, programadores, ingenieros y una supercomputadora para hacer eso”.

Los 211 minutos del equipo de imágenes de video y datos de etiquetas de ballenas procesados ​​por investigadores en el Centro de Supercomputación de Barcelona capturaron un total de 27 rémoras en 61 ubicaciones de las ballenas en general, y encontraron que las rémoras se desplazaban con mayor frecuencia y viajaban entre tres de los más beneficiosos hidrodinámicamente. puntos donde el flujo y las estelas de separación son causados ​​por las características topográficas distintivas de la ballena: directamente detrás del orificio de ventilación, al lado y detrás de la aleta dorsal, y la región del flanco por encima y detrás de la aleta pectoral.

Según las mediciones del equipo, Anderson dice que la fuerza de corte experimentada por una rémora de tamaño promedio en la estela detrás del orificio de una ballena que nada a la velocidad casual de 1.5 m / s puede ser tan baja como 0.02 Newtons, la mitad de la fuerza. de arrastre en el flujo libre de arriba. Sin embargo, Anderson señala que la fuerza de succión de la rémora promedio de 11-17 Newtons es más que un partido incluso para el lugar de estacionamiento más intenso de la ballena, su cola, donde la rémora experimenta aproximadamente 0.14 Newtons de fuerza de corte. Y aunque las fuerzas son mayores, lo mismo es cierto incluso para grandes rémoras montadas sobre ballenas que nadan a velocidades mucho más altas.

“Aprendimos que el disco de succión de la rémora es tan fuerte que pueden pegarse en cualquier lugar, incluso en la aleta de cola donde se midió la resistencia más fuerte, pero les gusta ir por el camino fácil”, dijo Erik Anderson. “Esto les ahorra energía y les hace la vida menos costosa, ya que hacen autostop y se deslizan sobre la superficie de la ballena como una sonda de la NASA sobre un asteroide o algún mini-mundo”.

Remoras hace surf

Las etiquetas mostraron que para conservar energía mientras se desplazan por su isla flotante, las rémoras aprovechan la física de la ballena navegando dentro de una capa delgada de fluido que rodea el cuerpo de la ballena, conocida como capa límite, donde el equipo encontró que la fuerza de arrastre se reduce. hasta en un 72% en comparación con el flujo libre mucho más contundente justo arriba. Flammang dice que los peces pueden levantarse a menos de 1 cm de su anfitrión en esta capa para alimentarse o unirse a sus compañeros en otros puntos sociales de baja resistencia de la ballena, ocasionalmente cambiando de dirección al rozar o uniendo y soltando repetidamente sus discos de succión en el cuerpo de la ballena.

Flammang sospecha que las rémoras pueden moverse libremente sin separarse por completo de sus veloces anfitriones, que pueden moverse casi siete veces más rápido que la rémora, a través de algo llamado efecto Venturi.

“El comportamiento de rozar y surfear es asombroso por muchas razones, especialmente porque pensamos que al permanecer a un centímetro del cuerpo de la ballena, están aprovechando el efecto Venturi y usando fuerzas de succión para mantener su proximidad”, explicó Flammang. “En este espacio estrecho entre la rémora y la ballena, cuando el fluido se canaliza a un espacio estrecho, se mueve a una velocidad más alta pero tiene una presión más baja, por lo que no va a empujar la rémora sino que puede succionarla hacia el huésped. Ellos puede nadar hacia arriba en la corriente libre para tomar un bocado de comida y regresar a la capa límite, pero se necesita mucha más energía para nadar en la corriente libre “.

Además de descubrir nuevos detalles de la destreza de la rémora para hacer autostop, el equipo dice que continuarán explorando tanto los entornos de flujo alrededor de las ballenas como los mecanismos mediante los cuales organismos específicamente adaptados, como las rémoras, se adhieren con éxito a los anfitriones para mejorar las tecnologías y diseños de etiquetas de animales para extendidos períodos de seguimiento conductual y ecológico. El equipo también está utilizando sus nuevos conocimientos sobre las ubicaciones preferidas de accesorios de bajo arrastre de la rémora para informar mejor dónde podrían etiquetar las ballenas en los próximos estudios.

“Es un proceso extremadamente arduo estudiar a las ballenas con permisos, regulaciones de investigación y el juego de azar de encontrar animales, todo para que las etiquetas generalmente se caigan dentro de las 48 horas”, dijo Flammang. “Si podemos encontrar una mejor manera de recopilar datos a más largo plazo a través de una mejor ubicación de las etiquetas o mejores tecnologías, realmente podría avanzar en nuestro aprendizaje de las especies y muchos otros animales a los que se adhieren las rémoras”.

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