La increíble habilidad de disparar heces: del pingüino a la ciencia

Si crees que esta investigación está fuera de lugar o carece de interés, te equivocas. El estudio de esta impresionante habilidad de los pingüinos ha ganado un premio Ig Nobel en 2005 y resulta de vital interés para sus cuidadores, quienes esporádicamente son disparados a traición. Para ellos, conocer la distancia de seguridad es clave para protegerse y al fin han encontrado respuesta en la física.

Hace apenas unos días un equipo japonés subió su investigación al conocido repositorio de artículos científicos arXive. El tema era precisamente este y se titulaba: “Trayectoria de un proyectil de heces de pingüino y revisión de su presión rectal”. Tras esta sonora cabecera había varias páginas de cálculos y modelos que tomaban el relevo de otro artículo publicado en 2005 entre las páginas de Polar Biology con el nombre: “Presiones producidas cuando los pingüinos evacúan – Cálculos sobre la defecación en aves”. Entre sus fórmulas, conclusiones y referencias se encontraba no solo el cálculo que los cuidadores de pingüinos esperaban, sino toda una historia de evolución. Porque ¿qué necesidad podría tener alguien de disparar sus heces?

Una cuestión de higiene

Los pingüinos estudiados eran distintos en ambos artículos. En el último se centraban en el de Humboldt (Spheniscus humboldti), mientras que en el de 2003 estudiaron tanto el Adelia (Pygoscelis adeliae) como el barbijo (Pygoscelis antarcticus). No obstante, la mayoría de las especies muestran este escatológico fenómeno. El motivo de tal guarrería es, aunque parezca mentira, bastante tierno. Los pingüinos son, por lo general, unos padres abnegados. En un clima tan adverso como en el que viven, dejar un huevo a la intemperie puede ser fatal, así que tienden a turnarse. Mientras uno protege al huevo apretándolo entre sus pies palmeados y su cuerpo, el otro se zambulle en busca de alimento para acumular reservas de grasa que le permitan sobrevivir cuando nazca su descendencia. Pasado un tiempo los progenitores intercambian papeles y vuelta a empezar. En especies como la del pingüino de Adelia estas guardias son bastante largas, obligando al incubador a estar hasta dos semanas sin moverse del nido. Llegados a este punto es posible que ya anticipes por dónde van los tiros. Si durante ese tiempo el pingüino tiene un apretón, más le vale encontrar la forma de aliviarse lejos del nido. Y no solo porque sea una guarrada, sino porque es peligroso.

Otras aves con dietas basadas en grano o en insectos depositan heces ligeramente corrosivas, pero cuando su alimentación consiste principalmente en animales mayores, como peces, reptiles o pequeños mamíferos, entonces la acidez de sus deposiciones se dispara. Realmente, esto es algo que muchos habremos experimentado por desgracia en nuestra ropa o en la carrocería de un coche. Las palomas pueden hacer verdaderos estropicios, pero relativamente sencillos de limpiar. Sin embargo, el producto de una gaviota, si no se elimina a tiempo, corroerá aquel material sobre el que caiga.

Las enormes presiones que su recto puede ejercer sobre los excrementos permiten propulsarlos bastante lejos del nido sin que afecte ni a sus huevos ni a su plumaje, el cual también es delicado y su integridad es fundamental para asegurar su supervivencia. De hecho, sus nidos suelen estar rodeados por una serie de marcas como de tiza que se alejan en línea recta. Esos radios no son otra cosa que los excrementos, pero al ojo inexperto pueden parecerle algún tipo de sofisticada decoración para señalizar el nido. El verdadero drama está cuando estos animales deciden establecerse en grandes grupos y las deposiciones de unos terminan bañando a otros. Un desafortunado incidente que ocurre con relativa frecuencia y que se registra precisamente en este vídeo de YouTube: “Learn how much penguins can poop!”.

No obstante, y antes de pasar a hablar de la física de todo esto, cabe decir que el verdadero misterio se encuentra en la etología, el comportamiento de estos pingüinos francotiradores. Sabiendo de sus habilidades, sería de esperar que los pingüinos apuntaran siempre en la misma dirección, para no ensuciar todos los alrededores del nido, o tal vez, que aprovecharan en cada momento la cambiante dirección del viento para así llegar más lejos. Sin embargo, ni una cosa ni la otra parecen adecuarse a lo que los naturalistas han podido observar. Parece que los pingüinos no le dan demasiada importancia a la dirección, lo cual lo hace todavía más impredecible para sus cuidadores.

¿Cómo calcular algo así?

A decir verdad, el cálculo que permite predecir la distancia máxima a la que un pingüino puede propulsar sus heces es relativamente sencillo. De hecho, los propios investigadores dicen al final de su artículo que esperan que su trabajo sirva para enseñar mecánica clásica en la licenciatura de física. Y realmente, con un par de apaños, puede plantearse como un problema de tiro parabólico para los estudiantes de instituto.

La idea es la siguiente: para modelizar un incidente como el que hemos descrito necesitamos saber varias cosas. La primera es la presión que el recto de un pingüino puede ejercer sobre su contenido. El segundo dato es la viscosidad de ese contenido, que en este caso está en un punto intermedio entre el aceite de oliva y la glicerina. Finalmente, el otro dato clave es el ángulo que forma su recto con el suelo cuando defecan. Normalmente, este no excede los 45 grados, como sí hace en el caso de algunas aves rapaces, suele quedarse en torno a los 20 grados. Si tenemos en cuenta la gravedad, la presión atmosférica y otra serie de valores, obtendremos que un pingüino obtendremos que en condiciones normales un pingüino de Humboldt al nivel del suelo puede disparar sus heces a 40 centímetros de distancia. Si fuera del tamaño de un ser humano estaríamos hablando de en torno a 1 metro y 70 centímetros, lo equivalente a una persona adulta tumbada.

No obstante, ya que la idea era proteger a los cuidadores y en estos recintos los pingüinos suelen tener rocallas que trepar, era conveniente introducir otro factor en el modelo: la altura desde la cual dispararía el pingüino. Como los estudios se realizaron en acuario de Katsurahama y allí la altura máxima era de dos metros para un ángulo de casi 17 grados, los científicos calcularon que la distancia de seguridad para los cuidadores debía ser de 1,34 metros.

En cuanto a la presión, hasta la fecha se estimaba que el recto de los pingüinos podía llegar a ejercer una presión de entre 10 y 60 kilopascales sobre su contenido. No obstante, los cálculos de este nuevo estudio parecen afinar la estimación situándola entre 12.9 ∼ 44.7 kilopascales. La clave parece estar en la combinación de músculos encargados de cerrar los esfínteres del pingüino de Humboldt y los que constriñen el recto, aumentando la presión hasta que es demasiada y los esfínteres se relajan de golpe. Algo así como cuando nos llenamos los carrillos con agua y hacemos fuerza hasta que ya no podemos mantener los labios juntos.

Por supuesto, un modelo matemático como este es tan solo una aproximación. Una ecuación o una serie de ellas donde incluimos las características que nos parecen relevantes para obtener una predicción, como puede ser en este caso, la distancia alcanzada por las defecaciones. Precisamente por eso hay que dejar fuera factores que se sospechen poco decisivos en beneficio de la simplicidad del modelo. Tal vez, conociendo las propiedades exactas del orificium venti por donde emerge podríamos añadir factores como la turbulencia del fluído (algo así como lo bien ordenado o revuelto que fluye)

En cualquier caso, este estudio es una pequeña maravilla de la ciencia. No solo porque aúne matemáticas, física y biología, sino porque se preocupa por esas pequeñas y extrañas cosas que ocurren a nuestro alrededor. Un detalle que podría parecer trivial, pero que nos ayuda a entender mejor la biología, la evolución de las aves y, por supuesto, a guarecernos de posibles fuegos cruzados.

QUE NO TE LA CUELEN:

• Hasta donde sabemos, los pingüinos no utilizan este mecanismo como arma defensiva ni ofensiva.
• Los pingüinos no son la única ave que propulsa sus excrementos.

REFERENCIAS:

• Meyer-Rochow, Victor Benno, and Jozsef Gal. “Pressures Produced When Penguins Pooh?Calculations On Avian Defaecation”. Polar Biology, vol 27, no. 1, 2003, pp. 56-58. Springer Science And Business Media LLC, doi:10.1007/s00300-003-0563-3. Accessed 9 July 2020.
• Tajima, Hiroyuki, and Fumiya Fujisawa. “Projectile Trajectory Of Penguin’s Faeces And Rectal Pressure Revisited”. Arxive, 2020.