Un nido de aves es considerado una maravilla arquitectónica

El término “nido de aves” ha llegado a describir una cabellera enmarañada y otros enigmas enredados. Pero eso no le hace justicia a las aves. Éstas producen maravillas que siguen dejando boquiabiertos a los científicos.

Un esfuerzo para desenredar la dinámica estructural del nido está en marcha en el laboratorio de Hunter King, un físico de la Universidad de Akron en Ohio.

“Tenemos la hipótesis de que un nido de pájaros podría efectivamente ser una bomba desordenada de palitos, con apenas la suficiente energía almacenada para mantenerlo rígido”, dijo King.

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King y otros científicos buscan respuestas a preguntas simples: ¿cuál es el principio mecánico detrás de la estrategia de construcción del nido de aves? ¿Cuáles son las características estadísticamente robustas del “estado del nido”?

“Las aves realizan lo que yo llamo ‘síntesis mecánica’”, dijo King. “Un químico sintetizará polímeros de longitud o rigidez variables en anticipación a las propiedades mecánicas colectivas”, indicó, pero “el ave elige elementos delgados de su entorno, con algunos criterios de selección en espera del desempeño del nido”.

Un nido tiene una cierta química: una alquimia. De partes sencillas emerge una suma mayor. Y, presumiblemente, su principio genérico no sería exclusivo de los nidos. Podría ser ampliamente aplicable a estructuras en arquitectura, empaquetado y más.

King eligió estudiar al cardenal, porque en la construcción de su nido básicamente sólo junta palitos entre sí. Como escribieron King y otros: “cuando una hembra cardenal construye su emblemático nido en forma de cuenco, usa su propio cuerpo como modelo y moldea ramitas delgadas, hierba y tiras de corteza para crear una estructura que, pese a su suavidad, mantiene su forma de manera confiable contra diversas perturbaciones mecánicas”.

Al hacer un modelo de la delicada interacción de la geometría, elasticidad y fricción del nido, King y otros construyeron un nido artificial: un cilindro que contiene cientos de varitas de bambú, cortadas con láser y compradas a granel. Luego, crearon a su alrededor una cámara para medir la respuesta del nido cuando era comprimido repetidamente.

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King halló que cuando los elementos son juntados al azar, se comportan de manera colectiva, en un proceso llamado atorón.

Karola Dierichs y Achim Menges, arquitectos en el Instituto para Diseño y Construcción Computacionales de la Universidad de Stuttgart, crearon partículas en forma de estrella que son colocadas para formar una estructura parecida a un nido, un ejemplo de lo que llaman “arquitectura agregada”.

“La estabilidad se establece sólo a través de contactos aleatorios, no de mecanismos adhesivos locales, como pegamento o tornillos”, explicó Dierichs.

Por supuesto, el nido de un pájaro no es completamente al azar; el constructor entrelaza o coloca los elementos. Pero, ¿cuál es la lógica universal? ¿Cuál es la quintaesencia del “estado del nido”?

King y sus colaboradores han explorado cómo se juntan los materiales en el nido artificial y cómo el conjunto absorbe energía. Hasta ahora, han observado lo que King llamó “una histéresis de estado estacionario causada por deslizamiento reversible”.

El término “histéresis” se deriva del griego antiguo, que significa “deficiencia” o “rezago”. Describe cómo un sistema físico se comporta de diferente manera dependiendo de lo que se le haya hecho previamente —el sistema tiene un historial.

En el laboratorio de King, los palitos eran comprimidos lentamente al máximo estrés, y luego eran soltados, repetidas veces. Durante cada ciclo, los palitos se comprimían un poco más y luego se recuperaban, pero sólo parcialmente; esto era histéresis en proceso. A la larga, para cualquier delgadez de palito, el sistema encuentra su densidad máxima o de estado estacionario.

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Luego desordenaron los palitos un poco más. Pero sus datos sugirieron que aún estaba ocurriendo la histéresis. Esto fue inesperado e intrigante; los palitos estaban en densidad, y no parecían estar reacomodándose más en la cámara de compresión. El equipo llegó a llamar a esto “histéresis de estado estacionario”.

Llegaron a una explicación. Los palitos, de hecho, se comprimían aún más, reacomodándose ligeramente cuando uno de ellos se deslizaba junto a otro. Pero este deslizamiento se deshacía cuando eran soltados —”deslizamiento reversible”. El nido se convirtió en un resorte asimétrico: rígido al ser empujado, suave al ser soltado.

Este fenómeno podría ser lo que están buscando: un proceso que está detrás de las maquinaciones de un nido y uno que debe estar presente en otros sistemas.