Revelan nuevas claves sobre cómo los pájaros carpinteros logran un picoteo fuerte y preciso sin perder estabilidad ni hacerse daño

Ya sea en busca de alimento –principalmente insectos, sus larvas y otros artrópodos que viven bajo la corteza de los árboles–, para formar nidos dentro del tronco o como una manera de comunicarse, los pájaros carpinteros dedican gran parte de su día a dar picotazos contra los árboles con una fuerza inusitada que desestabilizaría el cráneo de cualquier ave. ¿Cómo logran realizar esta tarea casi sin inmutarse? ¿Cómo consiguen, además, un picoteo de alta precisión? Históricamente, esta característica se interpretó sobre todo en términos de absorción de impactos. Ahora, un estudio liderado por expertos del CONICET La Plata en la Facultad de Ciencias Naturales y Museo de la Universidad Nacional de La Plata (FCNyM, UNLP) y publicado recientemente en la revista científica Journal of Anatomy aclara el panorama y da cuenta de la compleja estructura del cráneo de estas aves que explica la mecánica de su golpe y la manera en que logran resistir los impactos sin perder fuerza y estabilidad ni dañarse.

El análisis se realizó mediante una técnica denominada morfometría geométrica, una herramienta matemática que, en base a determinados landmarks o puntos de referencia, permitió obtener una representación general de la forma del cráneo y compararlo con el de otras aves también insectívoras para identificar rasgos distintivos de los carpinteros potencialmente asociados con su hábito excavador. Con esa misma información, se estudió en particular la articulación de la mandíbula con el cráneo, una región importante en las aves porque está relacionada con el movimiento del pico y la alimentación. “En general, este es un sistema que privilegia movilidad antes que rigidez, porque la mandíbula no se articula directamente con el cráneo como ocurre en los mamíferos, sino que está suspendida solo de un hueso independiente llamado cuadrado”, cuenta el biólogo Sebastián Lyons, uno de los autores del estudio mientras realizaba su doctorado en la FCNyM como becario del CONICET.

En esa línea, añade: “Esta disposición les da movilidad, pero también introduce una posible inestabilidad mecánica en condiciones de alto impacto. Es por eso que, por lo general, las aves no podrían resistir golpes extremos como sí lo hacen los carpinteros. Nosotros nos concentramos en entender cómo funciona ese hueso en ellos, cómo es su relación con la mandíbula, el cráneo y el pico superior –o maxila–, para estudiar todo el aparato involucrado en la transmisión inicial de las fuerzas del impacto”.

Del estudio se desprende que los carpinteros presentan un acortamiento del hueso cuadrado y que tanto este como la maxila muestran una altura vertical menor que la de las otras aves. El acortamiento del cuadrado se asocia con una posición más elevada de la mandíbula inferior mientras que la menor altura de la base del pico superior reduce las tensiones rotacionales que el impacto provoca en el pico. Con todo, esta geometría craneal, con las piezas tendiendo a alinearse en el eje central del cráneo, modifica la manera en que la fuerza del golpe actúa sobre este y mejora la estabilidad.

“Se han planteado muchas hipótesis que enfatizan la absorción del impacto, pero lo que vimos acá es que, más allá de las propiedades resistentes que puedan contribuir, estas aves también tienen la capacidad de controlar mecánicamente cómo actúan las fuerzas del impacto y cómo se redistribuyen en distintas partes de su configuración craneal”, explica Lyons. Los investigadores ilustran esta estrategia realizando una analogía con los boxeadores al prepararse para un golpe: bajan la barbilla y estabilizan la cabeza y el cuello, favoreciendo que la fuerza del golpe se transmita a través de ejes estables evitando movimientos rotacionales potencialmente dañinos. "Este control de las tensiones rotacionales es fundamental. Si un torque excesivo puede comprometer incluso estructuras robustas, el desafío se vuelve aún mayor en las aves, donde las articulaciones craneales están diseñadas más para la movilidad que para la rigidez", destacan.

Especializado en el estudio de la correlación entre forma y función del esqueleto y sus músculos asociados para la interpretación de la forma de vida de vertebrados fósiles, el investigador del CONICET en la FCNyM Sergio Vizcaíno –también autor del trabajo– traza un paralelo con estrategias similares que utilizan los mamíferos para redistribuir la fuerza de los impactos: “Un caballo que corre a un promedio de entre 50 y 60 kilómetros por hora recibe mucha fuerza sobre sus miembros, y la forma que encontró para resolver eso es justamente reducir el número de articulaciones –tienen un único dedo– y alinearlas limitando el movimiento para evitar el torque sobre ellas”, grafica, y amplía: “En el caso de los carpinteros, esa reducción no se da por el número de huesos que intervienen en la articulación, sino por la forma en que las estructuras tienden a alinear las fuerzas para que no haya tanto torque”.

Del trabajo formó parte también Sergio Martínez Nebreda, investigador de la Universidad Johns Hopkins, Estados Unidos y de la Universidad Autónoma de Madrid, España, y se realizó en base a colecciones del Museo de La Plata (UNLP), el Museo Argentino de Ciencias Naturales “Bernardino Rivadavia” (MACN, CONICET) y de la Fundación Félix de Azara, además de otros del interior y de Uruguay. También se estudiaron especímenes de pájaros carpinteros en estado fresco, para observar especificidades de la musculatura y otros tejidos blandos.

La comparación reveló un desacople en la relación de tamaño entre la bóveda del cráneo y los huesos faciales, lo que hace que los carpinteros se aparten de un patrón general observado en otras aves: al aumentar el tamaño del cráneo, los elementos del rostro, incluido el pico, también crecen. “Los carpinteros tienen un cráneo y un cerebro relativamente grandes, una característica potencialmente vinculada a las exigencias funcionales de su conducta excavadora. Si el pico se alargara proporcionalmente, tendería a aumentar la inestabilidad durante el impacto, algo contraproducente para su hábito excavador. Entonces ellos se salen de esa lógica evolutiva: presentan un cráneo relativamente grande en comparación con el resto de las aves insectívoras excavadoras, lo que les permite alojar ese cerebro también grande, sin tener que elongar los elementos rostrales. Este desacople respecto de patrones generales de alometría evolutiva cráneo-facial implica que, a diferencia de lo que suele ocurrir en otras aves cuando aumenta el tamaño del cráneo, en los carpinteros el rostro no se alarga en la misma proporción. Esto parece favorecer las demandas biomecánicas del hábito excavador”, comenta Lyons.

“Ocurre algo similar en los mamíferos”, subraya Vizcaíno. “Un bebé mono es muy parecido a un bebé humano. En casi todos los mamíferos, a medida que va creciendo el cráneo, la parte del cerebro queda más chiquita y la cara se va agrandando. Los seres humanos nos desacoplamos de eso. A lo largo del crecimiento, nuestra cara no termina de alargarse o desarrollarse. Mientras un mono adulto termina teniendo un cráneo relativamente chico y una cara alargada, nosotros somos más cabezones, tenemos un caracter más juvenil. Uno de los problemas que trae aparejado esto es de las muelas de juicio: estamos en una historia evolutiva en la cual la cara se nos tendría que alargar para acomodar todas esas piezas. Como eso no ocurre, sufrimos cuando estas buscan el lugar para surgir y no lo encuentran”, ilustra.

Para finalizar, los expertos destacan que los nuevos conocimientos aportados sobre las estrategias biomecánicas que subyacen al picoteo de los pájaros carpinteros sientan una base de información anatómica útil para futuros refinamientos de los enfoques biomecánicos y de modelado, al tiempo que resaltan que el hallazgo sobre el desacoplamiento evolutivo también contribuye a explicar cómo estas aves han sofisticado su rendimiento biomecánico, ajustado a las demandas de su picoteo, sin comprometer su estabilidad.