Vuelo sin escalas

Cuenta el historiador Heródoto en el libro VI de su Historia que el héroe griego Filípides fue enviado a Esparta para pedir apoyo militar en un momento en el que la guerra parecía decantarse a favor de los persas. La distancia que recorrió desde Maratón hasta el centro del Peloponeso fue de 246 kilómetros y la cubrió en menos de dos días. Fuentes posteriores, atribuidas a Plutarco, confundieron esta historia con la de otro mensajero enviado desde Maratón a Atenas para anunciar la victoria ateniense. A partir de esta segunda leyenda se creó una carrera que cubre la misma distancia que los 42 km que separan ambas ciudades griegas y es la prueba reina de las Olimpiadas modernas. En el mundo de las aves, la prueba más dura de maratón discurre por el océano Pacífico, es 300 veces más larga y la lleva a cabo una humilde ave migratoria: la Aguja colipinta.

Aguja colipinta (Limosa lapponica)

La migración no empieza el día que las aves levantan el vuelo, sino mucho antes. En su preparación es necesaria una sincronización perfecta entre comportamiento, biología y ambiente. Es un ejemplo sobresaliente de adaptación evolutiva donde cada detalle, desde la función de una modesta hormona hasta el complejo sistema de navegación aérea, contribuye al éxito de la travesía.

El principal factor ambiental que desencadena el viaje migratorio es el fotoperiodo, es decir, la cantidad de tiempo al día en que un ser vivo está expuesto a la luz. Las aves poseen receptores fotosensibles en su cerebro capaces de percibir el aumento o la disminución del fotoperiodo. Esto activa el eje hormonal hipotálamo-hipofisario y se liberan un conjunto de hormonas que desencadenan la preparación migratoria. Se produce un aumento de corticosterona, que estimula la acumulación de grasa y la actividad física, una reducción de gonadotropinas, con el consiguiente cese de la actividad reproductora, y un aumento de glerina,  que eleva el umbral de saciedad y aumenta el apetito. Las aves entran en un estado de hiperfagia o consumo compulsivo de alimento. Las reservas que se obtienen por esta sobrealimentación se acumulan en forma de grasas (triglicéridos en su mayoría) y serán el principal combustible durante el vuelo. De modo simultáneo, se produce un aumento de enzimas metabólicas que mejoran la conversión de grasa en energía. El almacenamiento de grasa se hace en los tejidos conectivo y adiposo.

Macho de Aguja colipinta con plumaje estival

Las migraciones de larga distancia de las aves son los ejemplos más extremos de esfuerzo físico sostenido que existen en el reino animal. Y por encima de todos, el trayecto migratorio sin escalas más  exigente es el que hacen las agujas colipintas (Limosa lapponica), unas aves limícolas que se reproducen en el norte de Eurasia y en Alaska e invernan a miles de kilómetros de distancia.

Las aves limícolas se distribuyen prácticamente por todo el mundo y ocupan una gran variedad de hábitats, casi todos ligados a medios acuáticos. Presentan un gran rango de tamaños, desde los pequeños Correlimos Comunes (Calidris minuta) que pesan apenas 20 gr hasta los grandes Zarapitos Reales (Numenius arquata) que pueden llegar a pesar 900 gr. Su nombre alude al tipo de ambientes que ocupan, hábitats litorales encharcados con presencia de limos (del latín limus). Actualmente se reconocen 214 especies en todo el mundo. Aunque fundamentalmente la imagen de un limícola se asocie con una ave de patas y picos alargados, su morfología presenta una gran diversidad, desde el pico corto de los Correlimos (Calidris ssp.) hasta el alargado de las Agujas (Limosa spp.). 

Patrones morfológicos de Correlimos y Agujas

Alaska es un sitio de importancia vital para las aves limícolas del mundo. Poseen una gran abundancia de ecosistemas y recursos alimenticios que constituyen lugares óptimos de reproducción y escala migratoria para estas aves. 37 especies de aves limícolas nidifican regularmente en esta parte del Planeta y la mayoría de ellas realizan espectaculares migraciones de larga distancia. Viven y se alimentan en los ambientes limosos de playas, marismas, humedales y lagunas, y dependen de redes interconectadas de ecosistemas en sitios que a menudo se encuentran a miles de kilómetros de distancia entre las zonas de cría y los cuarteles de invernada

Transmisor satelital colocado en un polluelo de Aguja colipinta. ©Jesse Conklin

En 2022, dentro de un estudio llevado a cabo por científicos norteamericanos que investigaban en colaboración con el Instituto alemán Max Plank, se marcaron diversos ejemplares de agujas colipintas con pequeños transmisores satelitales 5 G alimentados por energía solar. Estos transmisores responden a las siglas  PTT (Platform Transmitting Terminal) e incorporan tecnología GPS/GSM que permite la recopilación de datos de posición bastante precisos y la transmisión a través de la red de telefonía móvil cuando está disponible. 

El 13 de octubre de 2022, un joven de 5 meses de edad identificado como ‘B6’ inició su primer viaje migratorio partiendo desde el área de cría en el delta del río Kuskokwim, al sur de Alaska. Sin realizar ninguna parada durante su vuelo oceánico, llegó 11 días y una hora después a  Ansons Bay, en el noreste de Tasmania. Cubrió una distancia de 13.560 km, una media de 1.230 km/día y una velocidad media de vuelo de 51 km/hora.

Fotografía de Dan Ruthrauff, United States Geological Survey (USGS)

Este ejemplar (B6, véase foto superior) pertenece a la subespecie de agujas colipinta “baueri” que cría en la tundra subártica y ártica del oeste y el norte de Alaska. Cada año, al finalizar el verano ártico, en septiembre o principios de octubre, cerca de 100.000  agujas colipintas parten de la costa del mar de Bering hacia Australia y Nueva Zelanda, una distancia de 11.000 kilómetros. Para afrontar un viaje tan largo, especialmente si se hace sin escalas, estas agujas disponen de los mayores depósitos de grasa de cualquier ave migratoria de su tamaño y peso estudiada hasta la fecha. Con la ayuda de fuertes vientos de cola, alcanzan velocidades promedio de más de 50 km/hora.

Este registro no es en modo alguno excepcional. Ya en 2007 una hembra de esta especie completó su viaje de 11.680 km en poco más de 8 días y en 2020, un macho viajó más de 12.000 km desde Alaska hasta Nueva Zelanda en 11 días. Ambos vuelos sin escalas.

El viaje de retorno a sus áreas de cría en Alaska es más largo. En ornitología se denominan  migraciones en bucle a estas rutas diferentes en ambos trayectos y no son infrecuentes en aves marinas. Además, en este viaje de regreso hacen una o más escalas de varios días en la región del Mar Amarillo. El viaje completo de ida y vuelta ronda los 29.000 km, así que es probable que una aguja colipinta típica de la raza baueri vuele más de 435.000 km durante el transcurso de su vida, estimando una longevidad media de 15 años.

Migración en bucle de las agujas colipintas.

Este gráfico animado presentan los datos de seguimiento anual de la subespecie Limosa lapponica baueri, con área de nidificación en Alaska y temporada no reproductiva en Nueva Zelanda y el este de Australia (Fuente USGC; United States Geological Centre). Fuente 

Existen migraciones potencialmente más largas que la de la aguja colipinta de Alaska, como la del Correlimos pectoral (Calidris melanotos), que cría en Siberia Central e inverna en Sudamérica (una distancia de 16.000 km) pero esta migración tiene al menos una escala. El Charrán ártico (Sterna paradisaea) también realiza una impresionante migración primaveral de 24.000 km hacia el norte, desde la Antártida hasta Groenlandia, durante 40 días, pero esta ave marina se alimenta en el mar durante el trayecto. Por lo tanto, la aguja colipinta de Alaska mantiene su posición como la principal ave migratoria de larga distancia sin escalas.

Charrán ártico (Sterna paradisaea)

Para hacer posible estos viajes sin escalas hay que gastar muy poca energía en comparación con otras aves migratorias. De hecho, apenas consumen el 0,41 % de su masa corporal durante cada hora de vuelo, según diversos estudios, en comparación con las estimaciones de entre el 0,6 y el 1,5 % para los paseriformes y  las aves limícolas.

Además, deben ser capaces de llevar una carga de combustible que no se agote durante el trayecto, aun teniendo presente que la capacidad de transportarlo disminuye con el aumento del tamaño corporal. La razón es que el peso corporal aumenta más rápido que la fuerza disponible por unidad de masa muscular, de modo que cada gramo adicional de grasa tiene un coste más alto en términos de potencia necesaria para el vuelo. Esto hace que un ave pequeña puede aumentar su peso un 50–100% antes de migrar (mosquiteros, colibríes), una mediana (como las agujas) un 40–60%.  En un ave grande (peso>1 kg) cargar un 30% extra ya compromete gravemente el vuelo. Para el peso que tienen las agujas colipintas, máximo 630 gr, el engorde en época premigratoria llega a suponer un 55% de su peso normal, una cifra que está en la banda alta de su categoría.

Para minimizar la resistencia inducida por la sustentación, las alas deben ser largas y delgadas, como en el patrón morfológico de nuestras limícolas, lo que se traduce en una relación de forma de 9,3, que es media-alta, aunque en absoluto excepcional entre este grupo de aves. La velocidad de vuelo es otro factor importante, siempre que el consumo de combustible se mantenga bajo. Además de llegar al destino en menos tiempo, una alta velocidad de vuelo hace que el ave sea relativamente inmune a los vientos cruzados, que podrían provocar desvíos del rumbo.

Otra interesante adaptación de las aves a la migración es la ganancia de insomnio: ciertos paseriformes reducen su tiempo de sueño en época migratoria (también pueden hacerlo en la no migratoria) y ello sin pérdida de función cognitiva. Un ejemplo lo podemos encontrar en el Gorrión de corona blanca (Zonotrichia leucophrys), capaz de reducir drásticamente sus horas de sueño cuando se encuentra en plena migración hacia el sur de Norteamérica. Otros muchos paseriformes de migración nocturna sufren alteraciones moleculares en su reloj interno que hacen que se mantengan despiertos durante la noche. Todavía se desconoce bien la base molecular que provoca estos cambios en el ciclo sueño-vigilia.

Como observó Darwin durante su viaje a las islas Galápagos, los rabihorcados  (Fregata minor) no suelen posarse en el agua a pesar de estar semanas o meses volando sobre el océano. Sus largas alas y la escasa impermeabilidad de sus plumas dificultan el despegue tras un contacto prolongado con el agua. A esto hay que añadir que sus especiales estrategias de pesca les exigen mantenerse alerta las 24 horas del día, los 7 días de la semana, mientras sobrevuelan el océano.

Rabihorcado grande (Fregata minor)

Una interesante investigación publicada en 2016 reveló que pueden volar hasta 10 días sin interrupción. Para poder volar y mantenerse seguros, duermen con un solo hemisferio cerebral mientras el otro permanece despierto, con el ojo correspondiente pendiente del entorno. Durante sus viajes de búsqueda de alimento duermen menos de una hora al día, pero en el aire son capaces de tener “siestas” cortas, de solo diez segundos. Pueden recorrer largas distancias, hasta 3.000 kilómetros en viajes ininterrumpidos.

Este tipo de sueño en el que solo un hemisferio del cerebro entra en un estado de sueño profundo (caracterizado por ondas lentas), mientras que el otro hemisferio permanece despierto y alerta se ha denominado sueño de onda corta unihemisférico (SOCU). En tierra, las aves pueden alternar entre dormir con ambos hemisferios simultáneamente y dormir con un hemisferio en respuesta a las cambiantes demandas ecológicas. Los delfines también utilizan el SOCU para monitorear su entorno y pueden nadar durante este estado. Por consiguiente, las aves voladoras podrían depender del SOCU para mantener la percepción del entorno y el control aerodinámico de las alas, a la vez que obtienen el sueño necesario para mantener la atención durante la vigilia.

En cualquier viaje migratorio largo y sin escalas es crucial disponer sistemas de navegación eficaces y precisos. Cualquier desviación de la ruta correcta puede resultar mortal. Las aves usan varios mecanismos para orientarse: la posición del Sol (concretamente el acimut o ángulo sobre el horizonte entre el norte y la proyección vertical del Sol), la dirección del viento, la magnetorrecepción, las pistas olfatorias y visuales, y la posición de patrones estelares. No vamos a extendernos más en este tema pues ya ha sido tratado a fondo en artículos anteriores (Biología cuántica, GPS biológico y La brújula magnética de las aves).

Finalmente, ciertos procesos bioquímicos complementan la preparación de estos viajes tan exigentes. La alta actividad metabólica asociada a este tipo de esfuerzo continuado  puede producir grandes cantidades de especies reactivas de oxígeno. Estas moléculas pequeñas y altamente reactivas incluyen iones de oxígeno, radicales libres y peróxidos, tanto inorgánicos como orgánicos. El ejercicio intenso y prolongado produce la acumulación de radicales libres en las células y causa un daño oxidativo cuyos efectos pueden resultar perjudiciales en el ADN, los lípidos y las proteínas.

Ante este riesgo serio, las aves tienen sus estrategias de respuesta. En una investigación de 2019 se comprobó cómo una especie muy cercana a las colipintas, la Aguja café (Limosa haemastica), era capaz de reducir los niveles de especies reactivas de oxígeno a la vez que se incrementaba el nivel de antioxidantes circulantes. Los antioxidantes son sustancias capaces de neutralizar los daños de los radicales libres. Algunos ejemplos de estos compuestos son la vitamina E, la vitamina C, los carotenoides y los polifenoles. Este estudio demostró que estas aves, que realizan largos viajes desde Alaska hasta el cono sur de Suramérica, están bien preparadas para reducir el daño oxidativo durante sus vuelos extremos sin escalas. 

Aguja café (Limosa haemastica)

Todas estas adaptaciones hacen posible la migración y permiten a las aves sobrevivir y reproducirse en ambientes muy diferentes y separados en el espacio. El 40% de todas las especies de aves conocidas se desplazan de manera regular en busca de condiciones favorables para su supervivencia, como alimento y reproducción. Y de ellas, dos terceras partes son especies migratorias de larga distancia, que pueden llegar hasta los 20.000 kilómetros al año. Millones de aves cruzan nuestros cielos año tras año, en viajes de ida y vuelta, protagonizando uno de los espectáculos más fascinantes que ofrece la naturaleza.

José Antonio López Isarría