D15 Tracking de trayectorias

Tópico

La trayectoria de vuelo de un insecto en vuelo libre se puede registrar por completo, desde el detalle de una maniobra rápida que ocurre en apenas unos milímetros hasta el recorrido de una migración que se extiende por kilómetros: eso es lo que hace el tracking de trayectorias, cubriendo con un mismo enfoque general escalas de tamaño radicalmente distintas.

Para cubrir esas escalas tan distintas de la trayectoria de vuelo, los sistemas modernos combinan tres tipos de instrumentos, cada uno pensado para una escala propia: cámaras estereoscópicas de alta velocidad para trayectorias del tamaño de una sala, radares entomológicos para trayectorias del tamaño de un paisaje entero, y radarillos de armónica —diminutas etiquetas que reflejan una señal de radar— para seguir a un insecto individual dondequiera que vaya.

Cualquiera de estos instrumentos produce posiciones de la trayectoria de vuelo que vienen acompañadas de cierto ruido de medición, y el filtro de Kalman es el que se encarga de combinar esas posiciones medidas con ruido junto con un modelo dinámico de cómo se espera que se mueva el insecto: una ganancia propia del filtro decide, en cada instante, cuánto confiar en lo que efectivamente se midió y cuánto confiar en lo que el modelo predice que debería haber ocurrido, buscando el punto intermedio que da la estimación más confiable de la trayectoria de vuelo real.

Una vez reconstruida con esta precisión, la trayectoria de vuelo revela, en su propia forma, qué mecanismo de control está usando el insecto en cada momento: la curvatura de la trayectoria funciona como una firma cinemática de ese mecanismo, de modo que una maniobra de evasión frente a un depredador muestra una curvatura muy alta, un vuelo de forrajeo muestra una curvatura moderada, y un vuelo de migración muestra una curvatura casi nula, casi en línea recta.

De forma complementaria a la curvatura, un índice de tortuosidad de la trayectoria de vuelo permite distinguir entre dos estrategias de vuelo bien distintas: un valor cercano a uno indica un vuelo dirigido, en el que el insecto avanza de forma bastante directa hacia algún punto, mientras que un valor mucho mayor que uno indica una exploración aleatoria, en la que el insecto recorre mucho camino sin avanzar realmente en una dirección clara.

Cuando esa exploración aleatoria sigue una distribución de longitudes de vuelo conocida como distribución de Lévy —con muchos desplazamientos cortos entremezclados con desplazamientos ocasionales mucho más largos—, la trayectoria de vuelo del insecto resulta particularmente eficiente para encontrar recursos que son raros y que están distribuidos de forma irregular en el espacio. Los modelos teóricos del forrajeo predicen que existe una forma particular de esta distribución que resulta óptima para este propósito, ni con desplazamientos demasiado cortos ni demasiado largos, sino con un balance intermedio entre ambos extremos.

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