E5 Propulsión por Chorro

Tópico

La propulsión por chorro ocurre en dos contextos distintos: la propulsión continua que usan los cefalópodos, que no son peces, y, mucho más relevante para la ictiología, la respuesta de escape en forma de C, mediada por la neurona de Mauthner. En esta respuesta de escape, el pez primero acumula energía elástica doblando su cuerpo hasta darle la forma de una letra C, y luego se extiende explosivamente, generando un pulso de chorro que lo propulsa en la dirección opuesta a la amenaza que lo provocó. Este mecanismo impulsivo aprovecha, además, la eyección de agua desde la cavidad bucal y la cavidad opercular del pez como una fuente adicional de impulso.

El modelo físico central que describe ese pulso de chorro establece que la fuerza de propulsión que genera es proporcional a la rapidez con la que el pez expulsa masa de agua, multiplicada por la velocidad de esa eyección relativa al propio pez.

La geometría de ese chorro —que combina la velocidad de eyección, la duración del pulso y el diámetro de la abertura por la que sale el agua— determina si el chorro llega a formar un anillo de vórtice óptimo, el que, según el criterio de Gharib, se produce con un valor cercano a cuatro en esa combinación geométrica y maximiza el impulso que se obtiene por cada unidad de energía gastada.

En los peces que cuentan con vejiga natatoria y con una apertura bucal y opercular adecuada, la eyección de agua que se produce durante el reflejo de Mauthner puede generar aceleraciones de entre cuarenta y cien metros por segundo al cuadrado, en menos de treinta milisegundos.

La velocidad de escape máxima que el pez alcanza con esta respuesta en forma de C escala con la longitud de su cuerpo y con la cantidad de musculatura blanca disponible, la misma musculatura rápida y fatigable que se describió en el modelo de electromiografía de esta colección como la que el pez recluta precisamente para sprints y para este mismo arranque en C.

La eficiencia del chorro pulsado es, en general, menor que la eficiencia de la propulsión por ola caudal continua descrita en los modelos de propulsión de esta colección, pero su potencia pico es mucho mayor, lo que convierte a esta respuesta en forma de C en la estrategia óptima para sobrevivir frente a un depredador, aun a costa de esa menor eficiencia energética.

El comportamiento esperado de esta propulsión por chorro es que la distancia que el pez logra escapar en los primeros cien milisegundos es el predictor más fuerte de su supervivencia frente al depredador, y que la respuesta de Mauthner que desencadena todo este mecanismo tiene una latencia fija de entre dos y seis milisegundos, determinada por la velocidad de conducción nerviosa del axón gigante de Mauthner, el mismo tipo de conducción nerviosa que, como se describió en el modelo de colapso térmico de esta colección, puede verse comprometida por un choque de temperatura.

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