E2 Sistema Elástico Integrado

Tópico

Los tendones de los miembros y la columna vertebral actúan, en los mamíferos, como acumuladores y restituidores de energía elástica. Entre los tendones de los miembros se cuentan el tendón de Aquiles en cuadrúpedos y en humanos, el tendón del flexor digital profundo en équidos, y los tendones proximales en los canguros: todos ellos almacenan energía potencial elástica durante la fase de carga del paso y la restituyen durante la fase de propulsión siguiente, lo que reduce el costo metabólico de la locomoción.

Además de estos tendones, en los felinos la columna vertebral cumple el mismo papel de acumulador y restituidor de energía elástica: actúa como un resorte que se flexiona y se extiende con cada zancada, ampliando la longitud de la zancada más allá de lo que permitirían solo las extremidades, y almacenando energía elástica adicional durante el galope, energía que la columna devuelve al animal en la fase siguiente del ciclo.

El comportamiento mecánico de estos tendones es viscoelástico y no lineal: la curva que relaciona la fuerza que soporta el tendón con cuánto se alarga muestra primero un tramo inicial de baja rigidez, en el que las fibras de colágeno todavía sin tensar se van poniendo tensas, y solo después, una vez tensas, entra en un tramo lineal de mayor rigidez. Esta rigidez del tendón, una vez alcanzado ese tramo lineal, es el parámetro mecánico central que determina cuánta energía elástica puede almacenar y devolver el tendón en cada ciclo de carga.

No toda la energía elástica que el tendón almacena durante la carga se devuelve íntegra durante la propulsión: en cada ciclo se pierde, en forma de calor, una fracción de esa energía, un fenómeno conocido como histéresis. En un tendón sano, esa pérdida por ciclo es baja, de apenas entre un cuatro y un diez por ciento de la energía almacenada.

La rigidez del tendón, junto con la masa del cuerpo que ese tendón sostiene, define una frecuencia natural propia del sistema resorte-masa que forman juntos: cuanto más rígido es el tendón y menor la masa que debe mover, mayor es esa frecuencia natural. Esa frecuencia natural determina, a su vez, la cadencia de carrera a la que el animal gasta menos energía, porque correr cerca de esa frecuencia natural es lo que permite que el intercambio de energía elástica entre el tendón y el cuerpo ocurra de la forma más eficiente.

Los mamíferos con tendones especializados en el almacenamiento de energía elástica —canguros, gacelas, guepardos— tienen, para su tamaño corporal, una rigidez tendinosa y una eficiencia de recuperación de energía particularmente altas. Esta combinación de alta rigidez y baja pérdida por histéresis es lo que les permite lograr, en cada zancada, ahorros de costo metabólico superiores a la mitad de la energía que necesitarían sin la contribución de sus tendones y su columna vertebral como acumuladores y restituidores de energía elástica.

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