A10 Disrupción de Formación

Tópico

Las formaciones de vuelo colectivo que forman las aves —la V de los gansos, las murmuraciones de estorninos, las bandadas migratorias densas— pueden romperse ante una perturbación externa: la desaparición súbita del ave líder, la intrusión de un predador o un dron, un viento cruzado intenso, o la salida abrupta de un miembro por una colisión. Cualquiera sea la perturbación externa que la origina, la ruptura de la formación de vuelo colectivo se describe en dos niveles físicos que operan al mismo tiempo: un nivel aerodinámico individual, centrado en cada ave por separado, y un nivel colectivo, centrado en la bandada como un todo.

En el nivel aerodinámico individual, cuando una perturbación externa saca a un ave seguidora de la posición óptima que ocupaba respecto al ave líder, esa ave seguidora deja de beneficiarse del campo de vorticidad que el ave líder genera al volar delante de ella —el mismo campo de vorticidad que, en una formación de vuelo colectivo intacta, reduce el costo aerodinámico de volar detrás de otra ave—. La pérdida de ese beneficio aumenta de inmediato la potencia requerida por el ave seguidora, en una magnitud que puede llegar a un veinte o un treinta por ciento más que la que necesitaba mientras ocupaba su posición óptima.

Esa misma pérdida de posición óptima de un ave seguidora no se queda contenida en ese único individuo: en el nivel colectivo, se propaga como una onda a través de toda la bandada, porque cada ave dentro de la formación de vuelo colectivo ajusta su propia posición en función de la posición de las aves vecinas, y ese ajuste en cadena avanza de un ave a la siguiente. Esta onda de perturbación puede propagarse a través de la bandada a una velocidad que supera la propia velocidad de vuelo de las aves que la forman.

La recuperación del orden global de la bandada después de que esa onda de perturbación la atraviesa se describe mediante la dinámica del parámetro de orden de Vicsek, una magnitud que resume cuán alineadas están las direcciones de vuelo de todas las aves de la bandada en un instante dado: cuando la perturbación externa recién ha ocurrido, este parámetro de orden cae, porque las aves cercanas a la perturbación ya no vuelan alineadas con el resto; a medida que cada ave recupera su posición óptima respecto a sus vecinas, el parámetro de orden vuelve a subir hasta acercarse otra vez al valor que tenía la formación de vuelo colectivo antes de la perturbación.

Mientras el parámetro de orden de Vicsek todavía no se recupera, la potencia requerida por las aves afectadas por la onda de perturbación sigue siendo mayor que la que exige la formación de vuelo colectivo intacta, porque esas aves todavía no han vuelto a ocupar la posición óptima que les devolvería el beneficio del campo de vorticidad. El costo energético transitorio de toda la disrupción es, entonces, la suma de ese exceso de potencia requerida por cada ave afectada, sostenido durante todo el tiempo que tarda el parámetro de orden de Vicsek en volver a su valor previo a la perturbación.

El modelo permite entonces calcular, para cualquiera de las cuatro perturbaciones externas que pueden originar la ruptura —la desaparición del líder, la intrusión de un predador o un dron, un viento cruzado intenso, o la salida de un miembro por colisión—, tanto el costo energético transitorio que le impone a la bandada como el tiempo que tarda esa formación de vuelo colectivo, ya sea la V de los gansos, la murmuración de estorninos o la bandada migratoria densa, en recuperar la eficiencia aerodinámica que tenía antes de la perturbación.

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