E3 Huesos

Tópico

El esqueleto del ave es una solución de ingeniería estructural notable, porque debe satisfacer dos exigencias que normalmente se oponen entre sí: debe ser lo suficientemente rígido para transmitir las grandes fuerzas que genera cada ciclo de batido —fuerzas que en el músculo pectoral pueden llegar a diez veces el peso corporal del ave durante el despegue— y, al mismo tiempo, lo suficientemente liviano como para minimizar la carga alar que ese mismo peso corporal le impone al ala.

El esqueleto del ave resuelve esa tensión entre rigidez y liviandad con huesos neumáticos: huesos huecos por dentro, atravesados por una red de trabéculas internas que les devuelve la resistencia que perderían por estar huecos, y conectados directamente al sistema respiratorio del ave. Esta arquitectura neumática le da al hueso del ave el mayor cociente entre resistencia flexural y masa de cualquier material estructural biológico conocido, resolviendo al mismo tiempo la exigencia de rigidez y la exigencia de liviandad que enfrenta el esqueleto del ave.

Dentro de ese esqueleto neumático, la estructura ósea del ala en particular está organizada como un diseño de palanca y articulación, un sistema de huesos largos conectados por articulaciones que permite la cinemática compleja del batido con la menor masa activa posible: cada articulación transforma el movimiento de un segmento óseo en el movimiento del siguiente, de modo que el músculo pectoral no necesita mover directamente cada punto del ala, sino solo accionar la palanca desde su base.

Dentro de ese mismo diseño de palanca y articulación, algunos huesos del ala se fusionaron en un solo bloque a lo largo de la evolución: el carpo-metacarpo, la "mano del ave", es en realidad la fusión de varios huesos que en otros vertebrados permanecen separados. Esta fusión de huesos, junto con la reducción del número de dedos que originalmente formaban esa mano, son adaptaciones que aumentan la rigidez estructural del ala mientras reducen, al mismo tiempo, la masa que el ave tiene que sostener y mover en cada batido.

Los huesos neumáticos, el diseño de palanca y articulación, y la fusión de huesos como el carpo-metacarpo son, entonces, tres soluciones distintas de un mismo esqueleto del ave para el mismo problema: transmitir con rigidez las grandes fuerzas del batido sin cargar al ala con una masa que eleve la carga alar más de lo necesario. Es precisamente esta combinación de rigidez y liviandad la que, cuando una fractura interrumpe alguno de estos huesos, se pierde de golpe en el punto dañado.

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