La anatomía del silencio: ¿cómo vuelan los búhos sin ser escuchados?

Los búhos son conocidos por ser depredadores mortales y muy hábiles, con la capacidad de realizar vuelos sorprendentemente silenciosos en comparación con otras aves. Estas características, no solo permiten un enfoque furtivo con respecto a la presa, pero también preserva la agudeza auditiva necesaria para la detección de sonidos generados por pequeños animales en el ambiente, atributos especialmente relevantes para especies que cazan en la oscuridad. (SAGAR, 2017). 

La capacidad de vuelo silencioso puede variar entre las especies de búhos. Las especies más grandes, como el búho americano (Bubo virginianus), tienden a utilizar una estrategia de vuelo planeado durante la aproximación final de sus presas, lo que requiere un alto nivel de silencio tanto para mantener la sigilosidad como para preservar su sensibilidad auditiva, esencial para el rastreo acústico. Por el contrario, los búhos de menor tamaño, como los mochuelos de madriguera (Athene cunicularia), que frecuentemente se alimentan de insectos, suelen adoptar estrategias de ataque rápido, como el aterrizaje en caída o la captura en vuelo, contextos en los cuales el silencio absoluto puede tener menor relevancia ecológica (PAYNE, 1962; JOHNSGARD, 2002).

Desde hace unos 80 años, diversos estudios han buscado responder a una pregunta: ¿Cuáles son las adaptaciones morfológicas únicas presentes en las alas de los búhos? Según Graham (1934), la configuración de las plumas de los búhos presenta tres características principales: una hilera de estructuras similares a los dientes de un peine en el margen craneal de las alas (conocido como leading-edge comb), una franja flexible en el margen caudal (trailing-edge fringe) y una superficie de plumas con textura aterciopelada, similar a la pelusa, que actúa en la dispersión del sonido. Estos elementos, en conjunto, reducen la turbulencia aerodinámica durante el vuelo y atenúan la propagación del sonido, otorgando al ave una notable furtividad al acercarse a sus presas. 

Leyenda. Características principales de las alas del búho: (a) flecos en el borde posterior del ala, (b) superficie aterciopelada en la parte inferior y central del ala, y (c) estructura en forma de peine en el borde delantero. Créditos: SAGAR, 2017.

Leyenda. Fase de planeo del búho-de-torre (Tyto alba), seguida por (b) apertura de las alas y movimiento de ataque con las garras. (c) Detalles físicos en los bordes de las alas y en la superficie superior de las alas, que son foco de estudios para entender el vuelo silencioso de los búhos. Créditos: JAWSORSKI, J. W.; PEAKE, N., 2020.

Estructura serrilhada da margem cranial da asa (peine de borde de ataque):

Cuando el aire llega a la parte delantera del ala - llamada borde de ataque - normalmente acompaña la forma aerodinámica del ala, como sucede con otras aves o aviones. Sin embargo, una parte de ese aire puede acumularse a lo largo de la superficie del ala mientras se mueve hacia el extremo. Esta acumulación crea turbulencias y remolinos de aire (conocidos como vórtices), lo que genera vibraciones y ruidos. En los búhos, este borde de ataque presenta una estructura especial: una serie de pequeñas proyecciones dentadas, similares a un peine, adaptación que impide la acumulación de aire, fragmentando el flujo en pequeñas corrientes y reduciendo la formación de vórtices. Como resultado, el vuelo del búho se vuelve mucho más silencioso, incluso durante el batir de las alas (GRAHAM, 1934).

Leyenda. Fotografía de un ala preparada para los experimentos. (a) Asa completa, (b) ganchos del borde de ataque, (c) imagen al microscopio (ampliación 4 ) de los ganchos del ala. Créditos: GEYER, 2017.

Franja flexible en el margen caudal (Trailing-edge fringe):

Las plumas de los búhos tienen un margen caudal (o de fuga) fruncido, diferente del borde liso observado en otras aves. Estas franjas surgen porque, en esta región, las pequeñas estructuras que normalmente mantienen unidas las barbulas (hooklets) están ausentes. Esto resulta en extremidades sueltas y irregulares. Las franjas varían de 1 a 4,5 mm de longitud, siendo mayores en la base de la pluma y menores en la punta y su densidad también disminuye a lo largo de la pluma, de alrededor de 5 a 2 franjas por milímetro (GRAHAM, 1934). 

Estas estructuras cumplen dos funciones fundamentales en el vuelo silencioso de los búhos. La primera es la unificación de las plumas: las franjas presentes en los bordes de las plumas primarias encajan en las plumas adyacentes, formando un borde de fuga continuo, factor que reduce el número de discontinuidades aerodinámicas en las alas, disminuyendo las fuentes de generación de ruido. La segunda función es la atenuación sonora: la presencia de las franjas modifica el flujo de aire a lo largo de las alas, dispersando las ondas sonoras y reduciendo significativamente el ruido generado durante el vuelo - con reducciones que pueden alcanzar hasta 10 decibelios, dependiendo de las condiciones y del ángulo.

Superficie dorsal de plumas con textura aterciopelada (Downy Wing Surface):

Las alas de los búhos tienen una superficie aterciopelada formada por estructuras delgadas llamadas pénulas, localizadas en el extremo distal de las barbulas de las plumas. Estas palancas hacen que la superficie del ala sea suave y porosa, pudiendo superponerse a otras palancas, creando un efecto similar a un terciopelo. Estudios han demostrado que esta estructura ayuda a suavizar el flujo de aire, reduciendo la separación de la capa de aire en la superficie del ala y, con ello, disminuyendo la generación de ruido durante el vuelo. 

A pesar de estos beneficios aparentes, todavía hay dudas sobre la función evolutiva de esta estructura, ya que no todas las aves nocturnas o lechuzas presentan penelas alargadas. Algunas especies diurnas, por ejemplo, tienen estas estructuras poco desarrolladas, lo que sugiere que otros factores, como tipo de presa o estrategia de caza, también influyen en su presencia.

Leyenda. Morfología de la superficie aterciopelada. (a) Imagen MEV de la superficie aterciopelada en el ala de un búho (Tyto alba). Vista superior. (b) Imagen de MEV en mayor resolución mostrando la superposición de los radiados de varias barbas. Vista inferior. (c) Vista lateral de la superficie aterciopelada con indicación de los parámetros de espesor y angulación.  Barras de escala: (a) 1 mm, (b) 200 μm y (c) 100 μm.. Créditos: WAGNER, H. et al., 2017.

Leyenda. Búho de la especie Strix sp. varía en vuelo, destacando A) peine en el borde de ataque, B) flecos en las aletas y C) superficie aterciopelada dorsal. Créditos: : CLARK, C. J.; LEPIANE, K.; LIU, L., 2020.

Los estudios con el vuelo silencioso de los búhos tienen creciente importancia no solo para la biología y la ecología, sino también para la ingeniería. Al entender los mecanismos físicos y morfológicos que permiten esta supresión sonora, los investigadores han desarrollado tecnologías bioinspiradas, como alas de drones y turbinas eólicas más silenciosas, contribuyendo a innovaciones en varias áreas que buscan minimizar el impacto acústico sin comprometer el rendimiento (JAWORSKI; PEAKE, 2020; SAGAR, 2017).

Por lo tanto, la investigación del vuelo silencioso de los búhos representa un eslabón entre biología evolutiva y aplicaciones tecnológicas, revelando cómo soluciones refinadas por la naturaleza pueden inspirar nuevas formas de convivencia armónica entre rendimiento y discreción sonora.

Autor/a: Fernanda Vitória Marinho - Representante Regional Centro-Oeste del GEAS Brasil

Revisión: Iago Junqueira  - Parejo de GEAS BRASIL por The Wild Place

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REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS:

CLARK, C. J.; LEPIANE, K.; LIU, L. Evolution and ecology of silent flight in owls and other flying vertebrates. Integrative Organismal Biology, v. 2, n. 1, p. 1–32, 2020. Disponível em: https://doi.org/10.1093/iob/obaa001.

GEYER, T. F.; CLAUS, V. T.; SARRADJ, E. Silent owl flight: the effect of the leading edge comb. International Journal of Aeroacoustics, v. 16, n. 3, p. 115–134, 2017. Disponível em: https://doi.org/10.1177/1475472X17706131.

JAWORSKI, J. W.; PEAKE, N. Aeroacoustics of silent owl flight. Annual Review of Fluid Mechanics, v. 52, p. 395–420, 2020. Disponível em: https://doi.org/10.1146/annurev-fluid-010518-040436.

JOHNSGARD, P. A. North American owls: biology and natural history. 1. ed. Washington, D.C.: Smithsonian Institution Press, 1988.

NORBERG, R. Å. Hunting technique of Tengmalm's Owl Aegolius funereus (L.). Ornis Scandinavica, v. 1, p. 51–64, 1970. Disponível em: https://doi.org/10.2307/3676334.

PAYNE, R. S. How the barn owl locates prey by hearing. Annual Cornell Lab of Ornithology, v. 1, p. 151–159, 1962.

SAGAR, P.; TEOTIA, P.; SAHLOT, A. D.; THAKUR, H.C. An analysis of silent flight of owl. Materials Today: Proceedings, v. 4, n. 8, p. 8571–8575, 2017. Disponível em: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2017.07.204.

WAGNER, H.; WEGER, M.; KLAAS, M.; SCHRÖDER, W. Features of owl wings that promote silent flight. Interface Focus, v. 7, n. 1, 20160078, 2017. Disponível em: https://doi.org/10.1098/rsfs.2016.0078