Como ingeniero aeronáutico, me intriga la forma de volar de la abeja Apis mellifera…»Se han tardado más de 70 años en desvelar los mecanismos por los que vuela una abeja, debido a su compleja aerodinámica no estacionaria»
Como ingeniero aeronáutico, no pude dejar de preguntarme ¿cómo vuela la abeja Apis mellifera? Al acercarme al conocimiento sobre las abejas, te toca el corazoncillo este comentario del curso de apicultura online de Ecocolmena “Aerodinámicamente el cuerpo de una abeja no está hecho para volar“
Introducción:
He estado investigando y parece que es algo que comentó un entomólogo francés a principios de los años 30 del siglo XX. Desde entonces, se ha entendido ya el vuelo de las abejas Apis mellifera. En un estudio que hizo la Academia de las Ciencias de Estados Unidos se comprobó que el vuelo de las abejas es muy distinto al resto de los insectos.
En 1934, los entomólogos franceses August Magnan y André Sainte-Lague concluyeron, tras un análisis matemático muy simple, que el vuelo de las abejas era imposible. Sin embargo, las hipótesis que plantearon en su modelo se han demostrado con el tiempo que eran erróneas.
Cuando se ha examinado la eficiencia aerodinámica de las alas de los insectos en túneles de viento, han dado como resultado un valor muy pequeño como para crear la sustentación necesaria para el vuelo recto, nivelado y estacionario del insecto.
¿Cómo vuela un insecto?
Sin embargo, cuando se analiza su funcionamiento desde un punto de vista transitorio, esta conclusión cambia radicalmente.
Se ha verificado que en el vuelo de los insectos, se forma un torbellino en la punta del ala que, lejos de desprenderse del ala, permanece adherido a esta hasta aproximadamente la mitad del movimiento de bateo, consiguiendo generar la suficiente fuerza aerodinámica como para producir el vuelo.
Además, el movimiento de inversión del movimiento, cuando el ala alcanza el punto más bajo y tiene que volver a subir, contribuye también a generar sustentación.
¿Cómo vuela una abeja Apis mellifera?
La abeja vuela básicamente manteniendo una frecuencia constante de aleteo de aprox. 250 batidas por segundo. Aunque este valor puede variar en función de la temperatura del aire (Que afecta su densidad) La amplitud de dicho aleteo es muy pequeña frente a otros insectos.
Aerodinámica de vuelo
Durante el vuelo, los insectos suelen realizar un movimiento de bateo (o movimiento vertical de las alas) unido a otro de torsión, como consecuencia de las fuerzas aerodinámicas y de inercia que actúan sobre las alas.
En el caso de los insectos, las alas se mueven por músculos longitudinal y verticales situados en el tórax, de tal manera que al contraer de forma secuencial dicha musculatura, se consigue subir y bajar las alas.
La fuerza aerodinámica que efectúan las alas dependen de la velocidad al cuadrado de la punta del ala que, a su vez, depende de la frecuencia de bateo y de la longitud del ala, que en el caso de la abeja es de alrededor de 9.7 mm.
La amplitud de dicho movimiento ronda, en general, entre los 145º y los 165º, consiguiendo la mayor fuerza de sustentación a medio recorrido, que es cuando las alas consiguen su mayor velocidad.
Normalmente, cuando más pequeño es un insecto, mayor tiene que ser la frecuencia de bateo de sus alas, ya que la eficiencia aerodinámica se reduce con el tamaño. Los mosquitos, por ejemplo, alcanzan frecuencias de bateo de hasta 400 veces por segundo.
Sorprendente vuelo de abeja Apis mellifera
Sorprende, sin embargo, el caso de las abejas, donde al ser insectos de gran tamaño se esperaría que tuvieran una frecuencia de bateo relativamente baja.
Sin embargo, se ha comprobado que alcanzan, de media, unos 230 bateos por segundo, cifra que puede incrementarse o reducirse dependiendo de la temperatura del aire.
Por ponerlo en contexto, la mosca de la fruta, que tiene un tamaño 80 veces menor que la abeja, no llega a los 200 bateos por segundo. (ver video)
Experimento científico
Esto intrigó a los científicos y en el año 2005, un equipo del Instituto de Tecnología de California (CalTech) realizó un experimento para entender el vuelo de las abejas (ver video).
A diferencia de otros insectos, que baten las alas con ángulos que van de los 145 a los 165º, las abejas lo hacen solo con 90º, lo que parece insuficiente para que su rechoncho cuerpo vuele.
Para compensar esta ineficiencia, la abeja se ve obligada a incrementar de forma significativa su frecuencia de bateo hasta las 230 veces por segundo. Esto ha hecho que también la musculatura involucrada en su vuelo sea muy distinta al resto de los insectos.
El peso de la abeja se puede incrementar de modo significativo cuando se produce el transporte de polen o néctar de la flor al panal. Esto supone que hay que generar una fuerza aerodinámica mayor para acometer el vuelo.
Esta fuerza se consigue incrementando el ángulo de bateo desde los 90º hasta los 135º, pero siempre manteniendo constante su frecuencia.
Difícil vuelo
Las abejas puede que tengan el peor sistema de todos los seres vivos voladores. ¿Cómo es posible que las abejas vuelen?
Esta ineficiencia trae como consecuencia que la abeja tenga que hacer un esfuerzo considerable para poder volar y tenga que llevar encima una reserva energética importante para poder completar el vuelo.
Esto solo se puede justificar bajo la abundancia de sustancias nutritivas que la rodean (néctar, miel, etc.)
También es característico de aves como el colibrí, que poseen una baja eficiencia aerodinámica y un alto esfuerzo energético. Pero que compensan con la abundancia de energía que les proporciona el néctar de las flores.
A pesar de ello, las abejas son capaces de volar a velocidades de hasta 24 km/h. Y realizar maniobras más o menos complejas de aproximación a la flor o al panal.
Vuelo muy ineficiente con un consumo muy alto de energía
La amplitud, del vuelo horizontal, es de cerca de 90 grados, pero se puede incrementar hasta los 135 grados cuando la abeja va cargada de polen y néctar.
La aerodinámica de su vuelo es muy compleja y se basa en interacciones transitorias o pulsos de presión que permiten crear sustentación y volar.
De ahí que no se entendiera su vuelo en los años 30, ya que no se disponía en aquella época de las técnicas de medición moderna.
El aterrizaje de vuelo de la abeja Apis mellifera
Científicos de la Universidad de Queensland (Australia) han estudiado la técnica de aterrizaje de la abeja.
Han comprobado que prefieren aterrizar sobre superficies inclinadas unos 60º. Curiosamente, coincide con la inclinación de muchas flores que utilizan a las abejas para su polinización.
En superficies planas o poco inclinadas, las abejas tienden a posarse con las patas traseras, dejando caer con suavidad el resto del cuerpo. De hecho, se ha verificado que cuando las abejas vuelan rápido, su cuerpo permanece horizontal.
Cuando reducen su velocidad o realizan vuelo estacionario, inclinan su abdomen hacia abajo y las patas y las antenas cuelgan en un ángulo de 60º. Por ello, la abeja encuentra mucha facilidad para aterrizan en superficies con esta misma inclinación, como se puede apreciar en este vídeo.
Superficie inclinada y vertical
Sin embargo, si la superficie está muy inclinada o vertical, el procedimiento cambia. En esas circunstancias, las abejas emplean sus antenas, que son las primeras en tomar contacto con la pista de aterrizaje.
Después, cuando las antenas han evaluado el lugar de aterrizaje, la abeja se decide a posarse y lo hace con sus patas delanteras. Entonces se agarra a la superficie y lentamente, posa el resto de su cuerpo: primero, las patas centrales y después, las traseras.
Resumen
La abeja tiene una técnica de vuelo muy ineficiente comparada con la de los insectos o las aves en general. Pero que le permite tener una gran maniobrabilidad.
Esta ineficiencia le supone a la abeja un consumo muy alto de energía, que se puede permitir al tomar sustancias muy energéticas como el néctar.
Conclusiones
El complejo mecanismo de vuelo de la abeja ha sido un misterio por más de 70 años. Pero es un problema ya resuelto gracias a los ensayos en túnel de viento y la instrumentación avanzada que disponemos hoy en día. Aprende más de los sentidos de las abejas y como percibe la abeja su ambiente
Referencias:
- Flight Of The Bumble Bee Is Based More On Brute Force Than Aerodynamic Efficiency
- La importancia de las abejas es tal que incluso la NASA tiene una web sobre ella: NASA – HoneyBee Net
- A bit about wings
- Short-amplitude high-frequency wing strokes determine the aerodynamics of honeybee flight (PDF)
Artículo El Vuelo de la abeja por Alberto García Pérez, Ingeniero Aeronáutico y alumno del curso de apicultura de Ecocolmena
8 comentarios
Me interesa mucho lo de la apicultura de hecho tengo colmenas
Muy bueno e interesante y me gustaría mas, socializar cual importante son las, abejas y aprender mucho mas sobre ellas
Excelente como un ser tan pequeño es capaz de hacer tanto, amo las abejas! <3
Tengo 14 colmenas y mi meta para el próximo año llegar a 40 ,soy apasionado y voy a criarlas toda mi vida quisiera aprender más, agradezco mucho a ecocolmena.org por su valiosa información
Soy un aficionado y tengo 14 cajas con abejas, están sanas mis abejitas, hermosas mi meta para el próximo año es llegar a 40 colmenas, agradezco a ecocolmenas por está información y quisiera ser parte de este grupo
Sou um apaixonado pelas Abelhas. Já tive 40 colmeias. Tudo o que tem a ver com Abelhas me interessa. Das minhas experiências como Apicultor e das muitas leituras sobre as Abelhas, gostaria de deixar aqui as seguintes curiosidades.
1) – Há quem atribua ao Napoleão Bonaparte a sua grande capacidade de comando ao facto de ser Apicultor. Ele teve/geriu o maior exército de todos os tempos; chegou a ter 700.000 mil militares sob o seu comando, com o qual atravessou toda a europa até à Rússia. E isto há mais de 200 anos! Ele acabou os últimos anos da sua vida na sua terra, na Ilha de Santa Helena, na Córsega, a tratar das suas Colmeias! As sua memórias, em Livros, têm como numeração as figuras de Abelhas; no 1º Volume tem 1 Abelha, no 2º 2 Abelhas,…
2) – Hipócrates, que viveu há 2.500 anos e ainda hoje é considerado o Pai da Medicina em todo o mundo, éra um grande admirador das Abelhas e fazia parte do seu regime alimentar os produtos da Colmeia. Ele disse; «o teu alimento é o teu medicamento»! Consta nos Livros antigos que a sua ligação às Abelhas era tanto, que na sua sepultura, depois de morrer, foi-se alojar um Enxame de Abelhas.
3) – As Abelhas já têm (inventaram) o Ar Condicionado (dentro das colmeias) e o GPS para se deslocarem e voltarem à Colmeia, há mais de 60 Milhões de anos!
Também eu, todos os dias me alimento dos produtos da Colmeia; Mel com Própolis, Polen, Geleia Real, Própolis em pó e Água Mel.
Penso que, por isso, com os meus 77 anos, não tenho qualquer espécie de doença e vivo cheio de saúde!
Muy bueno.
Creo que eres de los pocos, si no el único, que ha hecho un resumen así de detallado para difundir esa info al común de los mortales. Al menos en español.
Solo te faltó alguna investigación sobre la capacidad máxima que puede cargar una abeja y ese sería el broche de oro.
Es facil explicar su «sistema de vuelo». Basicamente se desplaza sobre su propio mini-tornado. Su abdomen es capaz de generar altas temperaturas. De la misma manera convierten el nectar en miel dentro del panal. De la misma manera son capacez de cocinar literalmente a cualquier enemigo o intruso que se atreva a tocar su casa. Aerodinámica-Termodinámica