Los delfines no solo son inteligentes, también son unos grandes nadadores y ahora la ciencia ha conseguido entender por fin cómo nadan tan rápido los delfines

La capacidad para nadar a gran velocidad, cambiar de dirección con precisión o recorrer largas distancias que tienen los delfines ha fascinado siempre a los científicos, que han buscado cuáles son las leyes físicas que les permiten tener esa velocidad y agilidad venciendo la resistencia del agua. Un equipo de investigadores de la Universidad de Osaka, liderado por Yutaro Motoori y Susumu Goto, ha utilizado simulaciones, creadas con un superordenador, para recrear el movimiento de los delfines y desvelar el misterio que esconden.

El estudio, publicado en Physical Review Fluids, afirma que el secreto está en una compleja jerarquía de vórtices que crean con cada movimiento de su cola. Cuando un delfín nada mueve la cola hacia arriba y hacia abajo, a distintas velocidades, en un movimiento que empuja el agua hacia atrás y que agita el agua a su alrededor, pero hasta ahora era muy difícil analizar lo que esto suponía, debido a que se ve como un flujo de agua turbulenta llena de remolinos de varios tamaños que se entrelazan.

Dentro de esa maraña es complicado distinguir qué remolinos son realmente útiles y cuáles son simplemente ruido hidrodinámico. Gracias a Simulaciones Numéricas Directas (DNS) en supercomputadoras de alto rendimiento, como Fugaku, se ha podido descomponer el movimiento del agua y ver con detalle qué remolinos son los que provocan el impulso del delfín.

Cómo nadan tan rápido los delfines: el funcionamiento de los remolinos

El equipo logró descomponer ese flujo turbulento de agua identificando remolinos de distintos tamaños, mediante la técnica de «descomposición de escalas», desde gigantescos anillos hasta estructuras minúsculas que se disipan en el agua:

  • Vórtices de gran escala: son grandes anillos de vórtice que se forman en los bordes de la aleta caudal durante cada movimiento.
  • Vórtices intermedios y pequeños: estos remolinos nacen de los más grandes a través de un proceso llamado “cascada de energía”, donde los vórtices grandes hacen que el fluido cercano se agite creando otros más pequeños, que a su vez generan otros aún más pequeños.

“Nuestro objetivo es entender qué partes del flujo turbulento ayudan realmente a los delfines a nadar tan rápido”, explica Yutaro Motoori.

Al analizar estos vórtices, los investigadores comprendieron que existe una jerarquía de escalas. Aunque los vórtices pequeños son más numerosos y se pueden ver con mayor facilidad, apenas contribuyen a la propulsión del delfín, más bien son un efecto secundario de las turbulencias producidas por el movimiento, mientras que los responsables del empuje son los vórtices más grandes que son mucho más difíciles de apreciar.

Cómo se podría aprovechar la velocidad de los delfines

Este mecanismo funciona igual de bien en un amplio rango de velocidades y condiciones hidrodinámicas, es decir, los delfines no necesitan ajustar como realizan la propulsión, su forma de nadar es eficiente en cualquier circunstancia, lo cual sugiere que la evolución ha afinado este sistema hasta convertirlo en una solución universal para el movimiento rápido en el agua.

Comprender cómo funciona este tipo de propulsión acuática abre nuevas vías de investigación en ingeniería, imitando el proceso de impulso de los delfines y aplicando estos conocimientos, por ejemplo, en el diseño de robots submarinos más rápidos y silenciosos, barcos que consuman menos combustible, reduciendo el impacto ambiental en los océanos, o tecnologías de control de turbulencias, un campo esencial para la ingeniería naval, aeronáutica y energética.

Este estudio demuestra que la velocidad de los delfines no es solo una cuestión de músculo, es una combinación perfecta entre biología y física que organiza el caos con cada movimiento de su cola.

REFERENCIA

Visualising coherent vortices generates by a swimming dolphin

Video: Yutaro Motoori