Cómo la trompa de un elefante manipula el aire para comer y beber

Una nueva investigación del Instituto de Tecnología de Georgia encuentra que los elefantes dilatan sus fosas nasales para crear más espacio en sus trompas, lo que les permite almacenar hasta nueve litros de agua. También pueden aspirar tres litros por segundo, una velocidad 50 veces más rápida que un estornudo humano (150 metros por segundo / 330 mph).
El estudio de la Facultad de Ingeniería de Georgia Tech buscó comprender mejor la física de cómo los elefantes usan sus trompas para mover y manipular el aire, el agua, la comida y otros objetos. También buscaron saber si la mecánica podría inspirar la creación de robots más eficientes que usen el movimiento del aire para sostener y mover cosas.
Mientras que los pulpos usan chorros de agua para moverse y los peces arqueros disparan agua sobre la superficie para atrapar insectos, los investigadores de Georgia Tech encontraron que los elefantes son los únicos animales capaces de usar la succión en tierra y bajo el agua.
El artículo, "Alimentación por succión por elefantes", se publica en el Journal of the Royal Society Interface.
"Un elefante come alrededor de 400 libras de comida al día, pero se sabe muy poco acerca de cómo usan sus trompas para recoger comida liviana y agua durante 18 horas, todos los días", dijo el Ph.D. en ingeniería mecánica de Georgia Tech. el estudiante Andrew Schulz, quien dirigió el estudio. "Resulta que sus baúles actúan como maletas, capaces de expandirse cuando es necesario".
Schulz y el equipo de Georgia Tech trabajaron con veterinarios en el zoológico de Atlanta, estudiando a los elefantes mientras comían varios alimentos. En el caso de los cubos de colinabo grandes, por ejemplo, el animal los agarró y recogió. Aspiró cubos más pequeños e hizo un fuerte sonido de aspiración, o el sonido de una persona sorbiendo fideos, antes de llevarse las verduras a la boca.

Para aprender más sobre la succión, los investigadores les dieron a los elefantes un chip de tortilla y midieron la fuerza aplicada. A veces, el animal presionaba el chip e inhalaba, suspendiendo el chip en la punta del tronco sin romperlo. Era similar a una persona que inhala un trozo de papel en la boca. Otras veces, el elefante aplicaba succión desde la distancia, arrastrando el chip hasta el borde de su trompa.
"Un elefante usa su trompa como una navaja suiza", dijo David Hu, asesor de Schulz y profesor de la Escuela de Ingeniería Mecánica George W. Woodruff de Georgia Tech. "Puede detectar olores y agarrar cosas. Otras veces sopla objetos como un soplador de hojas o los huele como un vacío".
Al observar a los elefantes inhalar líquido de un acuario, el equipo pudo cronometrar las duraciones y medir el volumen. En solo 1,5 segundos, el maletero absorbió 3,7 litros, el equivalente a 20 inodoros que se descargan simultáneamente.
Se utilizó una sonda ultrasónica para tomar medidas de la pared del tronco y ver cómo funcionan los músculos internos del tronco. Al contraer esos músculos, el animal dilata sus fosas nasales hasta en un 30 por ciento. Esto disminuye el grosor de las paredes y expande el volumen nasal en un 64 por ciento.
"Al principio no tenía sentido: el pasaje nasal de un elefante es relativamente pequeño y estaba inhalando más agua de la que debería", dijo Schulz. "No fue hasta que vimos las imágenes ecográficas y observamos cómo se expandían las fosas nasales que nos dimos cuenta de cómo lo hacían. El aire abre las paredes y el animal puede almacenar mucha más agua de la que estimamos originalmente".
Basándose en las presiones aplicadas, Schulz y el equipo sugieren que los elefantes inhalan a velocidades comparables a las de los trenes bala de 300 mph de Japón.
Schulz dijo que estas características únicas tienen aplicaciones en robótica blanda y esfuerzos de conservación.
"Al investigar la mecánica y la física detrás de los movimientos de los músculos del tronco, podemos aplicar los mecanismos físicos (combinaciones de succión y agarre) para encontrar nuevas formas de construir robots", dijo Schulz. "Mientras tanto, el elefante africano está ahora catalogado como en peligro de extinción debido a la caza furtiva y la pérdida de hábitat. Su tronco lo convierte en una especie única para estudiar. Al aprender más sobre ellos, podemos aprender cómo conservar mejor a los elefantes en la naturaleza".
Fuente de la historia:
Materiales proporcionados por Instituto de Tecnología de Georgia. Original escrito por Jason Maderer. Nota: El contenido puede editarse por estilo y longitud.