Ciencia Friki: la propulsión de la caca de pingüino

Normalmente, cuando me llegan por correo electrónico las alertas de las revistas científicas, suelo leer primero los títulos de los nuevos artículos publicados para ver si hay algo interesante, luego si veo alguno que me llama la atención leo el resumen y si confirmo que es realmente algo que me interesa, intento conseguir el artículo completo. Si la universidad está suscrita a la revista me lo bajo en pdf y si no lo está se lo pido directamente al autor.

Pinguino de Adelia en su nido rodeado de chorros de excrementos (Benno Meyer-Rochow)

En una de esas búsquedas encontré un artículo que me llamó poderosamente la atención al primer vistazo, su título lo decía todo: "Pressures produced when penguins pooh - calculations on avian defecation" que más o menos, traducido al castellano viene a decir algo como "Las presiones producidas cuando cagan los pinguinos - cálculos sobre la defecación de las aves".

No hace falta decir que a los 10 minutos ya había conseguido el artículo, que tal como de manera acertada describía el título, calculaba la física de la propulsión de los excrementos de los Pinguinos de Adelia (Pygoscelis adeliae) y los Pinguinos barbijos (Pygoscelis antarcticus) mediante ecuaciones físicas y curiosos experimentos.

Al hojear el artículo, al llegar a la segunda página me encontré con el mejor esquema que he visto nunca en un artículo científico (y probablemente en ningún otro artículo de cualquier temática):

La leyenda de la figura no dejaba lugar a dudas: "Posición del pingüino modelo (un muñeco) y parámetros físicos usados para calcular la presión rectal necesaria para expeler el material fecal hasta una distancia de 40 cm".

Los detalles exactos de la metodología del estudio los podéis leer en el artículo, que está colgado libremente en la red, pero básicamente los autores construyeron un muñequito de un pingüino (como podéis ver en al figura) y fueron modificando varios parámetros, como el diámetro de la cloaca, o la viscosidad de la mezcla que iba a funcionar como excremento, ya que tal como afirman los autores "la caca de pingüino se puede considerar como un fluido no viscoso ideal". Posteriormente, uno de los autores apretaba el muñeco con una presión determinada y otro medía la distancia a la que llegaba el chorro del excremento "ideal".

Los resultados del experimento se resumen en estas dos ecuaciones:

que vienen a decir, en una primera aproximación, que si aplicamos una presión de 4,6 kPa (aproximadamente 34 mmHg), la mierda sale propulsada a 46 cm de distancia. Por supuesto, la presión disminuye a medida que va saliendo el chorrillo de excrementos, ya que (y esto está extraído literalmente del trabajo), si la presión fuera constante durante la defecación, la expulsión del chorro de excrementos se asemejaría a una fuente, lo que evidentemente no corresponde al patrón observado en los pingüinos.

La segunda aproximación es aun más interesante, si cabe, ya que si se considera que los excrementos de pingüino representan un fluido viscoso con una viscosidad dinámica ɳ, la presión intestinal no sólo se usaría para acelerar la velocidad del chorro de mierda desde 0 hasta 2m/s, sino que también serviría para ayudar a dispersar la energía creada por la fricción interna presente en el fluido viscoso. En este caso, evidentemente habría que aplicar la ecuación de Hagen-Poisseuille, cuya versión modificada expresamente para la caca de pingüino es la segunda ecuación que puse en el cuadro anterior.

Las conclusiones son claras, los pingüinos invierten gran parte de su energía en mandar sus excrementos a la mayor distancia posible para no manchar su plumaje, eso si ¿hacia que dirección cagan los pingüinos?, ¿tienen alguna preferencia a la hora de expulsar sus excrementos? Tal como los propios autores comentan al final del artículo "si el ave elige deliberadamente la dirección en la que expulsa sus heces o si por el contrario, ese proceso depende de la dirección en la que sopla el viento en el momento de la evacuación, son las preguntas que deberán ser abordadas en nueva expedición a la Antártida".

Evidentemente y con todo merecimiento, éste fabuloso artículo ha ganado el premio Ignobel 2005 en la categoría de dinámica de fluidos. Desgraciadamente, y tal como comenta con gran sentido del humor el Dr. Meyer-Rochow, no pudieron acudir en persona a recoger el premio porque tuvieron problemas para obtener las visas de entrada en Estados Unidos y espera que esos problemas no hayan sido debidos "a la naturaleza explosiva de su trabajo".

NOTA: este trabajo ha sido realizado por la primera expedición jamaicana a la Antartida.