Viernes de ciencia

Esta historia forma parte de nuestra conversación del Club de Lectura de verano sobre el libro de Jennifer Ackerman ‘El genio de las aves.’ ¿Quieres participar? Apúntate a nuestra newsletter o envíanos tus opiniones en la app VoxPop de SciFri.

A primera vista, el plumaje de la tángara bermeja puede parecer de un sutil azul pálido. Pero visto desde otro ángulo, el pájaro cantor sudamericano brilla con un turquesa eléctrico con destellos de oro. Este fenómeno de transformación del color se conoce como iridiscencia.

«He visto un montón de pájaros realmente hermosos en imágenes bonitas, pero me di cuenta de que haciendo fotos te pierdes este fenómeno realmente muy espeluznante», dice Joshua Medina, artista 3D y especializado en digitalización en el Laboratorio Moore de Zoología del Occidental College de Los Ángeles. «Y eso es algo que sólo se puede reproducir en un modelo tridimensional».

El Laboratorio Moore es un tesoro de más de 65.000 especímenes de aves recogidos en su mayoría en México y Sudamérica entre 1933 y 1955. Como artista técnico, Medina desarrolla modelos en 3D para que la gente pueda ver los colores, los patrones y las difíciles señales visuales del plumaje de las aves, que pueden ser difíciles de visualizar para su estudio.

«Es como tener el espécimen delante de ti», dice John McCormack, director y conservador de aves y mamíferos del Laboratorio Moore. «Puedes acercarte y ver el pájaro incluso con más detalle que si lo vieras a simple vista».

Medina utiliza una técnica 3D llamada fotogrametría. Su configuración inicial como estudiante estaba en su dormitorio, utilizando una mesa giratoria con un espécimen de pájaro disecado y varias lámparas de escritorio. («La gente que entraba debía pensar que tenía un aspecto espeluznante»). Haciendo de «DJ» manualmente la mesa, tomaba cientos de fotos digitales desde distintos ángulos mientras el pájaro giraba. Desde entonces, ha abandonado el DJ y el dormitorio, y se ha pasado a una mesa giratoria totalmente automatizada que hace girar al pájaro con cada clic de la cámara. Un solo modelo puede constar de hasta 288 fotos desde tres ángulos diferentes, procesadas por programas caseros de código abierto.

«Es bastante salvaje», dice McCormack. «Puedes tomar ese modelo 3D y esencialmente puedes descomprimirlo y aplanarlo en un cuadrado que incluye básicamente cada pieza del tamaño de un píxel en todo el modelo». Un investigador podría entonces extraer y analizar cada uno de los colores encontrados en un espécimen de ave, lo que podría ser útil para rastrear la evolución de los colores del plumaje en diferentes especies de aves.

Las aves tienen colores por muchas razones diferentes. Un plumaje marrón moteado podría camuflar a un ave de los depredadores, mientras que un plumaje de color más claro podría ayudar a refrescar a las aves. Los colores llamativos, como el plumaje iridiscente de las gargantas de los colibríes, podrían ser un vistoso reclamo para conseguir pareja.

«A veces se trata de exhibiciones increíblemente intrincadas con todo tipo de colores y patrones que un pájaro hembra normalmente está viendo y procesando y tomando decisiones sobre el apareamiento», dice McCormack. «Esto entra en la inteligencia de las aves»

La visión es el sentido más importante de un ave, explica McCormack, y para procesar grandes cantidades de información visual, las aves tienen grandes lóbulos ópticos.

«Hace unos 20 años, se hizo bastante conocido que las aves ven de forma diferente a la nuestra», dice Allison Shultz, conservadora adjunta de ornitología en el Museo de Historia Natural del Condado de Los Ángeles, que actualmente estudia el plumaje de las tangaras. «Tienen una especie de visión mejorada en comparación con nosotros».

Para procesar los colores, los humanos tienen tres tipos de conos en los ojos, explica Shultz, o fotorreceptores que son sensibles al rojo, al verde y al azul. Pero los pájaros tienen cuatro conos: el cuarto cono extiende su visión más allá de nuestro espectro visual. Mientras que los humanos ven los colores en longitudes de onda de 400 a 700 nanómetros, las aves se sumergen en parte del espectro ultravioleta, viendo de 300 a 700 nanómetros.

«Las aves pueden ver algunos colores ultravioletas que ni siquiera podemos describir», dice McCormack. «Ni siquiera sabemos qué son esos colores. No tenemos palabras para ellos porque nunca los veremos, pero los pájaros los ven.»

Los pájaros no sólo tienen más tipos de conos que los humanos, sino que sus células cónicas son precisos filtros de color. Cada una de ellas tiene pequeñas gotas de aceite que restringen la cantidad de luz que llega a cada cono individual, lo que permite a las aves distinguir diferencias entre colores similares que pasan desapercibidas para el ojo humano, dice Shultz.

Los tángaros, una familia de especies que viven en toda América Central y del Sur, por ejemplo, abarcan casi todo el espectro de colores que se ve en las aves, dice Shultz. Los investigadores pensaron en un principio que el 50% de las aproximadamente 370 especies eran dicromáticas, en las que los machos y las hembras tienen colores de plumaje diferentes. Sin embargo, cuando Shultz y su colega Kevin Burns midieron los colores a partir de un modelo de visión aviar, estimaron que las tangaras son en realidad un 93% dicromáticas.

«Hay mucha variación que nos estamos perdiendo con nuestros ojos», dice Shultz.

Shultz y McCormack están ideando formas para que los investigadores puedan ver lo que ven las aves. Las técnicas actuales requieren un espectrofotómetro de reflectancia, un dispositivo que utiliza una sonda de fibra óptica que envía pulsos de luz de xenón -luz que abarca todo el espectro- sobre un objeto. La luz que se refleja indica a los investigadores los colores presentes en el plumaje de un ave, incluidas las características del ave sólo visibles en el espectro ultravioleta. «La espectrofotometría de reflectancia es genial. Luego podemos aplicar el modelo de visión aviar a esos datos, pero realmente son puntos en un pájaro», dice Shultz, pero la captura de precisión de puntos de la sonda pasa por alto parches más grandes de patrones.

Por eso Shultz, McCormack y Medina están trabajando para conseguir una cámara UV. «Poder utilizar la técnica del laboratorio Moore con una cámara UV, así como una cámara digital, para darnos una idea del patrón de un pájaro en un espacio 3D será realmente importante», dice Shultz.

Actualmente, todos los especímenes del Laboratorio Moore están catalogados en línea, pero sólo unos pocos son fotografiados y algunas especies valiosas no pueden ser retiradas del laboratorio. El equipo está agilizando el proceso para digitalizar toda la colección en 3D, de modo que los investigadores de todo el mundo puedan acceder a los especímenes de aves e interactuar con ellos. La gente no sólo podrá analizar de cerca el color, sino que podrá examinar la textura, la transparencia y las superficies reflectantes, dice Medina.

«Lo interesante es que cada una de estas capas se presenta la mayoría de las veces sólo como datos en la ciencia y en la digitalización», dice. «Pero creo que cuando visualizas esos datos, se convierten en algo que es mucho más tangiblemente artístico e interesante.»

Gracias especialmente a Joshua Medina y al Laboratorio Moore por compartir y generar las imágenes 3D complementarias. Explora más modelos de aves en 3D de las colecciones del Moore Lab en el Sketchfab de Medina.