Un viaje de seda propulsado por electricidad

El de las arañas es un vuelo de seda, un itinerario propulsado por electricidad y las corrientes de aire. Es un viaje interoceánico. Las arañas apuntan hacia el cielo y las hebras de seda salen de su abdomen como un paracaídas o un globo.

Al verlas ganar altura sabemos que las telarañas no existen solo para la caza o el refugio, sino también para vastas expediciones. Este comportamiento, conocido científicamente como vuelo arácnido o ballooning, permite a estos artrópodos sin alas colonizar nuevos territorios, escapar de depredadores y buscar mejores recursos para alimentarse y sobrevivir.

Darwin y la lluvia de arañas en el HMS Beagle

Uno de los primeros en ver esta lluvia de arañas fue Charles Darwin, en 1832, al revisar la cubierta del HMS Beagle. Encontró el barco lleno de arañitas rojas, a casi 100 kilómetros de la costa. Como no había tierra a la vista, Darwin dedujo que habían llegado por el aire.

"Todas las cuerdas del barco estaban recubiertas y bordeadas con una telaraña."

— Charles Darwin, 1832

El naturalista británico quedó fascinado con este fenómeno durante su viaje a bordo del Beagle entre 1831 y 1836. En su diario, Darwin describió con asombro cómo en un día calmo y claro, cuando la costa más cercana de Argentina se hallaba a un centenar de kilómetros, la nave fue repentinamente invadida por cientos de pequeñas arañas.

Darwin observó con atención la manera en que los animales iniciaban el vuelo: las arañas llegaban a la cima de algún objeto, levantaban el abdomen hacia el cielo, lanzaban hilos de seda de unos dos o tres metros de largo y entonces despegaban horizontalmente con una rapidez más que notable. El naturalista anotó que una brisa leve y la convección del aire podían explicar que el hilo de seda se elevase, pero también interpretó que el despliegue en abanico de los hilos tejidos por una misma araña se debía a la repulsión electrostática. Y estaba en lo cierto: había identificado claramente los dos mecanismos físicos implicados.

La técnica del vuelo arácnido

Las arañas aeronautas no tienen alas, así que subirán a un punto despejado y expuesto con las patas levantadas, como si anduvieran de puntillas, levantarán sus abdómenes y el hilo de seda las elevará del suelo.

Este vuelo arácnido es conocido como globo, cometa o ballooning en inglés. Aleja a las arañas de depredadores y las dispersa en nuevas tierras aisladas o cimas de montañas con mejores recursos para alimentarse y sobrevivir. En este ascenso tan vertiginoso sortean el acecho de aves y, abajo, la posibilidad de un mal descenso en la inmensidad del océano.

Pero van preparadas con sus patas repelentes al agua y su abdomen hinchado, que usan como la vela de una embarcación. Han sido documentados vuelos de seda hasta 1.600 kilómetros mar adentro, es decir, una cuarta parte de la longitud del río Amazonas o 18 veces más que el Canal de Panamá. Algunos de ellos con casi 4.000 metros de altitud.

El papel del campo eléctrico de la Tierra

Durante décadas, los científicos creyeron que las arañas simplemente navegaban en el viento como parapentes. Sin embargo, esta explicación no era suficiente para explicar los avistamientos de arañas que despegaban rápidamente incluso cuando los vientos eran suaves o prácticamente inexistentes.

En 2018, investigadores de la Universidad de Bristol, liderados por Erica Morley y Daniel Robert, demostraron empíricamente que las arañas pueden volar gracias a los campos eléctricos atmosféricos. El estudio, publicado en la revista Current Biology, marcó un hito en la comprensión de este fenómeno.

Algunas arañas dejan caer la seda al agua como ancla. Los pelos de las patas se ponen de punta como los de nuestras cabezas cuando frotamos un globo por la estática y, por eso, los estudios han comprobado que las arañas pueden sentir el campo eléctrico de la Tierra y usarlo para propulsarse. Así, con electricidad atmosférica, es posible el abombamiento de los bucles de seda.

El experimento que confirmó la teoría

Para probar esta hipótesis, el equipo de investigadores capturó varios ejemplares de arañas del género Erigone y llevó a cabo un experimento en el que eliminaron cualquier tipo de estímulo relacionado con el movimiento del aire o la electricidad atmosférica. A continuación, activaron un campo eléctrico artificial y observaron lo que ocurría.

El equipo de investigadores observó de manera perpleja cómo, cuando el campo eléctrico estaba activado, y en ausencia de cualquier tipo de brisa, las arañas comenzaban a despegar como si fueran globos aerostáticos. Es decir, las fuerzas electrostáticas eran suficientes por sí solas para impulsar el movimiento. Las arañas ascendieron en el aire cuando los campos eléctricos estaban presentes, y descendieron cuando el equipo los apagó, demostrando una clara correlación entre las fuerzas electrostáticas y la capacidad de vuelo.

El circuito eléctrico atmosférico global

Los campos eléctricos que las arañas utilizan para su propulsión son parte del circuito eléctrico atmosférico global de la Tierra, un sistema de tamaño planetario que los investigadores conocen desde los años 1920. Las tormentas eléctricas ayudan a crear una diferencia de carga eléctrica entre el suelo y la ionosfera, que se extiende hasta 50 kilómetros de altitud. La caída de voltaje alcanza unos notables 250.000 voltios.

Este gradiente de potencial atmosférico establece campos eléctricos que enlazan la Tierra con su capa más exterior. La atmósfera tiene una carga eléctrica positiva, mientras que la tierra tiene una carga negativa, y esta interacción es lo que se denomina campo eléctrico.

Cuando las arañas están preparadas para volar, se colocan en áreas elevadas, donde el campo eléctrico de la Tierra es más fuerte. Comienzan dejando caer una seda a modo de ancla y luego levantan las dos patas delanteras en el aire, donde sus pelos finos, llamados tricobotrios, detectan la dirección y velocidad del viento, así como las condiciones eléctricas.

La seda de araña eléctricamente conductiva recoge cargas negativas y, dado que las cargas iguales se repelen entre sí, la seda es empujada hacia arriba y lejos de las superficies cargadas negativamente sobre las que está posada la araña. Este mecanismo es exactamente el mismo que eleva los cabellos cuando frotamos un globo sobre la cabeza.

Una estrategia de colonización exitosa

El vuelo arácnido es ante todo una técnica de dispersión que favorece la supervivencia de la especie y permite la colonización de nuevos territorios. Sus efectos son a veces sorprendentes. Se piensa que el hecho de que hábitats como algunas islas de la Gran Barrera de Coral Australiana hayan sido colonizadas por siete familias diferentes de arañas, pero no de grandes migalomorfas, se puede explicar únicamente por la capacidad dispersora mediante el ballooning.

Un ejemplo notable de esta capacidad colonizadora ocurrió tras la explosión del volcán Krakatoa en 1883. Siete meses después de la erupción que devastó la isla, el científico belga Edmond Cotteau comunicó que el único ser vivo que encontró fue una araña tejiendo su telaraña. Cincuenta años posteriores al desastre, en la isla se encontraron más de 90 especies de arañas diferentes.

Una de las funciones principales de este comportamiento consiste en la ampliación de territorios de caza. Si no sucediera esta expansión, existiría una concentración de arañas de la misma especie compitiendo entre sí por el alimento.

¿Qué arañas practican el ballooning?

Al principio se pensaba que únicamente las arañas jóvenes y ligeras ejercían este método, pero posteriormente se ha observado que también lo realizan algunos machos pequeños e incluso algunas hembras de hasta 1 centímetro de longitud.

Las arañas más ligeras, cuya masa no supera los 5 miligramos o menos, pueden ser elevadas con unas decenas de hilos de seda. Los artrópodos sin alas han sido encontrados hasta 4 kilómetros en el cielo, desplazándose cientos de kilómetros.

Algunas de las arañas emprendedoras caerán víctimas de los pájaros o caerán al agua o a otro entorno hostil. Sin embargo, otras sobrevivirán a su aventura e invadirán nuevos hábitats.

Condiciones ideales para el vuelo

Un requisito para la ocurrencia de este fenómeno es una subida repentina de la temperatura. Un momento adecuado es un día soleado con ligera brisa, tras un periodo húmedo y frío. Este tipo de días es más común en primavera o en otoño, cuando periodos de lluvias se combinan con días soleados.

Por lo general, el despegue de estos animales tiene lugar con una brisa leve, un viento de no más de tres metros por segundo. A causa de las turbulencias atmosféricas, tales brisas van acompañadas de corrientes ascendentes que, al nivel del suelo, son del orden de una fracción de metro por segundo.

Las maromas de seda son generalmente más fácilmente observables si se mira en dirección hacia el sol, en zonas con ramaje, de modo que la dispersión de la luz provocada por los finos hilos de seda permita localizarlas.

La combinación de viento y electricidad

El viento también juega un papel importante en los desplazamientos de las arañas. Los estudios actuales establecen que el vuelo arácnido podría ser una mezcla del uso de campos eléctricos con ciertos vientos favorables. Se ha observado que los vellos con los que las arañas detectan los campos eléctricos, los tricobotrios, también les permiten saber la dirección y la velocidad del viento.

Si se tiene en cuenta el diámetro de los hilos de seda, inferior a un micrómetro (cien veces menos que un cabello humano), la viscosidad del aire predomina sobre las fuerzas de empuje. La fuerza correspondiente es proporcional a la velocidad del hilo relativa al aire y, de manera aproximada, a la longitud del hilo.

En algunos casos, por lo general viajes cortos, el vuelo puede depender más del viento. Pero en otros casos, especialmente en vuelos de larga distancia, la seda de araña eléctricamente conductiva juega un papel fundamental en los lanzamientos rápidos, incluso con poco viento.

Un fenómeno conocido desde la antigüedad

Aunque el fenómeno se conoce desde tiempos de Aristóteles, de los registros más antiguos que se conservan de la observación detallada de esta función está el que hizo Charles Darwin a bordo del Beagle en la costa oriental del río de La Plata cuando una mañana de noviembre de 1832, desde la cubierta y mirando hacia la jarcia, observó cientos de minúsculas arañitas amarradas a sus "partes de telarañas fluctuantes".

La idea de que este comportamiento se debe a un circuito eléctrico se propuso ya a principios del siglo XIX, cuando Darwin mismo sugirió que la electricidad podría estar involucrada al notar que los soportes de seda parecían repelerse entre sí con fuerza electrostática. Sin embargo, poco después fue descartada sin haber sido siquiera probada experimentalmente, y muchos científicos asumieron que los arácnidos simplemente navegaban en el viento.

En 2013, Peter Gorham, físico de la Universidad de Hawái, calculó que era teóricamente posible para las arañas usar su seda para conducir la electricidad estática como un medio para volar, pero el equipo de Morley fue el primero en confirmar esto en el laboratorio en 2018.

Casi dos siglos después de que Darwin notara la extraña repulsión entre los hilos de la araña, su corazonada sobre un impulso eléctrico detrás del vuelo de las arañas ha sido probada.

Implicaciones para la ciencia

Erica Morley espera ampliar este hallazgo estudiando a otros insectos que vuelan con este mismo mecanismo, como las orugas y los ácaros, que pueden arrojar luz sobre los vuelos y la distribución mundial de estos pequeños organismos voladores.

Este descubrimiento es preliminar y deja diversas cuestiones abiertas, como la posibilidad de que las arañas usen señales atmosféricas para tomar decisiones sobre cuándo crear nuevas telarañas o emprender sus viajes aéreos.

El estudio del vuelo arácnido no solo nos ayuda a comprender mejor las estrategias de dispersión y colonización de estos artrópodos, sino que también revela cómo los organismos pueden aprovechar recursos ambientales poco obvios, como los campos eléctricos atmosféricos, para realizar proezas que parecen desafiar las leyes de la física.