¿Cómo vuelan los dragones?

El vuelo es un novedoso desarrollo evolutivo, con solo tres instancias conocidas de vertebrados en miles de millones de años en este planeta. El vuelo (así como el fuego) es una de las características mas importantes de los dragones en las historias, así que vamos a analizar a fondo este punto.

¿Cómo volarían los dragones?

Al igual que las aves, es probable que los dragones vuelen con dificultad. La gran variedad de tipos de dragones hace que explorar la posibilidad de volar sea aún más arduo, ya que un wyvern y un amphiptere tienen una gran desviación en el tipo y tamaño del cuerpo. Sin embargo, hay algunas reglas generales que se pueden quitar de las criaturas que se sabe que vuelan o se deslizan.

El deslizamiento y el vuelo están separados por la capacidad del animal para impulsar su propio vuelo.
La mayoría de los animales deslizantes son pequeños.
La mayoría de los animales voladores también son pequeños, especialmente cuando se trata de peso.
La termorregulación puede agregar tensión adicional en un animal, y todos los animales voladores conocidos son endotérmicos.
El vuelo motorizado requiere adaptaciones severas.

Dependiendo del tipo de dragón, su capacidad de volar estaría restringida, sobre todo, por su tamaño. En general, tanto los animales que se deslizan como los que tienen un verdadero vuelo propulsado tienden a ser pequeños. La envergadura más grande entre los murciélagos vivos conocidos es de 1,5 m (5 pies) y la envergadura más grande entre las aves vivas conocidas es de 3,63 m (11 pies 11 pulgadas). Si bien ninguno de estos envergaduras puede considerarse «pequeño», ciertamente no reflejan la idea de una enorme bestia de tamaño impensable. El único volante conocido que es más grande que este es el pterosaurio más grande conocido, con una enorme envergadura de 12 m (39 pies). Esto ciertamente lo calificaría como un monstruo enorme, especialmente en comparación con los humanos de tamaño promedio (1.47 ma 1.9 m de altura o 4 pies. 10 pulgadas a 6 pies 3 pulgadas de alto). Ha habido grandes animales voladores en esta tierra, pero la mayoría de los voladores son pequeños. Por lo tanto, es probable que los dragones caigan en un pequeño rango de tamaños (aproximadamente 1 ma 3.5 m, o 3.3 pies a 11 pies para la envergadura de las alas) y sean animales muy ligeros.

Historia del vuelo

Volar contra deslizarse

Antes de analizar diferentes métodos de vuelo, es importante considerar qué diferentes culturas y tradiciones pueden considerar ‘vuelo’ o ‘vuelo’ en relación con las concepciones modernas. Durante muchos siglos, el término «volar» podría aplicarse a cualquier animal que pudiera estar en el aire y al menos pareciera navegar o aterrizar de manera segura. Por lo tanto, a muchos animales se les atribuyen nombres incorrectos, como la «ardilla voladora» y el «lagarto volador común», los cuales son animales deslizantes. Del mismo modo, hay varias especies de «serpientes voladoras», todas las cuales son parte de la familia Chrysopelea. Estas serpientes aplanan sus cuerpos extendiendo sus costillas, lo que les permite deslizarse por el aire. El deslizamiento difiere de volar en que los animales deslizantes navegan por el aire pero no pueden propulsarlos desde el suelo. Los volantes, por otro lado, tienen la capacidad de propulsar hacia el aire y atravesar hacia arriba desde una posición actual. Muchas especies de deslizamiento usan láminas de aire para mantenerse en el aire, como un simple plano de piel que se puede estirar, como en el caso de Draco Volans. Mientras que algunos animales pueden planear pero no pueden volar, los animales que pueden volar sí lo hacen. Entonces, aunque ahora se sabe que muchas especies son planeadores, como «ardillas voladoras» y «pez volador», se les ha atribuido previamente la capacidad de volar. Es probable que muchas historias de dragones se refieran a un animal planeador.

Los insectos los primeros en volar

Los insectos desarrollaron la capacidad de volar mucho antes que cualquier especie de vertebrado. Hace más de cuatrocientos millones de años, los primeros insectos comenzaron a volar. A diferencia de las especies de vertebrados que evolucionaron más tarde, los insectos voladores se convirtieron en criaturas completamente hibridadas, con la capacidad de gatear y moverse con las piernas mientras aterrizaban, así como la capacidad de volar. Los pterosaurios, las especies de aves y los murciélagos se volvieron torpes debido a la evolución de las extremidades anteriores en alas. Si bien los pterosaurios y las aves ciertamente mantuvieron su movilidad a tierra al convertirse en bípedos, no se puede decir lo mismo de los murciélagos, que deben extenderse torpemente en el suelo. Los insectos, por otro lado, conservaron la capacidad de gatear fácilmente y volar. Sus alas son membranas finas y transparentes estiradas entre venas rígidas, lo que hace que sea un ala fuerte y flexible. Las alas están diseñadas para agitar el aire, y los músculos para las alas de los insectos están contenidos exclusivamente dentro del tórax, o abdomen, del insecto, lo que significa que sus alas ni siquiera tienen tejidos musculares para pesarlos. Esta es la razón por la cual los insectos pueden batir sus alas mucho más rápido que otras criaturas voladoras, como las aves. El colibrí tiene la velocidad de aleteo más rápida conocida entre las aves, batiendo sus alas unas cincuenta veces por segundo. Mientras tanto, los abejorros agitan sus alas aproximadamente 150 veces por segundo y algunos mosquitos pueden batir hasta mil veces por segundo. Los insectos voladores más grandes conocidos fueron el Meganeura, un género de insectos con forma de libélula que tenía una envergadura de 75 cm (2,5 pies), que están extintos. Si bien los insectos evolucionaron primero y conservaron su sólida movilidad terrestre, el tamaño es una consideración importante. El hecho de que los insectos voladores más grandes conocidos poseían una envergadura de aproximadamente 75 cm (2.5 pies) es una fuerte indicación de que las criaturas dracónicas no descendieron de este linaje. Sin embargo, las adaptaciones funcionales de los insectos voladores, como la concentración de los músculos voladores en el tórax para reducir la masa del ala, hacen que los insectos sean dignos de mención. Todas las demás especies que se sabe que vuelan han desarrollado un conjunto extremo de adaptaciones en aras de ser más aerodinámicas.

Vuelo de pterosaurio

Desde el momento en que los fósiles de pterosaurios se descubrieron por primera vez en 1784 , los científicos habían asumido que los pterosaurios tenían una estructura de ala tipo murciélago. Esto se volvió desconcertante, ya que las investigaciones sobre la aerodinámica de la especie revelaron que una estructura de ala similar a un murciélago los convertiría en voladores particularmente pobres. A Kevin Padian se le atribuye desentrañar el misterio del diseño equivocado del vuelo del pterosaurio, mientras empuja su variante aerodinámica del pterosaurio, revelando que es una evolución verdaderamente separada del vuelo de los murciélagos y las aves. Como los murciélagos, los pterosaurios tenían un ala de piel que se extendía desde los «dedos» (también conocidos como dígitos y falanges) y la extremidad anterior hasta la extremidad posterior o el torso / cadera. Sin embargo, a diferencia de los murciélagos, los pterosaurios no desarrollaron un accesorio de piel que requiriera la colocación exacta de las extremidades posteriores para el vuelo (los murciélagos deben estar separados). Al igual que las aves, los pterosaurios tenían un conjunto de locomoción dual, con caminar bípedo y volar con las extremidades anteriores. El pterosaur conocido más grande, y el más grande animal volador sabe que han existido nunca, es Quetzalcoatlus northropi, con una envergadura de casi 12 m (39 ft.) Y en un peso de aproximadamente 127 kg (280 lbs.). Como el dinosaurios no aviarios, los pterosaurios desaparecen del registro fósil en la época de la extinción de KT, hace aproximadamente 65 millones de años. El vuelo del pterosaurio es una consideración importante en el vuelo del dragón porque, a diferencia de todos los otros volantes conocidos, los pterosaurios llegaron en enormes tamaños. Por supuesto, muchas de las especies eran mucho más pequeñas que el Quetzalcoatlus northropi, pero la capacidad de crecer una envergadura de 12 m (39 pies) seguramente encajaría en la categoría de «enorme» exhibida por muchos de los dragones en las historias que se encuentran alrededor el mundo.

Vuelo aviar

Las aves desarrollaron el vuelo en algún lugar hace unos ciento sesenta millones de años , por lo que hay una gran variedad de especies de aves voladoras, que van desde el colibrí hasta el albatros. ¿Cómo vuelan los pájaros? La respuesta corta es «con dificultad». Las aves tienen muchas adaptaciones extremas para apoyar su capacidad de volar, desde tener bolsas de aire dentro de los huesos que se coordinan con los pulmones hasta tener menos órganos corporales, dependiendo de la especie. Las especies de aves intercambiaron fuerza y peso por apalancamiento aerodinámico. La envergadura más grande conocida para las aves es de 3,63 m (11 pies 11 pulgadas), que es la envergadura máxima del albatros errante. La mayoría de las aves voladoras son mucho más pequeñas en envergadura, ya que cuanto más grande es el ave, más difícil es volar. A diferencia de cualquier otra criatura, las aves evolucionaron y adaptaron sus plumas de manera única. Ninguna criatura viviente conocida fuera de la familia aviar tiene plumas, e incluso las aves que no vuelan tienen plumas. Actualmente, hay mucha evidencia que sugiere que las plumas evolucionaron a partir de escamas de reptil, y las plumas y escamas están ciertamente relacionadas. Por lo tanto, existe una gran probabilidad de la existencia de muchas especies de reptiles con plumas en ciernes y especies de aves tempranas con escamas de reptil.

Vuelo de mamíferos

Los murciélagos son los únicos mamíferos conocidos que han desarrollado un vuelo propulsado. Los murciélagos evolucionaron hace cincuenta y cinco millones de años. Al igual que los pterosaurios, los murciélagos tienen alas compuestas de membranas estiradas. El quinto dedo (el ‘pulgar’) de un murciélago no está alargado como los demás; en cambio, es un gancho que se puede usar para escalar. A pesar de la expresión común «ciego como un murciélago», ninguna especie de murciélago es ciego, y la mayoría de las especies tienen una vista excelente. Además de la vista aguda, los murciélagos también tienen ecolocalización, lo que les permite volar de noche para cazar insectos pequeños. La especie de murciélago más grande conocida es el zorro volador de corona dorada gigante (Acerodon jubatus), que tiene una envergadura de hasta 1.5 m (5 pies) y puede pesar alrededor de 1.1 kg (2.5 lbs.).

Deriva de hidrógeno

Aunque los orígenes de esta teoría no están del todo claros, se ha sugerido que el vuelo se puede lograr en una especie de dragón a través del hidrógeno. El hidrógeno se ha utilizado en sistemas de propulsión voladora, especialmente el globo, también conocido como globo de aire caliente. Los globos aerostáticos dependen de la flotabilidad, al igual que un barco que flota en el agua, para permanecer en el aire, y el hidrógeno superó el obstáculo de mantener el fuego encendido constantemente para mantener el globo en alto. El problema con esta teoría es que se basa en un sistema de propulsión que no se encuentra en ninguna especie conocida y que no proporciona un gran control sobre la movilidad. Un animal tendría que tener la capacidad de controlar por completo su producción y retención de hidrógeno, incluida la expulsión del hidrógeno a una vejiga adecuada para promover la flotabilidad y la expulsión segura de hidrógeno de la misma vejiga para descender. El animal también tendría un control limitado, si lo hubiera, sobre el movimiento. Así como una corriente fuerte puede mover un bote impulsado por la flotabilidad con consecuencias peligrosas, las condiciones atmosféricas afectarían el viaje de un animal con vuelo impulsado por hidrógeno. El ascenso y descenso controlados serían las únicas habilidades seguras para tales animales, por lo que las bolsas de aire caliente y el viento empujarían considerablemente al viajero. Para ser lo suficientemente ligero como para volar, el animal también tendría que ser bastante pequeño, o sacrificar gran parte de su masa muscular y grasa al menos, de lo contrario, la vejiga utilizada para crear flotabilidad sería enorme. Por ejemplo, considere el globo de un globo de aire caliente en relación con el contenido de la canasta que lleva. Dado que la ciencia moderna muestra que los dinosaurios aviares sobrevivieron a la extinción del KT y evolucionaron en aves, es seguro asumir que desde hace unos cuatrocientos millones de años, cuando los insectos volaron por primera vez, algún tipo de depredador habitaba el cielo con vuelo propulsado. Los pterosaurios probablemente habrían sido depredadores más potentes, y las aves modernas siguen siendo cazadores formidables. La capacidad de ascender al cielo, por lo tanto, no sería tan útil para escapar de los depredadores como se podría pensar, Además, el hidrógeno es un elemento altamente combustible, y como gas, cuanto mayor es la concentración, mayor es el cambio de combustión. El gas de hidrógeno también forma mezclas explosivas con el aire a ciertas concentraciones. La probabilidad de que un organismo vivo desarrolle y sobreviva a un sistema de propulsión tan peligroso, pero extrañamente inútil, es extremadamente improbable, ya que el organismo tendría que evitar todas las chispas, llamas e incluso la luz solar debido a la alta concentración de hidrógeno y puede quemarse espontáneamente con la luz solar. Además de eso, la criatura tendría que evitar diligentemente ser descubierta por cualquier depredador en el aire, ya que no podría evitar escapar de ellos. Si bien es poco probable que una vejiga llena de hidrógeno permita que un organismo vivo vuele, esta nueva teoría presenta un concepto interesante para planeadores que no vuelan. La capacidad de ganar suficiente elevación para permanecer en el aire sin gastar una enorme cantidad de energía muscular sería muy valiosa para un planeador o un volador que se basa en el vuelo. Sin embargo, como ninguna especie conocida tiene una estructura biológica que utiliza algo como el hidrógeno para producir empuje (una fuerza que contrarresta la fuerza gravitacional descendente), es un concepto difícil de integrar hipotéticamente en un organismo volador.

Evolucionando la capacidad de volar

Insectos, pterosaurios, pájaros y murciélagos, ¡Dios mío! Estas criaturas conocidas pueden darnos una mejor comprensión de los drásticos requisitos de vuelo en un organismo vivo. Muchos animales han sacrificado su tamaño para volar, y los murciélagos han perdido la movilidad en tierra para una mejor movilidad de vuelo. Es importante recordar que si bien muchos de estos desarrollos novedosos para el vuelo parecen elegantes e incluso inteligentes, la evolución no se elige. Los dinosaurios pre-aviarios no «eligieron» adaptar las escamas en plumas, y los murciélagos no «eligieron» renunciar a la movilidad en el suelo por la capacidad de volar. Los entornos cambiantes, desde el clima hasta las poblaciones locales de depredadores y presas, impulsaron las tasas de supervivencia de ciertas adaptaciones biológicas que dieron como resultado la capacidad de tener un vuelo propulsado. Sin embargo, la capacidad de volar no significa que el animal pueda volar bien, o que no haya restricciones severas como resultado del desarrollo. También es importante tener en cuenta que el verdadero vuelo y el deslizamiento se han separado en función de la mecánica. Un planeador se mantiene en alto al disminuir su impulso hacia el suelo debido a la gravedad, mientras que un verdadero volador tiene la capacidad de impulsar su propio vuelo con músculos y movimiento. Dicho esto, durante muchos miles de años los animales que podían deslizarse bien se consideraron animales voladores, por lo que al considerar el vuelo teórico del dragón, es importante considerar la posibilidad de que un dragón sea un animal deslizante. ¿Cómo evolucionan los animales la capacidad de volar? Desafortunadamente, no hay mucha evidencia fósil que revele el método exacto de evolución para aves y pterosaurios, aunque existen varias teorías, las dos básicas son «Ground Up» y «Trees Down». En resumen, la teoría de «Ground Up» postula que antes de que un animal se convierta en un animal volador, debe volverse bípedo. En general, el animal probablemente sería un corredor bípedo rápido, lo que le permitiría tener sus extremidades anteriores listas para agarrar a la presa mientras corre. Incidentalmente, esta misma adaptación permitiría a las extremidades anteriores tener libertad para desarrollar adaptaciones novedosas que le permitirían al animal levantar peso durante los saltos altos (técnicas previas al vuelo), así como desarrollar alas completamente desarrolladas. Finalmente, la capacidad de volar aleteando se desarrollaría en algunas especies. Mientras tanto, la teoría de «Árboles caídos» tiene rasgos evolutivos que comienzan con una caída en picado, por lo general para las especies arbóreas. El próximo desarrollo sería lanzarse en paracaídas para un aterrizaje seguro, luego planear y luego volar con motor. Ambas teorías han generado la debida controversia, pero se ha reconocido ampliamente que las diferentes formas de vuelo (como el vuelo de murciélago versus el vuelo de aves) pueden haber evolucionado de manera diferente. Otra consideración clave son los pingüinos, que han desarrollado alas que ayudan a impulsarlos a través del agua en lugar del aire. Claramente, en el caso de las especies de aves, el bipedalismo vino primero, y el ambiente influyó en las adaptaciones evolutivas a partir de ahí. Algunas aves vivieron en áreas donde atravesar el aire se volvieron beneficiosas, por lo que sobrevivieron aquellas aves que desarrollaron la capacidad de vuelo propulsado. Otras aves vivieron en áreas donde la capacidad de nadar promovió la supervivencia, por lo que sobrevivieron las que desarrollaron alas de natación con forma de aleta. La progresión de las adaptaciones biológicas para los murciélagos se comprende mejor, por lo que es más fácil describir los pasos evolutivos desde un antepasado de planeo de mamíferos hasta el volante de aleteo de vuelo motorizado conocido hoy como el murciélago, que se ajusta a la teoría de «Árboles Abajo». La evolución del vuelo. Sin embargo, dado que el vuelo ha evolucionado independientemente para insectos, pterosaurios, murciélagos y aves, es posible que la teoría de «Árboles caídos» no se aplique a las aves ni a los pterosaurios.

Termorregulación

Afortunadamente, la abundancia de aves hoy presenta una imagen más completa de las necesidades de vuelo. Los fósiles de pterosaurios no pueden revelar si estos animales eran ectotérmicos (como reptiles modernos, que adquieren su temperatura corporal a través de fuentes externas) o endotérmicos (como aves y mamíferos modernos, que generan y mantienen su propia temperatura corporal). Las aves son exclusivamente endotérmicas, mantienen su propio calor corporal, por lo que es probable que los pterosaurios también sean endotérmicos. La termorregulación es necesaria porque promueve el uso y la fluctuación de energía dentro del animal; un animal que genera su propio calor puede tener movimientos musculares más eficientes, por ejemplo. Los músculos más cálidos pueden proporcionar más energía que los músculos que tienen una temperatura más fría, razón por la cual las aves y los mamíferos son endotérmicos, manteniendo su propio calor interno. Sin embargo, los animales ectotérmicos, que obtienen calor del medio ambiente, ahorran energía al absorber el calor de fuentes externas, lo que significa que sus metabolismos no demandarán alimentos adicionales para el mantenimiento del calor corporal. Si bien existe una gran controversia sobre la evolución de las especies endotérmicas a partir de especies ectotérmicas, la ciencia ha revelado los aspectos positivos de ambas formas de termorregulación. El aislamiento, que es proporcionado por plumas en espadas, es necesario para una criatura endotérmica que vive en un clima frío, frío o estacional. Sin embargo, las criaturas ectotérmicas no pueden vivir en climas extremadamente fríos, ya que debe haber alguna fuente de calor para regular su propia temperatura corporal. Las aves deben lidiar no solo con el requerimiento de energía del vuelo, sino también con la increíble cantidad de calor producido por sus músculos durante el vuelo. Muchas aves tienen bolsas de aire especializadas en todos sus huesos, lo que permite un enfriamiento respiratorio para prevenir la hipertermia. Todos los animales voladores tendrían que enfrentarse a ambos desafíos de la termorregulación para sobrevivir. Dado que tanto los murciélagos como las aves son endotermos, muchos han asumido que otras especies voladoras también serían endotermos. Debido a los altos costos de energía del vuelo, es poco probable que un animal ectotérmico pueda volar. Sin embargo, otra posibilidad de termorregulación se puede encontrar en los tiburones blancos. Los tiburones blancos y otros tiburones caballa son los únicos tiburones conocidos que tienen un sistema de termorregulación endotérmica parcialmente. La mayoría de los tiburones son completamente ectotérmicos, y dado que viven en el océano y no tienen insolación, el calor corporal generado por sus poderosos músculos del tronco y la cola mientras nadan se disipa rápidamente en el agua circundante. A diferencia de las verdaderas endotermas, los tiburones blancos no mantienen una temperatura corporal constante, pero debido a sus sistemas circulatorios modificados, los órganos seleccionados tienen temperaturas elevadas para mejorar la eficiencia. El mecanismo para este intercambio de calor es simple. Las arterias que suministran sangre fría a los músculos corren paralelas a las venas que drenan la sangre caliente de los músculos. Como los músculos del tiburón generan calor, la sangre saliente calienta la sangre fría entrante, lo que resulta en la retención de calor a través del movimiento. Los principales intercambiadores de calor del tiburón se encuentran en los músculos del tronco, o los músculos grandes y poderosos del tiburón. Sin embargo, es importante mencionar que los tiburones blancos también están sujetos a un movimiento constante debido a su método de ingesta de oxígeno, denominado ventilación de carnero, donde un movimiento constante hacia adelante empuja el agua sobre las branquias para que el oxígeno pueda ser absorbido.Si el tiburón deja de moverse durante demasiado tiempo, el calor producido por su movimiento se disipará, pero también se ahogará pronto porque sus branquias deben tener agua que fluya a través de ellos para poder respirar. El movimiento casi constante mantiene vivos a los tiburones blancos tanto por oxigenación como al permitir una mejor retención del calor. A partir del sistema respiratorio y circulatorio modificado del tiburón blanco, es posible considerar una especie voladora que también podría ser parcialmente endotérmica, manteniendo los músculos y órganos clave a una temperatura elevada. Esto también reduciría la necesidad de un sofisticado sistema de enfriamiento, que poseen las especies de aves. Sin embargo, el animal tendría que estar en alguna forma de movimiento constante, o de lo contrario estar produciendo calor corporal sustancial. Dado que el clima a menudo afecta la capacidad de volar, sería poco probable que un animal así necesitara volar constantemente. Entonces, si hubiera una especie parcialmente endotérmica, tal vez representada en los misteriosos pterosaurios, tendrían que tener otro método para generar temperatura corporal alta en caso de mal tiempo o incluso en tiempos de fuertes lluvias.