Monstruos imposibles (III)

Para terminar con los gigantes que caminan sobre dos patas, dediquemos unas palabras a los realmente grandes. O sea, Godzilla. 🙂

Gojira 1954 Japanese posterFuente: es.wikipedia.org

En la Wikipedia leemos que las distintas versiones del entrañable monstruo japonés alcanzan de 50 a 108,2 m de altura, y pesan de 20.000 a 90.000 toneladas. Si tenemos en cuenta que el Titanic desplazaba 52.310 toneladas, imaginemos el peso de un transatlántico sostenido por dos patas…

Si el gigantismo impone limitaciones a los animales caminantes, peor lo tienen los voladores. Mientras que el peso sube en función del cubo, la superficie alar sólo lo hace al cuadrado. Por tanto, conforme se aumenta de tamaño crecen desmesuradamente los problemas de sustentación. Veámoslo con un ejemplo aeronáutico.

Consideremos un avión de dimensiones modestas, como el Bombardier CRJ200. Transporta 50 pasajeros. Mide 27,77 m de largo, su superficie alar es de 48,35 m2 y su peso máximo al despegar de 24.091 kg. Comparémoslo con un gigante: el Antonov An-225.

El An-225 (84 m) triplica la longitud del CRJ200. Su volumen se ajusta a lo que cabría esperar según la ley cuadrático-cúbica; el peso máximo al despegar es de 640.000 kg, nada menos. Pero el An-225 no es una mera copia aumentada de un avión más pequeño. En tal caso, no podría volar. Observemos la imagen siguiente, en la cual hemos reducido los dibujos de ambos aviones aproximadamente al mismo tamaño.

CRJ_AnFuente: Google imágenes.

Para sostener un peso casi 27 veces mayor, las alas tienen que aumentar su superficie desproporcionadamente. Compárenlas en el dibujo. Si el An-225 mantuviera las proporciones del CRJ200, su superficie alar sería de unos 435 m2. Sin embargo, en realidad es mucho mayor: 905 m2. E incluso eso es insuficiente para mantener al An-225 en el aire. Fue necesario ponerle más motores, y mucho más potentes.

Los seres vivos no tienen la posibilidad de añadir motores turbofán adicionales. El empuje que pueden generar los músculos es limitado. Un ave grande tiene que aumentar desproporcionadamente la superficie de sus alas, pero sólo hasta cierto punto. Le queda el recurso de intentar bajar peso sin perder resistencia; por ejemplo, con huesos huecos. Sin embargo, el tamaño no puede crecer indefinidamente. El ave voladora mayor de la que se tiene noticia fue Pelagornis sandersi, que vivió hace unos 25 millones de años. Tenía el aspecto de un albatros gigante. Su envergadura alar alcanzaba los 7,4 m, y su peso no excedía los 40 kg gracias a que, entre otras cosas, sus huesos eran huecos y había reducido la musculatura hasta el mínimo imprescindible.

 Quetzscale1Fuente: es.wikipedia.org

Los pterosaurios, con otro esquema corporal, alcanzaron dimensiones mayores, aunque no demasiado. Quetzalcoatlus northropi tenía una envergadura alar de 11 m, con un peso estimado de hasta 250 kg. Hay científicos que piensan que era incapaz de volar con esa masa. Estaba en el límite de lo que la naturaleza permite a un animal volador más pesado que el aire.

MothraMothra y Godzilla (fuente: popcultureaddict.com)

Por eso son imposibles las criaturas voladoras como Mothra, otro simpático monstruo japonés colega de Godzilla. En sus distintas versiones, según la Wikipedia, pesa de 15.000 a 25.000 toneladas. Para comparar, el mayor buque de la Armada Española, el Juan Carlos I, desplaza 26.000 toneladas. Pero Mothra tiene las proporciones de una polilla. Por más que la envergadura alar sea de 75 a 250 m, son insuficientes para sustentar tanto peso. Y no digamos si pretendía posarse en el suelo, con esas patitas que parecen alambres… 🙂

En resumen: un animal volador gigante no puede tener las proporciones de uno pequeño. Ha de cambiar su aspecto, pero eso tiene un límite. Para que pudieran existir monstruos como Mothra o Godzilla, habría que rediseñar completamente el cuerpo. O recurrir a la magia. O emplear otros materiales que no fueran músculos, huesos y tendones. O incorporar globos de algún gas más ligero que el aire.

Y para terminar esta serie de entradas veraniegas, en la última dejaremos los gigantes y nos ocuparemos de los enanos. 🙂

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Monstruos imposibles (II)

En la anterior entrada discutimos la inviabilidad de los gigantes con las mismas proporciones corporales que los seres humanos. Según la ley cuadrático-cúbica, al aumentar la longitud, la superficie se incrementa al cuadrado, mientras que el volumen lo hace al cubo. Eso quiere decir que al crecer, el peso sube desmesuradamente y no hay forma de sostenerlo sin que el organismo colapse. Sin embargo, existen y han existido animales enormes, que se las han apañado para superar estas limitaciones.

Coelophysis sizeFuente: es.wikipedia.org

Fijémonos en un grupo zoológico con especies pequeñas y otras colosales, a ser posible bípedas, como el de los dinosaurios terópodos. Escojamos un representante de pequeño tamaño, Coelophysis bauri. Medía un metro de altura y pesaba en torno a 28 kg. Observemos su esqueleto:

Coelophysis mount NHM2Fuente: es.wikipedia.org

Los huesos son delgados, gráciles, pero bastaban para sostener un dinosaurio de peso ligero. Debió de ser un animal rápido, buen cazador.

Consideremos ahora un dinosaurio bípedo gigante, quizás el más famoso: Tyrannosaurus rex. Este formidable carnívoro pesaba de 6 a 8 toneladas, con 4 metros de altura hasta las caderas. ¿Recuerdan ustedes la entrada anterior, con aquellos supuestos gigantes cuyos esqueletos eran fotocopias de los nuestros, sólo que aumentadas de tamaño? Pues bien, en la vida real el gigantismo tiene un precio. T. rex no es una copia agrandada de C. bauri.

Feathered Tyrannosaurus modelFuente: es.wikipedia.org

Para compensar el brutal aumento de peso que lleva aparejado el mayor tamaño, las proporciones de ciertas partes del cuerpo deben cambiar. Si han de soportar 8 toneladas de músculos, huesos y vísceras, las patas han de aumentar de grosor desproporcionadamente. Véase:

Tyrannosaurus peptidesFémur de Tyrannosaurius rex (fuente: es.wikipedia.org)

El fémur de T. rex, por ejemplo, es muy distinto del de C. bauri. En proporción, es más corto y grueso. Si mantuviera el aspecto del dinosaurio pequeño, se quebraría en cuanto diera el primer paso. Los animales grandes tienen patas gruesas como columnas y, aunque pueden ser rápidos, son incapaces de correr o galopar. Han de tener cuidado a la hora de repartir el peso sobre sus extremidades, para evitar accidentes fatales.

Hay un límite al tamaño de un animal terrestre. Llega un momento en que las patas han de crecer tanto en grosor que ya no caben bajo el cuerpo. T. rex está en el límite de los dinosaurios bípedos. Tan sólo hay unos pocos mayores que él, y no demasiado:

Largesttheropods.pngDinosarios terópodos gigantes (fuente: es.wikipedia.org)

Es posible alcanzar mayor tamaño si el peso del cuerpo se reparte entre cuatro patas. No obstante, aquí también hay un tope. En cuanto a los dinosaurios cuadrúpedos, difícilmente los habrá mucho mayores que Argentinosaurus huinculensis.

Longest dinosaurs1.pngDinosarios saurópodos gigantes (fuente: es.wikipedia.org)

Argentinosaurus está prácticamente en el límite de lo que puede caminar por tierra firme. Para poder disfrutar de las ventajas que conlleva un tamaño grande (protección frente a depredadores, acceso a determinadas fuentes de alimento…), este dinosaurio no sólo tenía las patas bien gordas, sino un esqueleto bastante modificado para que los músculos y articulaciones encajaran y funcionaran sin colapsar.

Hay animales mayores, sí. El récord de peso lo ostenta una hembra de ballena azul, con 173 toneladas. Sin embargo, se trata de un animal acuático. El medio líquido ayuda a soportar un cuerpo tan enorme. Cuando las ballenas varan en la orilla mueren aplastadas por su propia masa.

kingkong

Así que ya lo sabe: si quiere usted publicar la imagen de un gigante creíble, no es suficiente con copiar y aumentar de tamaño. Hay que rediseñar todo el esqueleto. Por ejemplo, en el magnífico libro De King Kong a Einstein, los autores proponen cómo debería ser un gigante relativamente modesto, de 3 metros de altura. Para que resultara viable, sus proporciones deberían cambiar. De hecho, sería más ancho que alto, y no se parecería demasiado a un ser humano.

En la próxima entrada seguiremos comentando más curiosidades acerca del tamaño y la forma.

Monstruos imposibles (I)

En muchos relatos de fantasía encontramos criaturas imposibles de hallar en el mundo real. Dragones, cíclopes, gigantes, enanos… Por supuesto, aunque seamos conscientes de su inexistencia, no nos importa. Las historias fantásticas son para disfrutarlas, así que el lector suspende voluntariamente el sentido de incredulidad, y todos contentos. 🙂

A veces, alguien intenta convencernos de que estas criaturas son reales. Internet está repleto de bulos (hoaxes, para los anglófilos) de todo tipo, y llama poderosamente la atención la credulidad de la gente que los toma por ciertos. En las novelas, nadie engaña a nadie. Escritores y lectores sabemos a lo que jugamos, y distinguimos entre lo fantástico y lo real. En el caso de los bulos, en cambio…

De vez en cuando, nos cuelgan en Facebook algún enlace a un supuesto hallazgo asombroso, que revolucionará la Paleontología o la Arqueología. He aquí un ejemplo reciente: «El Instituto Smithsonian admite haber destruido miles de esqueletos de humanos gigantes a principios del 1900». A este titular acompaña una foto:

c92ac-giant-skeleton-smithsonian-conspiracyFuente: exociencias.wordpress.com

Por lo general, el texto de este tipo de noticias es un panfleto conspiranoico acerca de los malvados científicos o historiadores «oficiales». En el caso que nos ocupa, parece que hay un complot para ocultar pruebas que demostrarían que los gigantes de los que habla la Biblia estuvieron campando por sus respetos incluso en América. Nada nuevo bajo el sol.

Pero centrémonos en la imagen anterior. Sin ser experto en fotografía, basta con verla para constatar que está trucada. El que haya gente que la dé por auténtica resulta divertido a la par que triste.

Apliquemos un poco de Ciencia básica. La cual, dicho sea de paso, fomenta el espíritu crítico, y nos induce a ser prudentes. Antes de dar por cierta una noticia, estudiémosla. Por si acaso.

Un gigante con un esqueleto así no puede existir. Es inviable. Lo demostró hace siglos un señor cuyo nombre sin duda les sonará: Galileo. 🙂

Justus Sustermans - Portrait of Galileo Galilei, 1636Galileo Galilei (fuente: es.wikipedia.org)

Entre sus múltiples aportaciones, consideremos el enunciado de la ley cuadrático-cúbica. Citamos de la Wikipedia:

Cuando un objeto se somete a un aumento proporcional en tamaño, su nuevo volumen es proporcional al cubo del multiplicador y su nueva superficie es proporcional al cuadrado del multiplicador.

Dicho con palabras más sencillas, si un cuerpo mide, por ejemplo, el doble que otro, y se mantienen las proporciones (esto es importante; insistiremos en ello), su superficie aumenta al cuadrado (en este caso, 4 veces), mientras que el volumen lo hace en función del cubo (en este caso, 8 veces).

Volvamos al esqueleto gigante. Si se dan cuenta, mantiene las proporciones de un humano normal: piernas largas, huesos gráciles… Si tapan ustedes al tipo que está de pie a su lado, diríamos que se trata del esqueleto de uno de nuestros semejantes.

Obviamente, ese gigante pesará más que un ser humano. Si la foto fuera auténtica, mediría unos 7 metros de altura, comparándolo con el individuo de detrás. Para redondear los cálculos, digamos que es unas 4 veces más alto que un hombre. Entonces, ¿cuánto pesaría el gigante?

Quizás alguno piense: «Si mide 4 veces más, pesará 4 veces más, ¿verdad? Tampoco es tanto; como los huesos son más grandes, soportarán bien el peso del cuerpo».

Pues no.

La capacidad de las piernas para soportar el peso corporal depende de su sección transversal. Según la ley cuadrático-cúbica, ese gigante 4 veces más alto tendrá unos huesos de las piernas con una sección 16 veces mayor. Un gigante con piernas 16 veces más resistentes… Qué maravilla, ¿no?

Lo malo es que el peso del cuerpo depende del volumen, y éste aumenta al cubo. Calculemos. Ese gigante pesará 64 veces más que una persona normal. Más o menos, 4500 kg. Lo mismo que un elefante indio adulto, para hacernos una idea. Y todo ese peso descansa en dos fémures largos y no muy gruesos, con las mismas proporciones que los nuestros (ahí va otra foto conspiranoica):

689a7-femurFuente: exociencias.wordpress.com

Un fémur semejante no lo aguantaría. Las piernas del gigante se quebrarían como cañas en cuanto diera un paso. Crac-crac.

Por cierto, también moriría de insuficiencia renal. El cuerpo del gigante tendría 64 veces más sangre que nosotros, pero la superficie de filtración de los riñones sólo sería 16 veces mayor. Sus órganos no darían abasto. Lo mismo podría decirse de los pulmones, y de cualesquiera otros órganos donde haya intercambios a través de superficies. El volumen del cuerpo crece desmesuradamente, en comparación.

Y estamos hablando de un gigante cuya altura es de unos 7 metros. En algunas páginas conspiranoicas se citan gigantes de hasta 11 metros. Echando números, sale alrededor de 15 toneladas. O sea, el peso de 5 hipopótamos adultos, soportado por dos piernas con huesos largos… Crac-crac.

Por supuesto, en la naturaleza hay animales de tamaño colosal. Sin embargo, no son meras copias aumentadas de los más pequeños, como en el caso de las fotos trucadas. El esqueleto de un gigante de ese tamaño tendría que ser muy diferente. La ley cuadrático-cúbica es inexorable. Para ser gigante hay que pagar un precio, como veremos en la próxima entrada.