Cómo el ruido producido por unos camarones ayudó a los submarinos estadounidenses contra Japón

El USS Trepang en 1944 / foto dominio público en Wikimedia Commons

Ya hemos hablado antes de la participación de los animales en las guerras que mantienen los humanos contra sus semejantes. La mayoría de las veces, esa intervención suele ser como arma (caballos, elefantes, perros, etc.), aunque otras es meramente el detonante del estallido, caso de aquel can que desató una contienda entre Grecia y Bulgaria o las langostas que estuvieron a punto de hacer otro tanto entre Francia y Brasil. Hoy vamos a ver otro en el que los crustáceos vuelven a ser protagonistas: los camarones que tuvieron su dosis de protagonismo en la Segunda Guerra Mundial.

No unos camarones cualquiera sino los de la familia alféida (Alpheidae), que pertenecen al suborden Caridea. Se los conoce popularmente como camarones mordedores y son muy pequeños, pues miden solamente entre tres y cinco centímetros de longitud, lo que les viene muy bien para encontrar cobijo en las oquedades de las rocas costeras y los arrecifes de coral, unos en aguas cálidas, otros en más frías. Su nombre deriva del arma que usan para cazar, el quelípodo, un brazo -solo uno- desproporcionalmente desarrollado – casi como la mitad de su cuerpo- y terminado en pinza.

Un ejemplar de alféida o camarón pistola/Imagen: Chan T. Y. & Lin C. W. en Wikimedia Commons

Pero no es una pinza como la de otros crustáceos, ya que, primero, puede regenerarse en caso de amputación y, segundo, no se abre y cierra como las de otras especies. Consiste en una articulación que levanta una de las partes hasta formar un ángulo recto, para luego soltarla de golpe y dejar que encaje automáticamente con la otra. Es decir, funciona de de manera similar al percutor de una pistola, de ahí que en inglés se denomine también a este animal pistol shrimp, o sea, camarón pistola. Ahora bien, dentro de lo curioso que resulta ese sistema, lo es todavía más el efecto que produce al funcionar.

Cartel propagandístico del arma submarina de EEUU en los últimos años de la Segunda Guerra Mundial. El texto dice: Express a Tokio. Ahora mismo sólo hay un arma para golpear a los japoneses en su propio patio trasero: el torpedo. Cada control de torpedo que ayudas a hacer es un golpe para los japoneses. La Marina los entregará vía … «Tokio Express»/Imagen: dominio público en Wikimedia Commons

Así, cuando un camarón oculto en su oscuro escondite detecta una presa, gracias a los coletazos del gobio, un pez con el que comparte vivienda en simbiosis, rápidamente saca la garra, levanta el percutor y, al cerrarse éste, en una milésima de segundo produce una potente ola de burbujas que mata o aturde a su víctima, normalmente un invertebrado pero en ocasiones peces de mayor tamaño. De hecho, se ha comprobado que esa onda de choque tiene fuerza suficiente para romper frascos pequeños de vidrio, algo que aclara aún más el símil de la pistola.

Pero todavía produce otro sorprendente efecto: la sonoluminiscencia, que es la generación de luz (no visible a nuestros ojos) en un líquido a causa de ultrasonidos, algo explicado por el rápido colapso de las burbujas en cavitación; ésta consiste en la formación de vacíos o burbujas por una reducción de la presión por debajo de la del líquido, que cuando vuelve a subir provoca su implosión a una temperatura en torno a 7.700º. El estomatópodo o camarón mantis, que es más grande que el mordedor, también usa un método de caza similar.

Biología aparte, lo interesante aquí es que cuando los alféidos habitan en colonias pasan a ser una de las especies más ruidosas del mundo marino, generando un nivel sónico equiparable al que emiten los que tienen el récord, los cetáceos. ¿Cómo? Pues precisamente a través de ese singular recurso cinegético: el cierre de la pinza-percutor tiene una presión de hasta 80 kilopascales y las burbujas son lanzadas a una velocidad de un centenar de kilómetros por hora, todo lo cual equivale a unos 218 decibelios; los cachalotes, por ejemplo, rondan los 230 decibelios y las belugas los 140.

Un alféido compartiendo su madriguera en simbiosis con un gobio/Imagen: Steve Childs en Wikimedia Commons

Esta sensacional adaptación evolutiva se conoce desde finales del siglo XVIII, aunque en aquella época se pensaba que sólo había un chasquido producto del cierre de la pinza y usado como llamada de apareamiento. No fue hasta 1999 que Detlef Lohse, un joven físico alemán de la Universidad de Twente (Países Bajos), especialista en mecánica de fluidos, vio un impreso con un registro acústico del camarón del Acuario de Múnich y creyó identificar un patrón parecido al que él estaba usando en su trabajo sobre cavitación. Que los biólogos le dijeran que además se formaban burbujas le hizo ver todo claro y decidió demostrarlo empíricamente.

Lohse creó una serie de modelos teóricos y luego, para convencer definitivamente al mundo académico zoológico, colocó bajo el agua, junto a la madriguera de un camarón del acuario, varios micrófonos y una cámara de alta velocidad; entonces cosquilleó con un pincel al inquilino (en realidad usó siete) y éste reaccionó agresivamente. Las imágenes demostraron la generación de un chorro de agua a alta velocidad al encajar una protuberancia de la pinza con su correspondiente hueco. Alta velocidad significa baja presión y aparición de burbujas, que cuando se alejaban de la pinza implosionaban en miles más pequeñas con capacidad para aturdir o incluso desmembrar a una presa.

Funcionamiento de la pinza: al abrirse, la cámara (C) se llena de agua (W). Al cerrarse , la protuberancia (P) la expulsa a presión (J)/Imagen: Carvermyers en Wikimedia Commons

Lo más apasionante fue comprobar que el proceso incluía un calor similar al de la superficie del sol (aunque por un lapso de tiempo brevísimo), sonido (no producido por el choque de las dos partes de la pinza sino por el colapso de las burbujas) y luz (si bien los 50.000 fotones originados sólo pudieron registrarse gracias a un fotodetector de alta sensibilidad). Lohse cuenta que él y su equipo (formado por Barbara Schmitz, Michel Versluis y Anna von der Heydt) lo bautizaron poluminiscencia del camarón… en la barra de un bar mientras celebraban su éxito tomándose una cerveza. De hecho, al germano se le sigue apodando en broma el chico de los camarones.

Así que ahora imaginemos una colonia de alféidos, normalmente compuesta por cientos de individuos (y hay mas de 620 especies diferentes) disparando sus pistolas uno tras otro ¿Qué pasaría, aparte de que con semejante algarabía parezca que estén friendo palomitas de maíz todos a la vez (ver vídeo)? Porque, además, el chasquido de la pinza les sirve para comunicarse entre sí, de modo que la barahúnda organizada alcanzaría un nivel capaz de alterar las comunicaciones acústicas submarinas, incluyendo el sonar. Y esto tiene su importancia cuando el mundo está en guerra y los océanos constituyen un amplio campo de batalla, tanto sobre como bajo la superficie.

Es lo que ocurrió en 1944, cuando alguien se percató del provecho que se podía sacar de ello e informó a la Marina de EEUU. Según parece, los técnicos navales tuvieron la idea de utilizar las escandaleras de las colonias de alféidos como pantallas acústicas contra los hidrófonos instalados en los puertos de Japón. Un hidrófono es un dispositivo transductor por el cual un sonido producido en un medio acuático puede ser transformado en electricidad, de manera que pueda identificarse. Empezaron a aplicarse a los submarinos durante la Primera Guerra Mundial y fueron el punto de partida para el desarrollo del sonar en los años veinte.

Es más, la Royal Navy había detectado que las hélices y timones de sus barcos sufrían daños por las burbujas de cavitación que generaban las primeras y en 1916 encargó al físico Lord Rayleigh que estudiase una forma de minimizarlos. Rayleigh fracasó y únicamente fue capaz de realizar una descripción del proceso; eso sí, fue un trabajo lo bastante detallado como para que, en parte, sirviera de base para el experimento de Detlef Lohse ochenta y tres años más tarde.

Cavitación generada por una hélice acuática/Imagen: Davidhv22 en Wikimedia Commons

Entretanto, llegó la Segunda Guerra Mundial y el sonar parecía haber marcado una nueva época en la guerra submarina, dificultando los ataques sorpresa a puertos. Pero, como decíamos, los sumergibles estadounidenses aprovecharon las abundantes colonias de alféidos que hay en las costas japonesas para moverse por ellas y por las de otros litorales del Pacífico, enmascarando el ruido de sus motores; también se usaron luego, durante las pruebas atómicas en Bikini, para comprobar los efectos mortíferos del artefacto (el descenso de registros acústicos indicaba la ausencia de formas de vida).

Tras la contienda, se supo que también las vejigas natatorias de peces y medusas, llenas de gas, aportaban su granito de arena a la confusión, al crear ecos en la llamada DSL (Deep Scattering Layer, capa profunda de dispersión), una capa subacuática marina que el sonido no atraviesa y a menudo se confundía con el fondo. El caso es que estos fenómenos siguen interesando hoy en día y la DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency, la agencia de investigación y desarrollo del Pentágono) los está estudiando para aplicarlos a la detección de submarinos.


Fuentes

Snapping shrimp (Kristin Leutweyler en Scientific American)/This shrimp is carrying a real life working stun gun (Alex Riley en BBC Earth/DARPA to use shrimp, plankton to detect undersea threats (Mandy Mayfield en National Defense)/Snapping shrimp drown out sonar with bubble-popping trick, described in science (Science Daily)/Shrimp aided luck ends submarines. Yankee U-boats used snapping sounds to foil jap detectors (Reading Eagle)/Snapping shrimp to gage success of A-bomb test. Click of jaws would be silenced (Pittsburgh Post Gazette)/Wikipedia