1. Cómo se mueven al mismo tiempo unos 2000 pingüinos emperador en la Antártida
Un equipo de investigación alemán filmó una colonia de unos 2000 pingüinos emperador cerca de la base Neumayer en la Antártida. La ola que se observó ocurrió dentro del grupo compacto, conocido como huddle, donde los animales se apretaban. Según el registro del 3 de agosto de 2008, la temperatura era de entre -33 y -43 °C y la densidad era de aproximadamente 21 aves por metro cuadrado [1]. Es importante notar que esta densidad corresponde a una única observación y no es necesariamente constante en todo momento.
Dentro de este grupo, una pequeña ola de 5 a 10 centímetros atravesaba la colonia cada 30 a 60 segundos. La velocidad de propagación de esta ola era de unos 12 centímetros por segundo, mucho más lenta que el paso normal de una persona [1]. No se trata de que cada pingüino camine cada 30 segundos, sino de que la ola recorre todo el grupo en ese intervalo. A pesar de que no hay un líder que dirija a las 2000 aves, sus movimientos se sincronizan. ¿Cómo logran coordinarse sin un director?
2. Qué desencadena la onda: un espacio de 2 centímetros entre vecinos
En 2013, el equipo de investigación de Gerum desarrolló un modelo donde los pingüinos solo reaccionan a sus vecinos inmediatos. Si un pingüino avanza y crea un espacio de más de 2 centímetros detrás de él, el pingüino de al lado avanza para cerrar ese hueco, creando un nuevo espacio detrás de sí. Esta acción se repite y genera una ola [2]. El modelo considera vecinos en 6 direcciones y sus predicciones coinciden con el análisis de las imágenes de observación [2].
Esos 2 centímetros no son la distancia que camina el pingüino, sino el "umbral" a partir del cual el vecino comienza a reaccionar. Una explicación sugiere que este valor es aproximadamente el doble del grosor de la capa de plumas de un pingüino cuando está comprimida [3]. Es una reacción simple: si el vecino se mueve, yo también me muevo. Pero, ¿es este mecanismo exclusivo de los pingüinos?
3. Las ondas de avance y parada en el tráfico y en las multitudes
En 2008, el equipo de Yuki Sugiyama de la Universidad de Nagoya realizó un experimento con autos en una pista circular. Al principio, los vehículos mantenían una distancia uniforme y la misma velocidad. Sin embargo, incluso sin obstáculos, surgieron atascos naturalmente. Estas ondas de tráfico se propagaron hacia atrás, en dirección contraria al avance de los autos [7].
También se han estudiado las filas de personas. En un experimento en Jülich, Alemania, se observó que en estados congestionados coexisten personas que se mueven y personas que están detenidas. Se dice que las diferencias individuales en la forma de caminar influyen en esta separación [5]. Estas ondas de parada y avance también se propagan hacia atrás, en contra de la dirección del movimiento de las personas [5]. En otro experimento donde personas caminaban por un pasillo circular, las diferencias individuales en la velocidad de caminata fueron una causa importante de las inestabilidades del flujo [6]. Este punto de "ajustarse al movimiento del anterior" parece similar a la reacción de los pingüinos hacia sus vecinos. Pero, ¿hay diferencias?
4. En qué se parecen y en qué se diferencian la reacción al vecino y la dirección de la onda
Los investigadores de pingüinos han comparado el movimiento de los grupos compactos con el de las columnas de autos en atasco (avanzar y detenerse). Se menciona que utilizaron conceptos de modelos matemáticos usados para analizar grupos de animales y bancos de peces [4].
La diferencia clave radica en la dirección y el origen de la onda. Las "olas de avance y parada" en autos y personas se propagan hacia atrás, en dirección contraria al movimiento [7][5]. En cambio, la onda de los pingüinos comienza donde se crea el espacio y se explica que puede propagarse en cualquier dirección, incluso lateralmente [3]. Por lo tanto, afirmar que es exactamente el mismo mecanismo que un atasco es una exageración. La similitud está en que el movimiento se transmite sucesivamente creando una onda, pero la dirección de esa onda no es la misma.
5. Cómo evita atascarse un grupo muy apretado de pingüinos mientras avanza
El grupo de pingüinos está tan apretado que casi no pueden moverse individualmente. El resumen del artículo describe este estado como cercano al "jamming", una condición donde las partículas están tan comprimidas que no pueden moverse. Se explica que, al moverse todos con pequeños pasos, el grupo puede mantener su forma y densidad sin atascarse [1].
Las dos ondas que comienzan en momentos cercanos no se cruzan, sino que se fusionan, manteniendo la cohesión del grupo [3]. Además, se reportó que los pingüinos tienden a unirse al grupo desde el borde opuesto a donde llega la onda (el borde trasero) y a separarse desde el borde frontal, haciendo que todo el grupo avance lentamente como una "cinta transportadora". No es un sistema estricto de turnos [1]. En contraste con los atascos donde la onda de parada viaja hacia atrás, la onda de los pingüinos parece ayudar a que el grupo no se atasque.
6. Cómo puedes investigar este fenómeno con tu familia o amigos
Puedes intentar observar este fenómeno con tu familia o amigos. Reúnan entre 4 y 6 personas en una habitación amplia o en el patio de la escuela y formen una fila. Caminen lentamente; cuando la persona de adelante dé un paso, ustedes también dan uno. Podrán observar cómo la onda se propaga hacia atrás. Háganlo despacio para no chocar.
También pueden observar en la fila de la caja del supermercado o frente a las escaleras de la estación cómo el movimiento de las personas se transmite hacia atrás. Háganlo desde un lugar donde no estorben y solo por un momento.
Si desean profundizar, los artículos de Zitterbart et al. (2011) [1] y Gerum et al. (2013) [2] son el punto de partida sobre las olas de los pingüinos. Los experimentos con autos y peatones se encuentran en las fuentes [7], [5] y [6].