Hexágonos, fractales y flujos: los patrones de la naturaleza inspiran a los humanos

Mirar la naturaleza con atención permite descubrir formas y estructuras que se repiten. No es casualidad: se basa en reglas y patrones que a menudo tienen una base matemática. Entenderlos ayuda a los científicos a comprender mejor cómo funcionan los ecosistemas, cómo se distribuyen las especies y cómo se organiza el territorio.

Proporciones áureas

En la naturaleza encontramos a menudo la sucesión áurea, un patrón matemático que aparece en formas de crecimiento repetitivas y estratégicas de la naturaleza. Un ejemplo es la espiral logarítmica, presente en las conchas de algunos moluscos, los colmillos de los elefantes, las uñas de los felinos o las flores de los girasoles.

Hexágonos

Las abejas de la miel construyen celdas hexagonales porque es la manera más eficiente de cubrir una superficie sin dejar huecos utilizando el mínimo material. Este patrón natural ha inspirado muchas aplicaciones en campos como la arquitectura, la construcción, la industria y la aeronáutica.

Fractales

Un fractal es una estructura que repite el mismo patrón a diferentes escalas. En la naturaleza, la fractalidad no es solo una curiosidad estética, sino una manera muy inteligente de organizar el caos aparente, distribuir recursos de manera eficiente y adaptarse a entornos complejos.

Las raíces, exploradores fractales

El suelo es un medio lleno de obstáculos distribuidos de manera irregular. Por eso, las raíces de muchas plantas adoptan estructuras fractales. Desde la raíz principal hasta las más finas, hacen ramificaciones a diferentes escalas para explorar mejor el suelo y absorber el agua y los nutrientes al máximo.

Las plantas acuáticas, sin embargo, no siguen este patrón, porque viven en un medio más homogéneo.

Ingeniería natural para optimizar flujos

Los árboles son expertos en optimizar recursos y energía. Por ello, su sistema vascular se distribuye de manera muy optimizada para transportar agua y nutrientes de forma eficiente desde las raíces hasta cada nervio de las hojas. ¡El sistema nervioso del cuerpo humano también sigue este patrón!

El cuerpo de los artrópodos

Está formado por un exoesqueleto, un escudo de quitina que los protege. A la vez, esta estructura corporal los obliga a tener un tamaño muy pequeño y no pueden crecer hasta grandes dimensiones como los vertebrados. Como son tan pequeños, su sistema respiratorio está formado en patrones fractales para respirar de manera más eficiente. En el caso de los terrestres tienen un conjunto de tráqueas y en los acuáticos, branquias.

Vivir al ritmo de los números primos

Hay animales que han evolucionado de manera matemática para sobrevivir. Las cigarras periódicas, por ejemplo, emergen cada 13 o 17 años, basándose en números primos. Estos intervalos minimizan las coincidencias con depredadores que tienen ciclos reproductivos más cortos y regulares, y hacen casi imposible que se sincronicen con ellos.

Patrones presa-depredador

El modelo presa-depredador de Turing explica cómo, a partir de la interacción entre presas y depredadores, y del hecho de que se mueven de manera diferente por el territorio, pueden aparecer formas en la distribución de la fauna, como manchas o franjas. Cuando hay demasiados depredadores juntos, se molestan y se dispersan, y esto crea patrones que no siempre siguen el factor de mayor cantidad de presas. En ecología se hacen simulaciones para ver estos patrones y entender cómo los pequeños cambios de comportamiento pueden acabar modelando el paisaje.