Estaba corriendo cuando escuché este intrigante sonido, un coro de chirridos agudos. Con la curiosidad de saber qué era lo que hacía ese sonido, me desvié del camino y seguí los gorjeos a través de un campo de juncos. Esto es lo que vi (y oí).
Hmmm… No había mucho que pudiera ver, aunque podía oír una tonelada de actividad.
Intenté acercarme sigilosamente a una voz solitaria y estridente del coro. Muchos intentos fallidos después, mis piernas estaban cubiertas de arañazos por andar a trompicones entre los juncos, pero finalmente logré ver a la criatura que hacía ese sonido. Era una diminuta rana marrón, tan pequeña como para sentarse en la punta del dedo. El estanque se transformó en un coro de estas ranas, todas tratando de superarse unas a otras para atraer a las hembras.
Me acerqué lo suficiente como para grabar el sonido que hacía uno de estos pequeñines, y pedí a twitter que me ayudara a identificar la rana. (Dale al play para escuchar la grabación).
https://twitter.com/aatishb/status/454036024159928320
Felizmente, me desperté a la mañana siguiente con un tuit de mi amiga, la escritora científica Sarah Keartes (twitter, página web), que reenvió mi petición a sus colegas de EarthTouch, entusiastas de las ranas. Pudieron identificar a la rana como la Northern Spring Peeper, una rana cuyo sonido recurrente de chillido marca el inicio de la primavera en el noreste de Estados Unidos.
https://twitter.com/EarthTouch/status/454196593395130368
El nombre en latín del mirlo del norte es Pseudacris crucifer, que suena más como un villano de cómic o un rapero malvado que una pequeña rana. Una rápida búsqueda en youtube me convenció de que este era nuestro tipo. Aquí está el aspecto del macho cuando emite este sonido.
Y aquí está una vista más cercana.
/ Flickr (usado con permiso)
Esa enorme bolsa que ves es un saco vocal, y se infla hasta ser casi tan grande como la rana. Es este resonador acústico el que permite a esta diminuta rana emitir un chirrido tan fuerte y estridente.
De vuelta a casa en mi ordenador, aislé una muestra del chirrido de la rana de mi grabación. Haga clic abajo para escuchar este sonido y ver la forma de la señal de audio. Esencialmente, este es un gráfico de cómo los altavoces tienen que moverse para reproducir el chirrido de la rana.
La llamada de esta rana era notablemente consistente. Era casi exactamente el mismo tono cada vez, y precisamente cronometrado en intervalos uniformemente espaciados, alrededor de 40 a 50 veces por minuto. El chirrido sonaba muy agudo, pero ¿tiene algún sobretono, como cuando un cantante toca una nota? O es una nota pura, como cuando se golpea un diapasón? Para averiguarlo, he visto el gráfico anterior como un gráfico de frecuencias. (Matemáticamente, esto se conoce como tomar la transformada de Fourier, y he escrito más sobre eso aquí).
Si no has visto estos espectrogramas antes, son un poco difíciles de leer. En el eje vertical están las diferentes frecuencias (o tonos) del sonido, y como antes, el tiempo marca de izquierda a derecha. Piensa en este gráfico como una destilación del gorjeo de la rana en las notas que lo componen: las notas bajas en la parte inferior y las notas altas en la parte superior. Los colores más cálidos representan un sonido más fuerte, pasando de los azules fríos a los rojos cálidos y al blanco ultra-caliente.
¿Ves cómo hay una barra blanca afilada que corta el chirrido? Eso nos dice que el chirrido de la rana se compone principalmente de una nota muy fuerte con un tono de unos 3000 ciclos/segundo, o G7. Y también hay algunos sobretonos más suaves – esas barras paralelas rojas y rosas.
Para confirmar esto, vamos a hacer un gráfico de todas las diferentes frecuencias que se suman para hacer este sonido. Este gráfico es como una receta para el sonido, que nos dice qué notas de ingredientes lo componen (en el eje horizontal), y a qué volumen (en el eje vertical).
La frecuencia máxima del gráfico anterior es de 3144 ciclos/segundo (o G7), lo que concuerda con lo que vimos antes. ¿Cómo se compara esto con los datos científicos sobre esta rana?
Un artículo clásico de 1985, Sexual Selection in the Spring Peeper, midió el tono de la llamada de 72 Peepers de primavera del norte en un laboratorio, y encontró que la frecuencia pico promedio fue de 3061 ciclos/segundo. Eso se acerca bastante a mis resultados de campo. ¡Qué bien! La ciencia funciona como debería.
El mismo artículo muestra que las hembras de los picos de primavera del norte prefieren a los machos con las llamadas más fuertes, y también prefieren a los machos que repiten sus llamadas más rápido. Así que, por ejemplo, si hubiera dos machos, uno que chirriara cada 1,2 segundos, y el otro cada 0,9 segundos, entonces nueve de cada diez veces, las hembras elegirían al que chirriara más rápido. Para las ranas macho, piar fuerte y rápido es una estrategia ganadora.
Los beneficios de ser ruidoso son evidentes. Si eres una rana y puedes gritar más fuerte que tus compañeros, es más probable que consigas la atención de la hembra. Pero, ¿por qué las ranas hembras prefieren a los que cantan más rápido?
Es porque el canto anuncia la aptitud de la rana macho. Las ranas que chirrían más rápido tienden a ser más pesadas y a tener una mejor condición física. Eso es porque se necesita energía para piar. Para chirriar más rápido, una rana tiene que tomar más oxígeno y consumir más energía. Las ranas que gorjean más rápido son las que tienen mayor resistencia. Al igual que los corredores de larga distancia más rápidos, son capaces de mantener un alto consumo de energía durante mucho tiempo.
Lo que nos lleva a otro enigma. La misma cosa que hace que los picos de primavera masculinos sean atractivos para las hembras – sus llamadas fuertes y repetitivas – también los haría mucho más llamativos para cualquier depredador. Entonces, ¿cómo se las arreglan para no ser comidos?
/ Flickr (utilizada con permiso)
Una de las formas en que estos mirlos de primavera evitan a los depredadores es saliendo de la hibernación muy pronto en primavera. Pero hay un problema con esta estrategia. El comienzo de la primavera viene acompañado de episodios de temperaturas frías, que a menudo caen por debajo de los cero grados (lo que ocurre actualmente mientras escribo estas palabras). Así que la cuestión se reduce a esto. ¿Cómo evita la rana que se congele? La respuesta a esta pregunta me deja totalmente sorprendido: la rana no impide que se congele. En su lugar, la evolución ha ideado una manera para que esta rana se mantenga congelada con vida.
Verás, cuando la rana sale de su hibernación a principios de la primavera, la temperatura puede caer a menudo por debajo del punto de congelación. Si la temperatura es de -2 o -3 C (27 F), la rana puede sobrevivir porque el agua de su interior permanece en un estado de superenfriamiento, por debajo de su punto de congelación, pero sin llegar a congelarse. Pero una vez que la temperatura desciende más, el agua dentro de la rana no puede permanecer superenfriada, por lo que comienza a congelarse.
Para la mayoría de los animales, esto significaría una muerte rápida. Pero no para el mirón de primavera del norte. Los estudios han demostrado que esta rana puede sobrevivir congelada hasta una semana. La rana entra en un estado de animación suspendida. Su respiración, el flujo sanguíneo y los latidos del corazón se detienen, y sus extremidades se congelan. El agua bajo su piel se congela y el contenido de su estómago se convierte en una sólida bola de hielo. Más de la mitad del agua de su cuerpo se convierte en hielo. Sin embargo, puede sobrevivir en este estado de congelación durante días, y cuando la temperatura vuelve a subir, la rana se descongela y finalmente vuelve a saltar por ahí.
¿Y cómo consigue este increíble truco?
Aquí hay un clip de David Attenborough que explica este truco en una especie diferente de rana resistente a la congelación, la rana de madera, que utiliza una estrategia similar.
Por lo general, cuando las células se congelan, el hielo se expande y hace que las células se rompan, matando al organismo. Pero esta rana, junto con un puñado de otras ranas norteamericanas, ha desarrollado una increíble estrategia para protegerse de los daños de las heladas. A los 5 minutos de empezar a formarse cristales de hielo en el interior de la rana, su hígado entra en modo de rescate de emergencia y empieza a verter glucosa en la sangre, que luego se extiende por todo el cuerpo de la rana. Este azúcar sirve como «crioprotector», un anticongelante biológico que impide que se formen cristales de hielo en el interior de las células de la rana.
En el momento en que se forman cristales de hielo en el interior de la rana, el reloj se pone en marcha. Es una carrera entre el frente de congelación que se desplaza desde las partes exteriores de la rana, y la glucosa que se bombea al rescate, desde dentro hacia fuera. Por ello, los niveles de azúcar son más altos en los órganos centrales de la rana, como el hígado, el corazón, los riñones y el cerebro, donde los niveles de glucosa se disparan hasta 50 veces. Mientras tanto, los tejidos exteriores como la piel y el músculo esquelético reciben menos glucosa porque ya han empezado a congelarse. El hecho realmente sorprendente es que el azúcar no estaba en el torrente sanguíneo de la rana antes de que comenzara la congelación. El hígado la bombeó inmediatamente después de que la rana empezara a congelarse. Una vez que la rana se descongela, la glucosa se almacena de nuevo en el hígado, lista para ser reutilizada.
Y esta increíble adaptación ayuda a mantener a estas ranas a salvo. Estas ranas resistentes a la congelación pueden emerger antes en primavera que sus depredadores, lo que les asegura muchos días de canto y cría a su gusto.
Gracias a Dave Huth por compartir sus excelentes imágenes bajo la licencia Creative Commons. Visite su sitio web y su flujo de flickr, ambos grandes recursos en comunicación científica y biología.
Storey, Kenneth B., y Janet M. Storey. «Persistencia de la tolerancia a la congelación en las ranas que hibernan de forma terrestre después de la emergencia de la primavera». Copeia (1987): 720-726.
Storey, Kenneth B., y Janet M. Storey. «Tolerancia natural a la congelación en vertebrados ectotérmicos». Annual Review of Physiology 54.1 (1992): 619-637.
Layne Jr, Jack R., y Joseph Kefauver. «Freeze tolerance and postfreeze recovery in the frog Pseudacris crucifer». Copeia (1997): 260-264.
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Forester, Don C., and Richard Czarnowsky. «Sexual selection in the spring peeper, Hyla crucifer (Amphibia, Anura): role of the advertisement call. «Behaviour (1985): 112-128.
Zimmitti, Salvatore J. «Individual variation in morphological, physiological, and biochemical features associated with calling in spring peepers (Pseudacris crucifer).» Physiological and Biochemical Zoology 72.6 (1999): 666-676.
Wells, Kentwood D., Theodore L. Taigen, y Jennifer A. O’Brien. «The effect of temperature on calling energetics of the spring peeper (Pseudacris crucifer). «Amphibia-Reptilia 17.2 (1996): 149-158.
Aquí hay un increíble vídeo de Robert Krulwich sobre un «milagro primaveral de las ranas»: la resurrección de la rana de madera tolerante a la congelación.
¿Quieres aprender más sobre cosas de superenfriamiento, desde caballos hasta el universo? Echa un vistazo a este podcast de Radiolab.
Y aquí hay una buena explicación de Malcolm Campbell, que desglosa la ciencia de cómo las ranas de madera y los abedules han desarrollado estrategias similares para sobrevivir a la congelación. Es una cosa increíble.