Translated by Sandra Schleier — Original Post by BRITTNEY G. BOROWIEC
Artículo:
Davenport, J., Jones, T.T., Work, T.M., and Balazs, G.H. (2015). Topsy-turvy: turning the counter-current heat exchange of leatherback turtles upside down. Biology Letters. 11: 20150592. doi: 10.1098/rsbl.2015.0592.
El control de la temperatura corporal es esencial para la maquinaria compleja y biológica de un organismo. Un animal debe manejar la cantidad de calor en su cuerpo, para que se mantenga en la zona del no muy caliente ni el no muy frío. El intercambio contracorriente de calor es un ejemplo clásico de una solución anatómica elegante a este problema fisiológico. El retener calor en la corteza del cuerpo a cuenta de las extremidades menos sensitivas, permite a los animales termorreguladores y ahorrar energía de manera más eficiente. Un nuevo artículo de Hawái, detalla cómo los tinglares (Dermochelys coriacea) hacen las cosas diferente, pero primero necesitamos ver como la difusión e intercambio de calor funciona en los animales.
Difusión sencilla
Los solutos siempre se mueven de una área de mayor concentración a una área de menor concentración. Y si no me crees, puedes hacer tú mismo(a) el experimento en tu casa: solo añade colorante (soluto) a un vaso de agua. No lo menees, solo permite que el colorante se disuelva lentamente y se mezcle con el resto del agua en el vaso.
El soluto (colorante púrpura oscuro) intenta esparcirse lo más equitativamente posible – buscando los lugares donde no esta altamente concentrado – (Fig. 2). Esto hace que toda el agua en el vaso se torne un púrpura claro, mientras el soluto se divide en partes iguales por todo el espacio disponible en el vaso.
Sistemas Biológicos de Intercambio de Calor
El transferir materiales (iones, calor, gases) alrededor del cuerpo trabaja dentro de las reglas de difusión, de áreas de alta concentración a áreas de baja concentración. Cuando pensamos en el intercambio entre las vesículas con sangre fluyendo a través de ellas, hay dos posibles arreglos: intercambio co-ocurriendo y contra-corriente. En un sistema co-ocurriendo, la sangre en las vesículas fluyen paralelas. Esto difiere del Sistema contra-ocurriendo donde la sangre en las dos vesículas fluye en direcciones opuestas (Fig.3).
La dirección del flujo de sangre ha tenido un impacto grande en cuan eficiente el calor se transfiere entre dos vesículas. Un Sistema co-ocurriendo lentamente pierde su gradiente (fuerza conducente) ya que los dos fluidos se vuelven más similares uno del otro a lo largo de la vesicular. A diferencia, un Sistema contra-corriente es más eficiente porque logra mantener su gradiente de concentración a lo largo de la vesícula.
Los mamíferos y las aves utilizan intercambios de calor de contra-corrientes especiales para prevenir la pérdida de mucho calor mientras la sangre se mueve a través de sus extremidades. Estos intercambiadores están hechos de grupos de arterias y venas en arreglos complejos llamados retia mirabilia (“redes maravillosas”). El calor viaja de las arterias cálidas abandonando la corteza corporal hasta las venas frías quienes circulan a través de las extremidades (y más cercana del ambiente de afuera). Esto asegura que la corteza del cuerpo se mantenga relativamente caliente en todo momento y reduce la pérdida de calor mientras la sangre circula a través de las extremidades.
Las Tortugas rompen las reglas
El Dr. Davenport y sus colegas en las pescaderías de la NOAA en Honolulu y el USGS coleccionaron 6 tinglares juveniles de los buques de pesca de línea. Realizaron necropsias rutinarias en los cadáveres y examinaron en detalle las redes de vesículas de sangre de las aletas. Sorprendentemente, encontraron que la vesículas estaban organizadas en la dirección errónea, reteniendo calor en las extremidades en vez de su cuerpo. Pero considerando la historia de vida de un tinglar, esto hace mucho sentido.
A pesar de su letargo en la tierra, los tinglares son excelentes nadadores, baten sus aletas continuamente para tomar mayor impulso en sus inmersiones profundas. Todo este trabajo genera mucho calor, de manera que estas tortugas necesitan una manera de prevenir volverse hipertérmicas. Aquí es donde su intercambiador al revés y contra-corriente entra (Fig. 5).
Durante la época de reproducción, las hembras utilizan sus aletas traseras para excavar y crear los nidos para sus huevos, durante ese tiempo son particularmente vulnerables a sobre calentarse estando fuera del agua. Las hembras que desovan toman ventaja de sus estructuras del plexo para aguantar calor en el circuito de su aleta donde fácilmente se pierde al aire. Como otros mamíferos y aves, las Tortugas dilatan sus vesículas para expulsar el exceso de calor.
Más allá de mantenerse caliente
Mientras el intercambio de calor es probablemente el ejemplo más conocido, los sistemas contra-corrientes están más envueltos en los sistemas biológicos más allá de la termorregulación. Muchos animales del desierto y mamíferos marinos utilizan un Sistema contra-corriente para concentrar el exceso de sales y conservar agua. El riñón, es el responsable de re-absorber muchas de las sales e iones en el cuerpo, usando un circuito de contra-corriente más sofisticado que concentra la orina y retiene la mayoría de las sales y nutrientes en el cuerpo. Las jirafas en cambio dependen del retia mirabilia para prevenir el desmayarse cuando alzan la cabeza luego de beber agua.
Hola mi nombre es Sandra Schleier. Soy graduada de la Universidad de Rhode Island con una Maestría enfocada en la restauración de corales en el Caribe. Actualmente soy la traductora del inglés al español de Ocean Bites con la meta de expandir nuestro alcance a los públicos que hablan español. Me encanta bucear, viajar y tomar fotos.
Hello my name is Sandra Schleier. I am a Master’s graduate from the University of Rhode Island. My research focused on coral restoration in the Caribbean. I am currently the english to spanish translator at Ocean Bites with the goal of expanding our reach to a spanish-speaking audience. I love to dive, travel, and take pictures!
One thought on “Las tortugas tornan el intercambio de calor al revez”