lunes, 31 de enero de 2022

LOS CETÁCEOS: APNEISTAS PROFUNDOS

 


Texto: Mónica Alonso Ruiz

La apnea o buceo libre consiste en la interrupción voluntaria de la respiración dentro del agua mientras se recorren largas distancias o se desciende hasta grandes profundidades. Tiene su origen en actividades milenarias, como la pesca submarina a pulmón.

Principalmente el deporte de la apnea tiene en cuenta la relajación mental del individuo, la buena alimentación e hidratación, el fomento de los reflejos mamíferos en humanos (reflejo de respirar), y el entrenamiento en ambientes de hipoxia (bajos niveles de oxígeno) y presiones altas.

El récord de un humano de mantener la respiración bajo el agua es de hasta 22 minutos en estático, la profundidad máxima (peso constante sin aletas es de 102 m), y de 214 en la modalidad sin límites.


Apneista con aletas bajando por un cabo. Fuente: Journey Sports

Los mamíferos marinos siempre han batido fácilmente todos los récords de apnea de todos los animales marino. Los zifios de Cuvier son los campeones, dado que se ha registrado un ejemplar buceando casi 3 km y otro que permaneció bajo el agua durante 3 horas y 42 minutos.


Zifio. Fuente: vistaalmar.com

Zifio de Cuvier con etiqueta en su aleta dorsal. Auto: Andrew Read/Universidad de Duke. Fuente: ABC
Colmillos de un zifio de Blainville. Fuente: Crónica de fauna

El cachalote es uno de los mejores buceadores a pulmón de la naturaleza. Puede hacerlo habitualmente durante 45 minutos y alcanzar profundidades de más de un kilómetro. Ello le permite cazar los calamares gigantes de los que se alimenta. Según algunos estudios, pasan casi tres cuartos de su vida cazando bajo el agua.

La cola del cachalote: Rob Stoeltje. Fuente: Wikimedia

Es sorprendente conocer las adaptaciones que han sufrido los mamíferos marinos para poder realizar estas proezas subacuáticas.

Récords de inmersión en mamíferos marinos. Fuente: crónicas de fauna

Un equipo científico de la Universidad de Liverpool publicó en 2013 una investigación en la que explicaba y comparaba cómo los mamíferos marinos mantienen la respiración bajo el agua durante tanto tiempo. Existen numerosos estudios posteriores, principalmente porque la manera en que algunos pueden bucear repetidamente tan profundo y durante tanto tiempo como lo hacen, ha intrigado a los científicos durante mucho tiempo.

Gestión del oxígeno

Durante millones de años, los mamíferos marinos han desarrollado adaptaciones que les permiten bucear y superar por mucho a los buceadores humanos más hábiles.

Primero, tienen una alta proporción de sangre frente al su volumen corporal. Esto es esencial, dado que la sangre almacena y transporta oxígeno. Durante las inmersiones, la regulación del oxígeno es necesaria porque todos animales que respiran aire se ahogan cuando el cuerpo se queda sin oxígeno (aunque sorprendentemente el mecanismo fisiológico que tenemos es el de registrar un grave incremento del CO2: es decir, sufrimos la necesidad de respirar no por la falta de oxígeno sin por el exceso de CO2 en nuestro cuerpo).

En segundo lugar, tienen concentraciones relativamente altas de glóbulos rojos, que ayudan aún más a transportar este gas.

Tercero, los músculos de los cetáceos contienen mucha mioglobina, una proteína que ayuda a almacenar oxígeno.

Otras habilidades que tienen para ahorrar el consumo de oxígeno son el minimizar el flujo sanguíneo a órganos no vitales (derivación del flujo de sangre desde sus extremidades hacia el cerebro, corazón y músculos), detener la respiración y disminuir la frecuencia cardíaca. Es una especie de relajación que evita consumirlo innecesariamente.

Por ejemplo, las focas de Weddell, son las reinas de este modo de relajación: durante las inmersiones, pueden reducir sus latidos cardíacos a tan solo cuatro por minuto.

Otro ejemplo: la foca común se puede encontrar en las aguas del norte del Océano Atlántico y del Océano Pacífico. Es habitual ver a las hembras salir del agua e ir a tierra a tener crías. Sin embargo, pasan el 80% de su tiempo debajo del agua. Pueden bucear durante 30 minutos e incluso también dormir bajo el agua.

Soportar la presión hidrostática

Los cetáceos están sometidos a mucha presión cuando bucean profundo, debido al peso de la columna de agua sobre ellos. Como resultado de ello, los espacios llenos de aire, como los pulmones y los oídos, corren el riesgo de comprimirse o incluso colapsarse.

Sin embargo, aunque a menudo los cetáceos se encuentran en aguas profundas, difícilmente sufren los efectos habituales. Ello es porque poseen ciertas adaptaciones ingeniosas que les ayudan a hacer frente a los problemas de presión bajo el agua.

Por ejemplo, se ha sabido que los pulmones de los cetáceos contienen dos partes separadas; un compartimento lleno de aire y otro colapsado por la presión. La sangre fluye principalmente a través de la parte colapsada para minimizar el intercambio de nitrógeno. Esto es importante porque demasiado nitrógeno en la sangre puede causar un efecto narcótico y aumentar el riesgo de enfermedad descompresiva si pasa a los tejidos del animal.

Enfermedad descompresiva

Cuando los animales que respiran aire se sumergen, las burbujas de nitrógeno disuelto (gas de molécula de tamaño superior a la del oxígeno), se acumulan tanto en la sangre como en los tejidos.

El aire está compuesto principalmente de nitrógeno y oxígeno. Puesto que el organismo del animal utiliza continuamente el oxígeno, en general el exceso de moléculas de oxígeno inhaladas bajo una gran presión no se acumula. Sin embargo, el exceso de moléculas de nitrógeno sí se acumula en la sangre y los tejidos.

Si se asciende lentamente en la columna de agua, el nitrógeno puede regresar a los pulmones y exhalarse. Si el ascenso ocurre demasiado rápido, las burbujas de nitrógeno no tienen tiempo suficiente para difundirse en los pulmones.

En este caso estas burbujas se expanden en la sangre y los tejidos, por la reducción de la presión al ascender. Ello produce muchas molestias, habitualmente conocidas como enfermedad descompresiva. La conocemos bien los buceadores porque algunos la han sufrido y todos la hemos estudiado para obtener el título.

Por lo general, los cetáceos pueden evitar los efectos de esta enfermedad de manera muy simple, tomándose su tiempo para ascender a la superficie, al igual que hacemos los buceadores.

Los científicos han llegado a pensar en algún momento que los mamíferos marinos buceadores eran inmunes a la enfermedad de descompresión. Sin embargo, un evento de varamiento y muerte que ocurrió en 2002 en Canarias, asociado con ejercicios de sonar militares, sirvió para conocer que tenían burbujas de gas en sus tejidos, lo que era un claro ejemplo de falta de difusión hacia los pulmones y de enfermedad descompresiva.

Se sugiere que los ruidos fuertes podrían perturbar a los cetáceos, enviándolos a la superficie rápida y descontroladamente. Esto implica que, por ejemplo, que los sonares y las perforaciones de petróleo podrían exponer a los cetáceos a problemas de descompresión.

Conclusión

Los pulmones colapsados, las composiciones sanguíneas especializadas y las proteínas de almacenamiento de oxígeno, indudablemente convierten a los cetáceos en apneistas excepcionales. Aunque los humanos nunca serán capaces de igualar sus increíbles capacidades de buceo, aún podemos aprender mucho de las adaptaciones que hacen que los mamíferos marinos sean tan buenos para respirar bajo el agua.

En este vídeo puedes escuchar lo dicho en este artículo. Es interesante lo de la posición de los espiráculos en los cetáceos:



Parte de este texto es la traducción del artículo que escribió Eline van Aalderink, llamado “How did whales become the world’s deepest-diving mammals?”, y que fue publicado en la página “Whale Scientists” el 23 de abril de 2021. Esta página es un lugar donde algunos científicos hablan de mamíferos marinos, y es de interés para todos los apasionados del mar.

Eline van Aalderink se ha graduado recientemente en Biología Marina en la Universidad de Groningen (Países Bajos), donde se especializó en ecología de mamíferos marinos y biología de la conservación.

Referencias:

https://www.europapress.es/ciencia/cambio-climatico/noticia-asi-evitan-mamiferos-marinos-descompresion-buceador-20180425105244.html

https://www.bbc.com/mundo/noticias/2013/06/130617_ciencia_buceo_mamiferos_humanos_ig

https://www.elconfidencial.com/tecnologia/ciencia/2020-09-25/record-inmersion-mamifero-ballenato-cuvier_2763312/

https://whalescientists.com/whales-deepest-diving-mammals/?fbclid=IwAR0RUVJRx3OuEQ_cGXQXNWAl_p4Re5DrrufmI_sI1BR1aQgpOIWza6S4icU

https://journals.sagepub.com/doi/full/10.1354/vp.42-4-446

https://whalescientists.com/cuvier-beaked-whales-and-military-exercises/

N.J. Quick et al. Extreme diving in mammals: first estimates of behavioural aerobic dive limits in Cuvier’s beaked whales. Journal of Experimental Biology. 2020. https://journals.biologists.com/jeb/article/223/18/jeb222109/225819/Extreme-diving-in-mammals-first-estimates-of

G.S. Schorr et al. First long-term behavioral records from Cuvier’s beaked whales (Ziphius cavirostris) reveal record-breaking dives. PLOS One. 2014. https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0092633

A. Fernández et al. Gas and fat embolic syndrome” involving a mass stranding of beaked whales (Family Ziphiidae) exposed to anthropogenic sonar signals. Veterinary pathology. 2005.

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