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.
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.
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.
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.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://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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