Los cornetes nasales reducen la pérdida de agua

two northern elephant seals with prominent noses bark near the ocean in california

Estrategia biológica

Elefante marino del norte

Equipo de AskNature

Imagen: Mike Baird / Wikimedia Commons / CC BY - Creative Commons Atribución únicamente

Capturar, absorber o filtrar líquidos

El líquido más común utilizado por los sistemas vivos es el agua, que necesitan para sobrevivir. Pero hay muchos otros líquidos que nutren, juegan un papel en los mecanismos de defensa o sirven para otros propósitos. El agua varía en su disponibilidad; a veces es abundante ya veces muy escaso o sólo está disponible en forma de niebla. Para minimizar la energía requerida para capturar, absorber o filtrar líquidos, los sistemas vivos tienen estrategias que aprovechan las propiedades únicas del líquido dado. Por ejemplo, el agua pasa del estado gaseoso al líquido cuando se encuentra con una superficie más fría que el aire. Las plantas en los bosques que experimentan niebla y nubes más que lluvia tienen estrategias que condensan el agua líquida del aire húmedo.

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Proteger de la pérdida de líquidos

El agua es esencial para la vida. Los líquidos, principalmente agua, constituyen del 70 al 90 % de todos los sistemas vivos, y la pérdida de incluso un pequeño porcentaje puede significar la diferencia entre la vida y la muerte. Los sistemas vivos deben mantener un equilibrio de líquidos adecuado, lo cual es especialmente difícil en condiciones secas. Para hacerlo, deben controlar el movimiento de líquidos a través de sus límites. Los sistemas vivos hacen esto usando estructuras o materiales impermeables para prevenir o retardar el movimiento de líquidos. Por ejemplo, cuando los humanos reciben un corte, deben limitar la pérdida de sangre. Dispersas por todo el torrente sanguíneo hay estructuras en forma de lente que sirven para tapar la herida.

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Los mamíferos

Clase Mammalia ("pecho"): Murciélagos, gatos, ballenas, caballos, humanos

Los mamíferos representan menos del 1% de todos los animales en la tierra, pero incluyen algunas de las especies más conocidas. Conocemos de primera mano algunas de las características que hacen únicos a los mamíferos, como tener pelo, poder sudar y producir leche a través de las glándulas mamarias. Otra característica crítica compartida es un conjunto de dientes altamente especializados. A diferencia de los tiburones o los caimanes, por ejemplo, cuyos dientes son generalmente del mismo tamaño y forma, los mamíferos tienen dientes de formas diferentes en diferentes áreas de las mandíbulas para apuntar a alimentos específicos o estrategias de alimentación.

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Los cornetes nasales del elefante marino del norte reducen la pérdida de agua a través del intercambio de calor a contracorriente.

Durante la temporada de reproducción, los machos de elefantes marinos del norte pasan sin comida ni agua durante tres meses y las crías destetadas pueden ayunar durante 2 o 3 meses. Su única fuente de agua es la que se produce al metabolizar sus reservas de grasa. Por lo tanto, al igual que los animales en ambientes áridos, deben conservar el agua minimizando la pérdida de agua.

La respiración puede ser una causa importante de la pérdida de agua. Especies como el elefante marino, el pingüino, el reno, el camello y la rata canguro tienen un mecanismo de intercambio de contracorriente temporal particularmente eficaz en sus conductos nasales que minimiza la cantidad de agua perdida por el sistema respiratorio. Los cornetes nasales son importantes componentes estructurales y funcionales de este mecanismo. Se trata de una serie de estructuras óseas en forma de plataforma en el conducto nasal cubiertas con una capa bien vascularizada de tejido húmedo y moco. El aire inhalado que pasa sobre esta superficie se calienta y se humedece, y las superficies se enfrían debido a la evaporación. Cuando el animal exhala, el aire tibio y saturado de agua de los pulmones pasa a través de las superficies enfriadas de los cornetes nasales y el agua se condensa, permaneciendo dentro de las fosas nasales en lugar de perderse en el aire exterior. Aquellas especies con el porcentaje más alto de recuperación de agua respiratoria (p. ej., 92 % en el elefante marino en comparación con 24 % en las ovejas), tienen la estructura de cornetes nasales más compleja. Las características clave de los cornetes nasales más elaborados son su área de superficie muy grande y la corta distancia desde esa superficie hasta el centro de la corriente de aire.

Los diseños de cornetes nasales en mamíferos marinos como el elefante marino pueden ofrecer inspiración para el diseño de sistemas de recuperación de agua y calor más efectivos construidos por humanos.

Imagen: Mike Baird /

Última actualización el 13 de febrero de 2018

Referencias

“Los elefantes marinos ayunan completamente sin comida ni agua durante 1 a 3 meses durante la reproducción terrestre. El intercambio de calor a contracorriente temporal en el conducto nasal reduce la temperatura del aire espirado (Te) por debajo de la temperatura corporal (Tb). A una temperatura ambiente media de 13.7 grados C, Te es de 20.9 grados C. Esto da como resultado la recuperación del 71.5 % del agua añadida al aire inspirado. La cantidad de enfriamiento del aire espirado (Tb – Te) y el porcentaje de recuperación de agua varía inversamente con la temperatura ambiente. El área total de la superficie nasal disponible para el intercambio de calor y agua, ubicada en los cornetes nasales altamente enrevesados, se estima en 720 cm² en cachorros destetados y 3140 cm² en un macho adulto. El intercambio de calor a contracorriente temporal nasal reduce la pérdida total de agua lo suficiente como para permitir el mantenimiento del equilibrio hídrico utilizando solo la producción de agua metabólica”. (Huntley et al. 1984: 447)

Artículos

La contribución del intercambio de calor a contracorriente nasal al equilibrio hídrico en el elefante marino del norte, Mirounga angustirostris

Revista de Biología Experimental, 113: 447-454 | 01/11/1984 | AC Huntley, DP Costa, RD Rubin

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