Las estructuras que inducen remolinos separan las partículas microscópicas del agua sin obstruirlas.
Introducción
Un tiburón peregrino (Cetorhinus maximus) nada cerca de la costa de Gran Bretaña con su enorme boca bien abierta. El agua de mar, además de millones de animales microscópicos, fluyen al agujero suficientemente grande como para engullir una pelota de yoga. El agua sale por las branquias en los costados de la boca del tiburón, pero el zooplancton se queda adentro.
Las estructuras que parecen pelos de pincel en los costados de las branquias desvían a las pequeñas criaturas hacia el estómago del animal. Unas maravillosas estructuras que parecen costillas impiden que los microbios se queden pegados en los filtros, ya que crean remolinos que los mantienen en su lugar hasta que puedan ser tragados.
Los arcos y ranuras branquiales se pueden ver dentro de la cavidad oral del pez espátula americano.
Los arcos y las espinas branquiales varían en forma y tamaño según distintas especies. En este pez, las espinas branquiales son las estructuras óseas largas que salen de la curva interior del arco branquial. El tejido rojo saliéndose de la curva exterior son filamentos branquiales usados en el intercambio de gases.
La estrategia
En vez de moverse directamente a través de las branquias, la mayor parte del agua que el pez ingiere fluye paralelo a ellas. Las estructuras principales de las branquias son una serie de arcos duros y con forma de costillas, que sostienen filas de espinas más pequeñas llamadas espinas branquiales. Juntas, estas estructuras forman una serie de ranuras con bases porosas. Las ranuras son como callejones que desvían el agua a medida que fluye hacia el fondo de la boca del pez. Si el flujo principal de agua pasara directamente a través de las branquias, eventualmente las espinas se verían obstruidas por partículas. Como el flujo principal es perpendicular a los “callejones”, levanta y transporta la mayor parte de las partículas de comida hacia la garganta.
En algunos peces, como en el tiburón peregrino y el pez espátula (Polyodon spathula), un segundo mecanismo previene aún más la obstrucción.
Durante métodos convencionales de filtración la comida pasa a través de los filtros mientras el agua es desviada.
Algunos peces tienen estructuras adicionales que los ayuda a prevenir obstrucciones.
En estos peces, cada arco branquial tiene una aleta larga y sobresaliente que crea ranuras profundas a sus costados. A medida que el agua fluye por la orilla del arco branquial, una parte del agua es arrastrada hacia abajo y hacia la ranura, donde crea un remolino y se ve atrapada por el flujo superior. Este vórtice se queda en la ranura y ayuda a prevenir bloqueos ya que obliga a las partículas de comida a acumularse en las orillas de la ranura o mantenerse en el agua arremolinada. Esto previene que las partículas bloqueen las espinas branquiales por donde sale el agua. La cubierta branquial y las bandas musculares parecen darle al pez la habilidad de modificar el camino del vórtice y capturar la comida que se acumula en sus ranuras.
Mira cómo se alimenta un pez espátula americano
El pez espátula americano es un pez de agua dulce que se alimenta por filtración para capturar zooplancton.
Las posibilidades
La habilidad que tienen los peces de mantener sus sistemas de filtración libres de bloqueos podría inspirarnos para diseñar y mantener filtros que se limpien por sí solos para varios usos: desde sacar las partículas de polvo del aire en nuestros hogares hasta proporcionar agua limpia de refrigeración para plantas de energía nuclear. También podríamos inspirarnos en este sistema para separar distintos tipos de células unas de otras para la investigación biomédica o uso terapéutico, o para clasificar y manipular nanopartículas en aplicaciones industriales.
