Byssus Threads Resist Forces — Estrategia biológica

Estrategia biológica

Los hilos de Byssus resisten las fuerzas

mejillón común

Equipo de AskNature

Manejar la tensión

Cuando un sistema vivo está bajo tensión, significa que hay una fuerza tirando de él, como una persona tirando de una cuerda atada a un caballo. Cuando se aplica a un sistema vivo, a menos que el sistema sea completamente rígido, el resultado es que se estira. Si el estiramiento excede la resistencia del material del sistema vivo, puede dañarlo. Los sistemas vivos manejan la tensión utilizando materiales que son lo suficientemente flexibles y elásticos para sobrevivir a la mayoría de las tensiones que ocurren en su entorno. La zona intermareal del océano ofrece un buen ejemplo. Las olas y las mareas entrantes y salientes ejercen tensión sobre los organismos de cuerpo blando. Los mejillones resisten la tensión con hilos flexibles que los sujetan a las rocas; en contraste, las algas grandes tienen frondas elásticas.

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Gestionar la turbulencia

Una fuerza turbulenta ocurre cuando el aire o el agua crean un movimiento caótico o irregular. La fuente puede ser cosas como el viento, las olas y los remolinos causados por obstrucciones al flujo de aire o agua (como el creado por una roca en un arroyo). Debido a que la fuerza es irregular, actúa de manera impredecible en múltiples partes de un sistema vivo en un momento dado, disminuyendo la eficiencia del sistema vivo. Las estrategias utilizadas para manejar la turbulencia incluyen amortiguar la cantidad de turbulencia, tener flexibilidad para manejar cambios repentinos y hacer ajustes rápidos. Un ejemplo es la mucosidad de los organismos acuáticos, como los tiburones barracuda, que pueden reducir la fricción turbulenta del agua de mar en un 66 %. Al hacerlo, disminuye la resistencia y aumenta la eficiencia de natación de los tiburones.

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Bivalvos

Clase Bivalvia ("dos válvulas"): almejas, mejillones, ostras

El nombre de los bivalvos lo dice todo: estos animales se caracterizan por tener un caparazón de dos lados que está conectado en la bisagra con un músculo. Las 15,000 especies en 90 familias tienen cuerpos aplanados, sin cabeza y, en general, viven un estilo de vida sedentario. En lugar de tener una banda circular de dientes como otros moluscos, muchos se alimentan por filtración. Usan cilios, o extensiones similares a cabellos, para mover el agua hacia sus cuerpos y extraer plancton para comer. En consecuencia, no hay bivalvos terrestres y solo el 15% vive en ecosistemas de agua dulce. El resto vive en ambientes marinos.

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Los hilos de biso de los moluscos son anclas fuertes que pueden resistir las fuerzas hidrodinámicas debido a regiones mecánicamente distintas dentro de cada hilo.

“Un uso particular de una cuerda de colágeno da una idea del rango de rendimiento que la naturaleza puede obtener de este material y de algunas de las peculiaridades de aplicar datos de análisis estándar. Como es familiar para cualquiera que haya hurgado en las costas rocosas barridas por las olas, los mejillones no se desprenden fácilmente. Cada uno está unido a las rocas por veinte a sesenta hilos de biso fibroso de suficiente tenacidad para resistir fuerzas hidrodinámicas extremas. (Denny [1988] brinda una visión especialmente buena del origen de estas fuerzas). A primera vista, un material de colágeno parece inapropiado para la misión. Después de todo, la baja extensibilidad significa que, a menos que se combinen bien y se enfrenten a fuerzas de fuerza y dirección invariables, solo un subconjunto de hilos soportará la carga. Imagínese colgando de un grupo de cuerdas inextensibles, cada una de una longitud ligeramente diferente: tener más de una no le hará ganar nada, ya que se romperán una por una en lugar de compartir la carga.

Un hilo de biso contiene dos regiones mecánicamente distintas, denominadas, por su distancia desde la cubierta, proximal y distal. El material de ambas regiones demuestra ser inusualmente extensible para los colágenos, lo que suena correcto y apropiado. Pero luego, según Bell y Gosline (1996), las cosas se vuelven más complejas. La región proximal se puede deformar hasta una fracción mayor de la longitud sin carga, pero nunca alcanza la resistencia a la rotura de la región distal, como se puede ver en la figura 16.14a. Entonces parece como si sus regiones proximales se encargaran de distribuir la carga entre los hilos. No tan. La región distal de los hilos es de dos a cuatro veces más larga y solo la mitad de ancha. Entonces, una fuerza dada lo estirará bastante. Retrazar los datos como fuerza contra extensión para un subproceso completo como estructura, como en la figura 16.14b, muestra una buena coincidencia. Aún mejor, muestra cómo la rosca distal cede (la parte horizontal de su curva) justo por debajo de la fuerza de rotura, una extensión que permitirá que las roscas se reorienten más cerca de la dirección de la fuerza aplicada y compartan cargas crecientes entre un número cada vez mayor. de los hilos." (Vogel 2003: 347)