La ramificación óptima de los vasos vasculares minimiza el trabajo

xray of a chest showing lungs and bronchioles and bones

Estrategia biológica

Los mamíferos

Equipo de AskNature

Imagen: Destilación de agua tranquila / Wikimedia Commons / Dominio público - Sin restricciones

Distribuir líquidos

Los líquidos incluyen agua, así como fluidos corporales como sangre, jugos gástricos, líquidos cargados de nutrientes y más. Para sobrevivir, muchos sistemas vivos deben mover dichos líquidos dentro de sí mismos o entre ubicaciones. Debido a sus propiedades, los líquidos tienden a dispersarse a menos que estén confinados de alguna manera. Para abordar esto, los sistemas vivos tienen estrategias para confinar fluidos para el transporte y superar barreras como la gravedad, la fricción y otras fuerzas. Algunas de estas mismas barreras también brindan oportunidades. Los árboles y las jirafas enfrentan el mismo desafío: cómo mover fluidos (agua y sangre, respectivamente) hacia arriba contra la gravedad. Pero sus estrategias son bastante diferentes. El árbol mueve el agua mediante la acción capilar y la evaporación, posiblemente debido a las propiedades de polaridad y adhesión del agua. La piel tensa de la jirafa proporciona presión para ayudar a la circulación sanguínea y evitar que la sangre se acumule en las piernas.

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Distribuir gases

Los gases de particular importancia para los sistemas vivos son el oxígeno, el dióxido de carbono y el nitrógeno. El oxígeno y el dióxido de carbono están involucrados en la respiración, por lo que distribuir estos gases de manera eficiente y eficaz es importante para la supervivencia de un sistema vivo. Sin embargo, los gases son difíciles de contener porque se dispersan fácilmente. Para adaptarse a esto, los sistemas vivos tienen estrategias para confinar los gases y utilizar las propiedades de los gases en su beneficio. Por ejemplo, los perritos de las praderas y las termitas constructoras de montículos construyen sistemas de túneles y montículos que aprovechan el viento para ventilar sus hogares subterráneos.

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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 vasos sanguíneos y respiratorios en los mamíferos minimizan la cantidad de trabajo biológico requerido para operar al estar dispuestos jerárquicamente.

Imagen: Anita (annyta_k) /

Imagen: patricio j. lynch /

“Los vasos que se encuentran en los sistemas cardiovascular y respiratorio de los mamíferos suelen estar dispuestos en estructuras jerárquicas y una característica distintiva de esta disposición es su división o bifurcación en varias etapas. En cada generación, la dimensión característica de los segmentos vasculares generalmente se hará más pequeña, tanto en longitud como en diámetro”. (Peluquero y Emerson 2008: 179)

“Las estructuras ramificadas que se encuentran en los sistemas cardiovascular y respiratorio de los mamíferos han evolucionado, a través de la selección natural, hacia un arreglo óptimo que minimiza la cantidad de trabajo biológico requerido para operar y mantener el sistema. La relación entre el diámetro del vaso principal y los diámetros óptimos de los vasos hijos fue deducida por primera vez por Murray (1926) utilizando el principio de trabajo mínimo. Esta relación ahora se conoce como la ley de Murray y establece que el cubo del diámetro de un vaso principal es igual a la suma de los cubos de los diámetros de los vasos hijos”. (Peluquero y Emerson 2008: 180)

[Esta estructura matemática también se encuentra en árboles y otros organismos que exhiben ramificación]