El sifón de los nautiloides controla la flotabilidad mediante el transporte activo de iones y la ósmosis entre el sifón y la cámara de la concha.
Introducción
El nautilus es un molusco de natación libre relacionado con el calamar o el pulpo, pero con una concha dura en espiral con múltiples cámaras. Atravesando el interior de la concha hay una estructura tubular llamada sifón. El nautilus usa este órgano para controlar los volúmenes de agua y gases dentro de cada una de las cámaras de su caparazón para regular su flotabilidad.
La gente comenzó a tomar radiografías de los animales y, desde el principio, se hizo evidente que no solo había aire en las cámaras, sino que también había agua.Peter Ward, Universidad de Washington (ver video a continuación)
La estrategia
El movimiento de agua hacia adentro y hacia afuera de las cámaras es impulsado por ósmosis, como resultado de cambios en la concentración de iones dentro del fluido de la cámara. Los iones se bombean activamente de un lado a otro entre las cámaras para controlar el movimiento de los fluidos en la cámara. Bombear iones, generalmente sodio y cloruro, fuera de una cámara hace que el líquido dentro de la cámara sea más diluido (más acuoso). Esto hace que el agua se difunda fuera de la cámara a través del sifón para igualar el gradiente.
En este caparazón de Nautilus dividido en dos, las cámaras son claramente visibles y están dispuestas en una espiral logarítmica.
El movimiento del agua fuera de la cámara sellada reduce la presión del gas dentro de la cámara. En este punto, los gases, típicamente nitrógeno, oxígeno y dióxido de carbono, disueltos en los fluidos corporales se difunden hacia una cámara a través de la pared del sifón. Inicialmente, los gases se disuelven, pero una vez dentro de la cámara de baja presión, comienzan a burbujear. Esto es muy parecido al dióxido de carbono que sale burbujeando de una botella de refresco recién abierta porque los gases atrapados escapan, reduciendo la presión dentro de la botella previamente sellada. Con más gas en la cámara, la densidad total del Nautilus disminuye mientras que su flotabilidad aumenta, lo que le permite flotar hacia arriba en la columna de agua.
Para hundirse, el proceso funciona a la inversa: los iones se bombean al fluido de la cámara, el agua fluye por ósmosis, la presión aumenta, los gases salen y la densidad aumenta. Como resultado, la flotabilidad se reduce.
Flotabilidad Nautilus
En este video de Shape of Life, los rayos X muestran las cámaras ocultas dentro de un caparazón de nautilus.
Las posibilidades
Al igual que el Nautilus, los submarinos usan tanques de lastre para controlar su flotabilidad llenándolos con aire (a la superficie) o agua (para sumergirse). La estrategia única del Nautilus de usar gradientes de ósmosis para mover el agua y modular la flotabilidad podría tener aplicaciones para nuevos tipos de vehículos submarinos para transporte, vigilancia e investigación. Las boyas inteligentes también podrían detectar el tráfico entrante y sumergirse hasta que los barcos las despejaran.
