Conceptos clave
Temperatura
Transferencia de calor
Adaptación
Aislamiento
Tejido graso
Introducción
¿Alguna vez te has preguntado cómo sobreviven y se mantienen calientes las ballenas y otros mamíferos marinos en los fríos océanos? Los mamíferos de sangre caliente pueden vivir en estas condiciones frías porque sus cuerpos tienen algunas adaptaciones frías para salvar el calor, gracias a generaciones de selección natural.
En otras palabras, para transmitir características (a través de sus genes), los predecesores de los mamíferos marinos modernos tuvieron que superar diferentes desafíos para reproducirse, y sus descendientes recibieron los genes que les permitieron sobrevivir. Este tipo de cambio en los organismos a lo largo del tiempo es lo que alimenta la evolución. Una adaptación importante para los mamíferos marinos es la grasa, una capa gruesa y aislante de grasa debajo de la piel que ayuda a mantener el calor del cuerpo y el frío del aire o del agua. ¿Una capa de grasa falsa, en forma de manteca, te ayudará a evitar el frío?
Antecedentes
Los mamíferos que han evolucionado para vivir en aguas frías, como ballenas, focas, leones marinos y osos polares, comúnmente tienen una capa de grasa. Ya sea que vivan en aguas frías cerca del Polo Norte o alrededor de la Antártida o estén visitando el océano profundo, la grasa de estos animales es vital para su supervivencia. Durante el invierno, el aire en el Ártico (la parte más septentrional del mundo) suele estar por debajo de –40 grados Celsius (–40 grados Fahrenheit). La Antártida, el lugar más frío del mundo, puede estar por debajo de –60 grados C (–76 grados F). Dependiendo de la especie, las ballenas se sumergen a más de 400 o 500 metros (aproximadamente un cuarto de milla) de profundidad en el océano, donde el agua puede ser más fría que 12 grados C (54 grados F).
La grasa ayuda a que estos mamíferos marinos se enfríen demasiado. (Los animales marinos de sangre fría, como los peces, los tiburones o los cangrejos, no necesitan mantenerse calientes y pueden permitir que la temperatura de su cuerpo se acerque más a la del agua. Por lo tanto, no necesitan tener este aislamiento adicional). Una gruesa capa de tejido adiposo (adiposo). Los animales almacenan alimentos extra digeridos en forma de tejido adiposo, que contiene moléculas llamadas lípidos. El tejido adiposo tiene una conductividad térmica relativamente baja, lo que significa que no transfiere calor tan bien como otros tejidos y materiales, como los músculos o la piel. De esa manera, ayuda a aislar el cuerpo de un animal.
Materiales
• dos cuencos
• Agua fría
• Agua tibia
• Cubos de hielo
• Acortamiento (como Crisco)
• Toallas de papel
• cronómetro
• termómetro
• Un socio
Preparación
• Ponga la misma cantidad de cubitos de hielo en cada recipiente sin llenar ninguno de ellos. Agregue agua fría a cada tazón.
• Mida la temperatura del agua en cada recipiente con un termómetro. Deben tener la misma temperatura. Cuando la temperatura se nivela (lo que debería suceder rápidamente), el agua está lista para la prueba.
Procedimiento
• Cubra su dedo índice con una mano con una capa gruesa de manteca, cubriendo toda el área que quedará sumergida en el agua. Deje el otro dedo índice limpio y desnudo.
• Haga que su compañero prepare el cronómetro. Cuando esté listo, coloque el dedo índice de cada mano en uno de los cuencos de agua helada y haga que su compañero comience a cronometrarlo. Tan pronto como su dedo sienta demasiado frío para mantenerlo en el agua por más tiempo, sáquelo. ¿Cuánto tiempo dejaste cada dedo en el tazón?
• Deje que sus dedos se calienten y vuelvan a su color normal. Si algún acortamiento se desprendió del dedo cubierto, vuelva a aplicarlo.
• Pídale a su compañero que lo ayude a verter el agua fría en el fregadero y rellene los dos tazones con agua tibia (asegúrese de que esté tibio pero no lo suficientemente caliente como para quemar la piel).
• Mida la temperatura del agua en cada recipiente con un termómetro. Deberían ser casi lo mismo. En el agua tibia, ¿crees que verás el mismo resultado?
• Haga que su compañero mida cuánto tiempo puede dejar cada dedo en los cuencos de agua tibia. ¿Cuánto tiempo dejaste cada dedo en el tazón? ¿La diferencia horaria entre los dos dedos fue mayor o menor que cuando los metiste en el agua helada?
• Extra: ¿Qué tan consistentes son sus resultados? Puede repetir esta actividad dos o tres veces, registrando la temperatura de las diferentes aguas analizadas y el tiempo que cada dedo estuvo en el agua. Luego haz un gráfico con tus resultados. ¿En qué entorno la “adaptación” de acortamiento siempre dio una ventaja?
Observaciones y resultados
Cuando sumergiste tus dedos en el agua helada, ¿el dedo cubierto con manteca se mantuvo caliente más tiempo que el dedo que no estaba cubierto? ¿No hubo una diferencia de tiempo tan grande cuando metiste los dedos en el agua tibia?
Los mamíferos que se han adaptado para vivir en aguas frías, como los osos polares y las ballenas, pueden mantenerse calientes en gran medida debido a su grasa, una gruesa capa de grasa. La grasa se extiende uniformemente sobre gran parte de su cuerpo, al igual que el acortamiento en esta actividad cubrió la superficie de su dedo en una capa gruesa. Dado que el tejido adiposo tiene una conductividad térmica relativamente baja, no transfiere bien el calor en comparación con otros tejidos y materiales. Los humanos han desarrollado algunos materiales aislantes para nuestro propio uso diario. Por ejemplo, la espuma de poliestireno es otro material que no conduce el calor relativamente bien, mientras que los metales conducen el calor muy bien. Es por eso que las bebidas calientes a menudo se sirven en espuma de poliestireno, ya que mantiene el calor dentro de la taza, evitando así que se quemen las manos. (Por la misma razón, también puede mantener frías las bebidas frías por más tiempo que, por ejemplo, un vaso de papel). ¿Qué otros materiales puede pensar que funcionan como aislantes?
