Conceptos clave
Temperatura
Transferencia de calor
Adaptación
Aislamiento
Tejido graso
Introducción
¿Te has preguntado alguna vez cómo las ballenas y otros mamíferos marinos sobreviven y se mantienen calientes en los fríos océanos? Los mamíferos de sangre caliente pueden vivir en estas frías condiciones porque sus cuerpos tienen algunas adaptaciones para ahorrar 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 retos para reproducirse, y sus descendientes recibieron los genes que permitieron su supervivencia. Este tipo de cambio en los organismos a lo largo del tiempo es lo que alimenta la evolución. Una importante adaptación de los mamíferos marinos es la grasa, una gruesa capa de grasa aislante bajo la piel que ayuda a mantener el calor del cuerpo y el frío del aire o el agua. ¿Una capa de grasa falsa -en forma de acortamiento- le ayudará a no pasar frío?
Antecedentes
Los mamíferos que han evolucionado para vivir en aguas frías, como las ballenas, las focas, los leones marinos y los osos polares, suelen tener una capa de grasa. Tanto si viven en aguas frías cerca del Polo Norte o alrededor de la Antártida como si visitan las profundidades del océano, 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 los -40 grados Celsius (-40 grados Fahrenheit). La Antártida, el lugar más frío del mundo, puede estar por debajo de los -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 estar más fría de 12 grados C (54 grados F).
La grasa ayuda a estos mamíferos marinos a no enfriarse demasiado. (Los animales marinos de sangre fría, como los peces, los tiburones o los cangrejos, no necesitan mantenerse calientes y pueden dejar que su temperatura corporal se acerque a la del agua. Por lo tanto, no necesitan tener este aislamiento adicional). La grasa es una gruesa capa de tejido graso (adiposo). Los animales almacenan la comida extra digerida en forma de tejido adiposo, que contiene unas moléculas llamadas lípidos. El tejido adiposo tiene una conductividad térmica relativamente baja, lo que significa que no transfiere el calor tan bien como otros tejidos y materiales, como los músculos o la piel. De este modo, ayuda a aislar el cuerpo de un animal.
Materiales
– Dos cuencos
– Agua fría
– Agua caliente
– Cubitos de hielo
– Manteca de cerdo (como Crisco)
– Toallas de papel
– Cronómetro
– Termómetro
– Un compañero
Preparación
– Poner el mismo número de cubitos de hielo en cada cuenco sin llenar demasiado ninguno. Añade agua fría en cada cuenco.
– Mide la temperatura del agua en cada cuenco con un termómetro. Deben tener la misma temperatura. Cuando la temperatura se nivela (lo que debería ocurrir rápidamente), el agua está lista para la prueba.
Procedimiento
– Cubra el dedo índice de una mano con una capa gruesa de manteca, cubriendo toda el área que se sumergirá en el agua. Deja el otro dedo índice limpio y desnudo.
– Haz que tu compañero prepare el cronómetro. Cuando esté listo, pon el dedo índice de cada mano en uno de los cuencos de agua helada y haz que tu compañero empiece a cronometrarte. En cuanto sientas que tu dedo está demasiado frío para mantenerlo en el agua por más tiempo, sácalo. ¿Cuánto tiempo has dejado cada dedo en el cuenco?
– Deja que tus dedos se calienten y vuelvan a su color normal. Si se ha desprendido algo de manteca del dedo cubierto, vuelve a aplicarla.
– Pídele a tu compañero que te ayude a verter el agua fría en el fregadero y vuelve a llenar los dos cuencos con agua tibia (asegúrate de que esté tibia pero no lo suficientemente caliente como para quemar la piel).
– Mide la temperatura del agua en cada cuenco con un termómetro. Deben ser más o menos iguales. En el agua tibia, ¿crees que verás el mismo resultado?
– Pídele a tu compañero que calcule el tiempo que puedes dejar cada dedo en los cuencos de agua tibia. ¿Cuánto tiempo has dejado cada dedo en el cuenco? ¿La diferencia de tiempo entre los dos dedos fue mayor o menor que cuando pusiste los dedos en el agua helada?
– Extra: ¿Qué consistencia tienen tus resultados? Puedes repetir esta actividad dos o tres veces, registrando la temperatura de las diferentes aguas probadas y el tiempo que cada dedo estuvo en el agua. Luego haz un gráfico con tus resultados. ¿En qué ambiente la «adaptación» del acortamiento dio consistentemente una ventaja?
Observaciones y resultados
Cuando mojaste los dedos en el agua helada, ¿el dedo cubierto de acortamiento se mantuvo caliente más tiempo que el dedo que no estaba cubierto? ¿No hubo una diferencia de tiempo tan grande cuando puso los dedos en el agua caliente?
Los mamíferos que se han adaptado a vivir en aguas frías -como los osos polares y las ballenas- pueden mantenerse calientes en gran medida gracias a su grasa, una gruesa capa de grasa. La grasa está repartida uniformemente por gran parte de su cuerpo, al igual que el acortamiento en esta actividad cubre la superficie de tu dedo en una gruesa capa. Como el tejido adiposo tiene una conductividad térmica relativamente baja, no transfiere bien el calor en comparación con otros tejidos y materiales. Los humanos hemos desarrollado algunos materiales aislantes para nuestro uso diario. Por ejemplo, la espuma de poliestireno es otro material que no conduce relativamente bien el calor, mientras que los metales lo conducen muy bien. Por eso las bebidas calientes se sirven a menudo en espuma de poliestireno, ya que mantiene el calor dentro de la taza, evitando así que las manos se quemen. (Por la misma razón, también puede mantener frías las bebidas durante más tiempo que, por ejemplo, un vaso de papel). ¿Qué otros materiales se te ocurren que funcionen como aislantes?
Más para explorar
Hundirse o nadar: Muscle versus Fat from Scientific American
Blubber from National Geographic Education
Is Muscle a Better Insulator than Fat in Cold and Heat? from MadSci
What Are You Blubbering About? from Science Buddies
This activity brought to you in partnership with Science Buddies