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I Maratón Científico Alpajés: Fisiología del buceo

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Subido el 25 de abril de 2011 por Francisco J. M.

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I Maratón Científico Alpajés: Fisiología del buceo

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trabajo, el de Pedro y el de Roberto, y el trabajo lo hemos estructurado en varios apartados 00:00:00
que cada uno os iremos explicando en función de lo que hayamos mejor enfocado. Bueno, pues 00:00:05
ya vamos a explicaros este trabajo, que consiste en una comparación entre cómo se ha adaptado 00:00:12
nuestro cuerpo, si es que se ha adaptado al medio marino, y cómo se han adaptado los 00:00:18
animales acuáticos más enfocados a los cetáceos, al medio acuático, a lo largo de su proceso 00:00:22
evolucionar. Bueno, en primer lugar vamos a empezar con el desplazamiento, que es uno 00:00:28
de los problemas que es algo que va a explicar Roberto. Buenas, yo soy Roberto y os voy a 00:00:37
explicar el primer problema que se encuentra un ser vivo al introducirse en el agua, que 00:00:43
es el desplazamiento. Como lo digo, el desplazamiento no va a ser el mismo dentro del agua que fuera 00:00:47
de ella, ya que en el agua va a ser más costoso debido a su mayor densidad, que es mil veces 00:00:52
mayor, en una densidad mil veces mayor que la del aire, ¿vale? Por eso el desplazamiento 00:00:57
en el agua va a tener un nivel más alto, o sea, va a ser más costoso. Es decir, se 00:01:04
va a necesitar hacer un gasto extra de energía, ¿vale? Ahora Pedro os va a explicar cómo 00:01:10
solucionan estos problemas los animales. Bueno, en cuanto a animales no nos vamos a centrar 00:01:17
en todo, sino en los mamíferos acuáticos, que son los que poseen unas características 00:01:24
que más se acercan a nosotros. Por ello, vemos que los mamíferos acuáticos han desarrollado 00:01:32
adaptaciones como una forma hidrodinámica de torpero, como se puede apreciar aquí, 00:01:40
que le proporciona mayor... que se desplace mejor por el agua, por decirlo de algún modo, 00:01:46
la cola. Luego, también destaca que secretan unas gotas de un óxido de dileo que lo que 00:01:51
hace es que impermeabiliza la superficie. Por lo tanto, el agua no tiene un rozamiento 00:02:00
con el agua y por lo tanto proporciona mejor el desplazamiento. Después también tenemos 00:02:08
que se han desarrollado adaptaciones como la aleta dorsal, las aletas pectorales y la 00:02:13
la letra caudal, también conocida como cola. 00:02:19
Ahora, ¿qué es lo que son los humanos? 00:02:24
Pues, al contrario que lo que se hace, los seres humanos no somos así, no tenemos forma 00:02:28
de dinámica, no somos como se ve de esta manera, tenemos hombros, dificultan el movimiento, 00:02:34
son rectos, como vemos aquí, los hombros frenan el avance del agua, no tenemos esta 00:02:38
forma y no dinámica suya, por lo cual nos cuesta más movernos en el agua. Y esto no 00:02:48
solo se ve reflejado en que nos desplazamos más lento, sino también en que tenemos un 00:02:53
coste metabólico superior. Es decir, necesitamos más energía para poder movernos con eficiencia. 00:03:00
Lo que pasa es que el coste de energía va asociado a un aumento del coste de oxígeno 00:03:05
necesario para la obtención de ATP y todos los procesos metabólicos. Como vemos en la 00:03:10
gráfica, a medida que aumenta el trabajo, si partimos del reposo hasta agotador, llevamos 00:03:15
que el coste metabólico va aumentando hasta que llega un momento que nos quedamos sin 00:03:24
oxígeno y ahí ya empieza a encender. Y el consumo de oxígeno al igual va aumentando 00:03:27
hasta que ya no podemos más. ¿Qué solución hemos propuesto los seres humanos a esto? 00:03:31
Pues básicamente hemos imitado a los animales. Es decir, hemos desarrollado aletas. ¿Qué 00:03:40
pasa? Que con las aletas lo que hacemos es aumentar la cantidad de agua que desplazamos. 00:03:46
Es decir, no vamos a consumir más energía, porque no se puede, pero la que utilicemos 00:03:51
la vamos a hacer más eficiente, vamos a conseguir desplazarnos con mayor eficiencia al desplazar 00:03:57
un mayor volumen de agua. Ahora os voy a hablar del segundo problema con el que nos encontramos 00:04:02
y no menos importante, que es el de la temperatura. Cuando un ser vivo se introduce que tiene 00:04:11
más temperatura corporal que el agua a la que se mete, se va a producir un intercambio. 00:04:16
Ese intercambio de calor primero se va a producir por un fenómeno que todos conocemos, que 00:04:22
es la conducción. La conducción se basa en la transmisión de calor del cuerpo caliente 00:04:29
al cuerpo cálido. Aquí lo vemos, cuerpo caliente al medio del agua que se calienta. 00:04:35
esta, al calentarse, se vuelve menos densa y asciende. 00:04:44
Y el hueco que deja el agua al ascender, el agua fría, que es más densa, baja y rellena el espacio 00:04:49
cubriendo al ser vivo de más temperatura. 00:04:56
De esta forma, el ser vivo siempre se va a encontrar cubierto de agua fría, 00:05:01
por lo que va a tener que ceder constantemente calor. 00:05:06
Esto va a suponer una serie de problemas físicos y que van a tener que ser solucionados ya sea por los animales o por los seres humanos. 00:05:08
Ahora os dejo con mi compañero Pedro que nos va a sumar los animales. 00:05:20
Pues como bien ha dicho Roberto, ante este problema los maníferos desarrollan una serie de adaptaciones. 00:05:25
Tenemos primero que poseen una capa de grasa hipodérmica. 00:05:30
Como nosotros en invierno cuando tenemos frío, cuando no son abrigos, pues ellos poseen esta capa de grasa. 00:05:35
También encontramos que tienen un sistema sanguíneo, una adaptación que se llama anastomosis arteriosa, que consiste en la unión entre arteria y vena. 00:05:40
¿Para qué? Debido a que la arteria que proviene del corazón contiene la sangre más caliente, 00:05:54
Mientras que la vena, que recoge la sangre proveniente de los tejidos, más fría, apuntarse, pues, produce una regulada temperatura corporal. 00:06:00
Luego también tenemos que poseer un gran tamaño corporal. 00:06:13
Y vosotros pensáis que cuanto más tamaño corporal, más superficie de contacto y, por lo tanto, más temperatura perdiada. 00:06:16
Pero la superficie de contacto es mínima comparada con el volumen. 00:06:24
Tenemos el ejemplo de la ballena, por ejemplo. 00:06:27
Aquí tenemos una imagen. Y bueno, ahora el humano en comparación. 00:06:30
Pues otra vez, al contrario que los vientos acuáticos, los humanos no estamos adaptados, perdemos temperatura por todos lados, 00:06:37
no tenemos una capa hipodérmica que nos ayude, por lo cual hemos tenido que recurrir a otras 6 medidas para evitar una serie de patologías, 00:06:44
como son la hipotermia o la congelación. 00:06:54
Si la hipotermia es una patología con la cual nuestro cuerpo pierde temperatura, que puede llegar a desembocar en la congelación, que es cuando ya directamente no hay recuperación. 00:06:57
El miembro se congela, se engangrena y se pierde. 00:07:06
Pues para ello, las medidas que hemos diseñado son los trajes de exposición, que pueden ser húmedos o secos. 00:07:10
Los húmedos son los que únicamente nos aislan del calor, bueno, nos aislan de perder temperatura, ¿sabes? 00:07:18
pero estamos en contacto con el agua porque penetra. Estos suelen ser los típicos trajes de buceo de estos de neofred. 00:07:24
Y luego tenemos los trajes secos que están hechos de una resina invirtible al agua, debajo de los cuales nos tenemos que poner como un traje de vaca, 00:07:34
de nada, como si fuéramos una oveja, para ayudarnos del calor, porque el traje únicamente 00:07:47
nos aísla del agua. Bueno, ahora vamos a hablar de la presión 00:07:52
y el volumen. La presión es una capacidad que está muy ligada con la densidad del agua. 00:08:02
El agua, al ser más densa, ejerce una mayor presión sobre todos los cuerpos, ¿vale? 00:08:09
Con lo que la presión aumenta con la profundidad, ¿vale? A ver, estando a nivel de mar, nosotros 00:08:14
Nosotros tenemos la presión atmosférica, que es una atmósfera. 00:08:22
Cuando nos sumergimos 10 metros, esa columna de agua que dejamos por encima 00:08:30
va a generar una presión extra de otra atmósfera más, con lo cual va a generar dos atmósferas. 00:08:37
Cuando estemos a 10, ya seguimos sucesivamente. 00:08:44
Nos sumergimos 10 más, otra atmósfera más, tres atmósferas. 00:08:47
¿Cómo se traduce también? La ley de Boyd-Marie. Eso quiere decir que la presión es proporcional al volumen. Si aumenta la presión, disminuye el volumen. Si aumenta el volumen, disminuye la presión. 00:08:50
Esto va a afectar principalmente a los gases. Los gases, como vosotros sabéis, están en las moléculas más separadas, con lo cual la presión que afecta las afecta más, juntándolas. 00:09:05
¿Vale? Aquí lo vemos. Aquí vemos un ejemplo. Si es normal, metemos una botella. 10 metros, 20, 30, se va comprimiendo, está llena de gas. Esto puede pasar igual con los pulmones. 00:09:20
Ley de Henry 00:09:36
Esta ley también es muy importante 00:09:38
Y habla de la disolución 00:09:41
La capacidad de disolución que tiene los gases 00:09:43
Ya que no es la misma 00:09:45
La del oxígeno que tiene la del nitrógeno 00:09:46
Esto es una cosa muy importante 00:09:48
Que nos va a hablar nuestro amigo Rubén 00:09:49
Vale, pues ahora ante este problema 00:09:51
Voy a volver a hablar de las adaptaciones 00:09:57
Que han desarrollado los mamíferos anuales 00:09:58
Entre ellas, esta que posee una espesa 00:10:01
membrana en la tráquea de ramificaciones que impide el intercambio vasoso. ¿Por qué? 00:10:05
Porque al coger aire, cuando se sumerge, estos gases tienen aire hacia el torrente sanguíneo 00:10:09
y esta membrana impedirá el intercambio vasoso con los tejidos y que tengan males como tenemos 00:10:17
los humanos con el nitrógeno, por ejemplo. Luego también encontramos que tienen un 00:10:24
radical, que es una disminución del ritmo cardíaco. ¿Para qué? Para que de este modo 00:10:29
se produzca una eficiencia energética y necesite menos oxígeno. Aquí vemos una imagen en cachalote 00:10:35
donde se representan algunas de las adaptaciones, como la bradicardia aquí, en el corazón. 00:10:43
También es importante hablar de proteínas como la neoglobina, que hacen que el oxígeno 00:10:50
se consiga almacenar mejor en los músculos y de una mayor eficiencia, y ahora en los humanos no es lo mismo. 00:10:57
Pues nosotros los humanos no tenemos, como siempre, no tenemos ningún método, ningún medio para eliminar estos problemas, 00:11:06
por lo cual lo principal que tenemos que hacer cuando nos sumergimos es ascender lentamente. 00:11:17
El problema de cuando uno se sumerge no está en sumergirse, está con opciones. 00:11:21
por todas las leyes que han hecho Roberto, Edward y Mario, David y Henry, cuando subimos, los gases que están comprimidos se empiezan a expandir. 00:11:25
Pero no se empiezan a expandir en los pulmones, que sí que hay, aparte de ellos sí, sino que también se empiezan a expandir en el torrente sanguíneo. 00:11:33
Y esto puede ser nefasto. Y puede causar problemas, pues a ver. 00:11:40
En primer lugar, si se expanden dentro de los pulmones, que es el primer caso, los pulmones se van a romper. 00:11:44
se van a romper. Eso es la sobredispansión pulmonar. Se producen grietas en el tejido 00:11:49
pulmonar y se produce un derrame interno. ¿Cómo es un pulmón? Pues el pulmón, una 00:11:54
vez que se ha solucionado, aumenta el volumen hasta un tamaño mucho mayor y el tejido se 00:12:02
de raja. El siguiente problema que tiene es una herencia, 00:12:11
al saber que el torrente es en medio, que es la embolia gaseosa. Vamos a ver, la burbuja 00:12:17
del nitrógeno que se ha producido en el torrente viaja por cualquier lado. Puede ir a parar 00:12:21
al cerebro, a una articulación, a cualquier sitio. Si esa burbuja se queda obstruida y 00:12:28
la hemos niado. Se puede producir desde una parálisis hasta la muerte. Donde se quede 00:12:34
la burbuja, se para el flujo de sangre y a esa zona ya no lleva sangre. Y ahora, también 00:12:43
asociado al nitrógeno, que es un efecto severo, tenemos aborracheadas profundidades. A partir 00:12:55
de 10 metros el nitrógeno es tóxico. Es totalmente tóxico. Entonces lo que pasa es 00:12:59
cuando nos sumergimos, el nitrógeno tiene un efecto placentero. Tan placentero que nos 00:13:05
puede llegar a que cuando estemos mojados, quitamos el tubo y pensamos que vamos a respirar. 00:13:12
Y es igual. Esto ha llevado a muerte muchas personas. Por eso es que siempre la emoción 00:13:16
se tiene que hacer en compañía de otra persona como mínimo. ¿Qué pasa si no podemos hacer 00:13:23
estas paradas sucesivas con calma, que tenemos que invertirnos en esta parada. 00:13:30
¿Qué haréis vosotros si de repente tenéis que volver a convertir esas burbujas que se han expandido en pequeñas? 00:13:35
¿Os os ocurre algo? Pues para eso tenemos este aparato. 00:13:42
Este aparato simula las condiciones del fondo oceánico y vuelve a comprimir las burbujas. 00:13:49
las burbujas, para que se puedan mover y sobrevivir la sangre y sean expulsadas por la ventilación. 00:14:01
Bueno, por último que nos encontramos es que cuando nos metimos en el agua necesitamos 00:14:08
ver que hay en nuestro entorno para poder realizar nuestras funciones, o un animal puede 00:14:15
llevarla a cabo. Para ello también influye la alta densidad del agua que va a hacer que 00:14:22
Que el sonido se formara a mayor velocidad. Esto se ha influido por la presencia de termoclinas. Las termoclinas son el límite o el factor que delimita dos masas de agua de distintas densidades. 00:14:30
Menos densidad, más densidad. ¿Cómo se traduce? Que las olas sonoras, al pasar por el termotrino, van a tener un cambio de dirección y un cambio de velocidad, igualmente que con los rayos solares. 00:14:49
Después, hay poca visibilidad, ya que la visibilidad va disminuyendo según vamos a más profundidad. 00:15:03
Y esto se debe a las posiciones del sol principalmente 00:15:15
El sol cuando se encuentra al ángulo de incidencia de los rayos 00:15:21
Si se encuentra en el pleno mediodía 00:15:26
La luz va a incidir mejor sobre el agua y se va a ver mejor 00:15:29
Pero cuando estamos amaneciendo o al anochecer 00:15:33
Estos rayos van a incidir con un ángulo de incidencia distinto 00:15:36
Que va a hacer que se refleje y se reflace 00:15:42
teniendo menos visibilidad 00:15:44
Pues por lo que ha dicho 00:15:48
mi compañero 00:15:53
los mamíferos han desarrollado 00:15:54
un sistema de colocalización 00:15:56
que os sonará porque es el que utilizan 00:15:59
los oficialados 00:16:01
ellos emiten un sonido 00:16:02
que rebota en los objetos 00:16:04
y cuando llega a su cerebro 00:16:06
son capaces de crear 00:16:09
una imagen 00:16:11
para ello utilizan el espermacetín 00:16:11
que es un órgano, un cuerpo, el cerebro del círculo. 00:16:15
Aquí en esta imagen observamos como desde las fuesas nasales 00:16:23
sale el sonido que después será rebotado 00:16:27
y en el espermoceti será mejor recepcionado para hacer una imagen mejor de esto. 00:16:31
Bueno, los humanos también tenemos esto, 00:16:38
no tenemos espermoceti, no tenemos el cerebro en la cabeza, 00:16:41
por lo que hemos tenido que recurrir a otros métodos como son, principalmente hemos desechado el oído, 00:16:44
el oído de hoja al agua no sirve para nada, los huesos del cráneo son muy finos y el sonido puede llegar a cualquier lado del cerebro, 00:16:52
por lo que hemos desarrollado un sistema que son los signos. 00:17:00
Aquí tenemos una lengua de signos para poder intervenir dentro de la hoja al agua ya que por el oído nada. 00:17:06
Y visualmente hemos desarrollado unas gafas con unas lentes especiales que nos permiten ver mejor. 00:17:12
El problema que tiene la vista de bajo el agua es que si tu ángulo es de mayor de 180º la vista tiende a irse para abajo. 00:17:21
Se desenfoca totalmente. Con lo cual esta gafas tiene una lente que concentra y a la vez te tapa los laterales para ir viendo bien. 00:17:28
Y básicamente esas son las adaptaciones. 00:17:36
Como conclusión, ¿qué hacemos? Lo digo diciendo desde que empezamos la charla. Imitamos a los animales. 00:17:41
Tenemos que, por tecnología y tal, tenemos que imitar lo que la naturaleza ha notado a los seres vivos. 00:17:46
Entonces, eso. Simplemente hay que seguir estudiando cómo podemos salvar los riesgos que nos ha puesto la evolución. 00:17:55
Y ya está. Esa ha sido mi toque de hoy. 00:18:03
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Idioma/s:
es
Autor/es:
IES ALPAJÉS
Subido por:
Francisco J. M.
Licencia:
Reconocimiento - No comercial - Sin obra derivada
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Fecha:
25 de abril de 2011 - 10:55
Visibilidad:
Público
Enlace Relacionado:
fisiología, anatomía, patologías
Centro:
IES ALPAJÉS
Duración:
18′ 14″
Relación de aspecto:
4:3 Hasta 2009 fue el estándar utilizado en la televisión PAL; muchas pantallas de ordenador y televisores usan este estándar, erróneamente llamado cuadrado, cuando en la realidad es rectangular o wide.
Resolución:
320x240 píxeles
Tamaño:
127.06 MBytes

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