martes, 20 de diciembre de 2016

Los animales y la falta de oxígeno durante el buceo



El buceo es una práctica extendida en la gran mayoría de los animales, quienes lo usan en su mayoría para la caza de peces y alimentación, aunque otros lo utilizan a modo de escape e incluso a modo de recreo, como nosotros los humanos. Aunque existe una clara diferencia entre nosotros y el resto de animales, y es que nosotros no estamos adaptados a dicho proceso.

Animales, buceo y biologia

Es por esta razón por la que nosotros necesitamos de una serie de aparatos y técnicas a tener en cuenta a la hora de sumergirnos bajo el agua.

- Limitaciones en la disponibilidad de oxígeno


+ Fisiología de la inmersión. El buceo humano


El buceo y la apnea se rigen por la Ley de Boyle, que dice que la presión y el volumen son inversamente proporcionales (P·V=n·R·T). Los problemas derivados de esta ley constituyen el problema más frecuente del buceo humano, dándose el problema de la sobrepresión pulmonar. Este problema se pretende evitar mediante la maniobra del escape libre, que consiste en expirar constantemente expulsando el aire a medida que se disminuye rápidamente la presión para evitar que los pulmones se hinchen demasiado y se rompa el tejido.

Esto se debe a que, como los pulmones son bolsas con paredes no rígidas, al bajar la profundidad aumenta la presión que se ejerce sobre nosotros, por lo que debemos respirar aire a la misma presión para que mantengan su volumen normal.

Por otro lado tenemos la Ley de Henry, que nos dice que la cantidad de gas que se disuelve en un líquido es proporcional a la presión parcial de dicho gas. El coeficiente de solubilidad (K) es el volumen de dicho gas que se disuelve en 1L de agua a 1 atm de presión y a 15º C de temperatura.

La K del oxígeno es de 34,1 ml/L, mientras que la del CO2 es de 1019 ml/L. De esta forma, a presión elevada se disuelven más gases en la sangre, lo que origina un problema denominado toxicidad de los gases a alta presión. A una presión de oxígeno de 1,7 atm se puede dar un accidente neurológico o pseudoepilepsia debido a un envenenamiento por oxígeno.

El oxígeno que no se asocia a la hemoglobina no tiene saturación, y puede aumentar de forma lineal hasta alcanzar valores de presiones parciales superiores a 1520 mmHg, a partir del cual se dan los problemas antes mencionados.

Como solución se propone que, en las mezclas que se respiran, se disminuya la concentración de oxígeno para evitar que al aumentar la presión no aumente demasiado su presión parcial.

Otro gas muy importante en la solución del aire es la del nitrógeno, el cual produce una embriaguez conocida como la borrachera de las profundidades a partir de 3,15 atm y aproximadamente 30 minutos. Por esta razón, para evitarlo se sustituye el nitrógeno por un gas inerte como el helio si se va a estar bajo agua más de ese tiempo.

Otros problemas son las embolias (burbujas en los líquidos corporales y articulaciones) al emerger, lo que se conoce generalmente aeroembolismo. Esto se debe a que, como hemos mencionado anteriormente, los gases se disuelven mejor en la sangre a mayores presiones, por lo que si disminuimos rápidamente la presión ese gas deja de estar disuelto, formando burbujas en los líquidos corporales.

Esto se evita haciendo paradas de descompresión según diferentes tablas. En este caso de accidente se debe usar una descompresión en una cámara hiperbárica, recuperando la presión alta y disminuyéndola poco a poco a medida que desaparecen las burbujas de la sangre.


+ Buceo en animales


Los animales, por otra parte, no sufren las complicaciones de los humanos. Esto se debe a que, normalmente, no respiran durante el buceo y además expulsan todo el aire de los pulmones antes de sumergirse.

Entre estos animales apneistas encontramos las aves y los mamíferos, aunque también encontramos algunos reptiles.

Lo normal es que la gran mayoría de las veces que los animales se sumergen sean durante poco tiempo, de 0 a 5 metros, pero en ocasiones pueden durar más de una hora. De igual manera, en la gran mayoría de las inmersiones la profundidad no aumenta más de 50 o 100 metros, aunque en ocasiones pueden llegar hasta los 600 metros dependiendo de la ocasión.

Circunstancialmente se puede dar un buceo de larga duración y de mucha profundidad, algo que lleva consigo un alto cambio metabólico.

Delfines y buceo

- Incremento de los sistemas de aprovechamiento de oxígeno


Los animales buceadores espiran antes de la inmersión, con lo que no tienen problemas de escape libre, aeroembolismo ni toxicidad de gases. Esta alta resistencia a la apnea se debe a un incremento de los sistemas de aprovechamiento de oxígeno.

+ Mayor volumen sanguíneo


La cantidad de sangre de que poseen los animales adaptados a esta apnea suele ser mayor que en los humanos, incluso si lo relativizamos al peso del animal, aunque se encuentra una diferencia notable en la cantidad de aire en los pulmones.

Esto se debe, principalmente, a que se reserva el triple de oxígeno en la sangre que en los humanos, aunque los pulmones contengan menos aire.

+ Mayor hematocrito


Además de tener más sangre que nosotros, estos animales buceadores por regla general tienen un mayor hematocrito. Esto quiere decir que la cantidad de glóbulos rojos en sangre de los animales que bucean es mucho mayor, lo que nos indica que pueden almacenar más oxígeno en su sangre, que es más espesa.

El hematocrito humano ronda el 35 – 45%, mientras que en los animales marinos puede llegar hasta casi el 60% de la sangre. Este hematocrito es variable, lo que nos indica que esos glóbulos rojos cargados de hemoglobina pueden almacenarse en el bazo, y que se utilizan cuando se dan las condiciones de apnea o buceo.

En el estado de descanso, el bazo posee un volumen de sangre almacenada de 24L, mientras que durante el buceo ese bazo se vacía y manda al aparato circulatorio gran parte de su volumen, concretamente unos 20L casi completamente de glóbulos rojos.

+ Mayor cantidad de mioglobina


Esta mioglobina posee una mayor afinidad por el oxígeno, lo que implica que el músculo no coge el oxígeno asociada a esta proteína hasta que la cantidad de oxígeno en sangre es baja, ya que hasta entonces permanece unida.

En los animales que bucean la cantidad de mioglobina en sangre es mucho mayor que en los humanos, lo que nos indica que pueden retener mayor cantidad de oxígeno a modo de reserva unido a esta proteína.

No solamente hay más cantidad de oxígeno reservado, sino que éste se utiliza de diferente manera.

+ Incremento en la capacidad de extracción de la hemoglobina


La hemoglobina de estos animales no solo transporta más cantidad de oxígeno, sino que además poseen una mayor capacidad de extracción de oxígeno de la hemoglobina, lo que permite obtener más oxígeno de las moléculas de hemoglobina que circulan en sangre.

Además, estos animales pueden presentar presiones venosas más bajas que los animales que no bucean, en los cuales se puede dar la necrosis de algunos órganos o tejidos.

+ Disminución de la velocidad de utilización de oxígeno


En los animales que bucean se da además una bradicardia o disminución del número de latidos del corazón por minuto, lo que se traduce en una disminución de la velocidad del uso de este oxígeno que circula por el corazón. En algunos casos extremos se han observado animales donde la frecuencia cardíaca disminuye casi 10 veces.

Este efecto no se da únicamente en estos animales, sino que se da en la gran mayoría de los animales tanto terrestres como acuáticos, aunque quizás no de forma tan brusca.

También se da una redistribución del flujo sanguíneo en los principales órganos del cuerpo cuando el animal entra en inmersión. Esta redistribución permite mantener la presión sanguínea en los vasos, aunque la frecuencia cardíaca disminuya. Esto es porque la sangre se dirige únicamente a aquellos lugares en los que es realmente necesaria.

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Artículo redactado por Pablo Rodríguez Ortíz, estudiante de Biología en la Universidad de Málaga.