Estrategias invernales

 

post1

Reserva Natural de Grollegrund, Suecia (foto del autor M.Quirós)

El invierno que no hemos tenido al menos en el sur de Europa es real. El cambio climático rompe los ciclos que llevan millones de años proporcionando la previsión dinámica a las estaciones. Estos últimos meses han ocurrido riadas, sequías y olas en el litoral norte peninsular de mas de 9 m ocasionando numerosas catástrofes incluyendo la perdida de vidas humanas. A la espera de los últimos registros, es mas que probable que febrero del 2016 sea el mas caluroso y seco de las últimas décadas. A pesar de la ausencia del invierno, hoy homenajeo a las estrategias naturales relativas al mantenimiento del calor (energía) en las duras condiciones externas.

Ya sea en nuestros hogares o en donde trabajamos, el mantenimiento del frío fuera de nuestros espacios es algo que se agradece. Los organismos salvajes, al caer las temperaturas por debajo de cero, mantener el calor puede llegar a ser una cuestión de vida o muerte. En todo el planeta el mantenimiento óptimo de esta temperatura en los edificios no es solo ya una cuestión económica sino también de salud planetaria. El 52% de los humanos vivimos en ciudades y llegaremos al 70% en las próximas décadas. Desde las urbes lideramos las emisiones de gases efecto invernadero (GEI) a la par que una demanda enorme de combustibles fósiles. ¿Qué podemos aprender de la naturaleza para mantenernos calientes de manera más eficiente? El coste energético en la Naturaleza es elevado también pero plantas y animales diseñan multitud de estrategias para regular la temperatura y mantenerse calientes gracias a la piel o las plumas, a estructuras vasculares, la orientación del grupo y muchas otras más. La emulación de estas estrategias en los diseños humanos podría ayudar a encontrar nuevas maneras de mantener calientes y confortables nuestros espacios mientras también conservamos energía sin calentar el planeta. Veamos 3 de estas estrategias.

 

Captura de pantalla 2016-02-18 a la(s) 13.48.35

Esquema de la ocupación, demanda de recursos, emisión de gases EI y consumo energético de las ciudades hoy (M.Quirós)

El murciélago cola de ratón (Tadarida brasiliensis) alterna condiciones de temperaturas extremas mientras permanece en cuevas o volando a grandes alturas para alimentarse. Si tienes apenas 15 g de peso esto supone un problema. El uso de cámaras infrarrojas térmicas, permitió la identificación de puntos calientes a lo largo de los flancos de su cuerpo ausentes por ejemplo en otras especies como Myotis velifer de hábitos diferentes La hipótesis se basa en posibles adaptaciones para la migración, particularmente en la vascularización que gracias a lo observado por transiluminación de las arterias y las venas perpendiculares al cuerpo en la región proximal alar. Estos “radiadores” ayudan a mantener el equilibrio de calor gracias a la ventana térmica con sangre caliente que disipa energía mientras vuelan en condiciones de calor, pero pudiendo desviar el circuito venoso a a cierta distancia durante el vuelo en el aire más frío a gran altura. Analizando el fluido térmico vascular en otras 122 especies de 15 familias de quirópteros aparecieron sólo en especies de la familia aquí descrita. Las potenciales ideas de aplicación podrían ser en la creación de “puntos calientes vascularizados” en edificios, ordenadores, ropa, sacos de dormir, etc. Brillante para tan minúsculo organismo.

bats1

Tadarida brasiliensis; vascularización e imágenes de infrarojo de los “radiadores” y la Tª alcanzada (autor: Jonathan Reichard).

Captura de pantalla 2016-02-22 a la(s) 18.24.29

Transferencia gradual de temperatura del quiróptero según eleva su vuelo.

El multivariado tamaño y forma del pico de las aves no para de sorprendernos. Ya vimos su influencia en el diseño de los trenes de alta velocidad (post enero 2014) o en la protección con los carpinteros (post dic 2013) pero hay mas. Mucho mas. Ya sabemos a través de un estudio, que los picos más grandes tienden a ser encontrados en ambientes calurosos, mientras que las aves en hábitats más fríos han evolucionado picos más pequeños. La investigación además valida una teoría ecológica de 133 años de edad, llamada regla de Allen, que predice que los apéndices endotérmicos de origen animal como las extremidades, orejas y colas son más pequeños en climas fríos con el fin de reducir al mínimo la pérdida de calor. Estudiadas mas de 200 aves de diversos hábitats y morfologías se vio de modo significativo una correlación entre la longitud del pico y la latitud y la temperatura ambiental. Las especies en climas más fríos mostraban tamaños significativamente más cortos. El tucán toco tiene la capacidad de regular la distribución del calor modificando el flujo de sangre, a modo de un radiador térmico transitorio. Los resultados indican que el pico del tucán es, en relación a su tamaño, una de las mayores ventanas térmicas en el reino animal, rivalizando con las orejas de elefante en su capacidad para irradiar el calor del cuerpo.

billsel tamaño del pico indica el hábitat : mas pequeño = + frio; mayor = + calor

Captura de pantalla 2016-02-15 a la(s) 13.54.12

video de 20 sg de termorregulación del tucán

Finalmente no podemos olvidar al gran maestro en la conservación de la energía, Ursus maritimus, el oso polar, el mayor de los depredadores terrestres con mas de 3 m. de longitud y 800 kilos (algunos ejemplares con 1 tonelada). Sus 37ºC corporales pueden soportar los -50ºC con lo que la retención de calor es vital. Para ello desarrolla numerosos diseños aunque hoy solo veremos el externo. El pelaje de los osos es muy denso, con pelos claros que no blancos con varias longitudes que dispersan la luz, creando un efecto albedo elevado. Cada tallo de pelo es por tanto libre de pigmentos y transparente con un núcleo hueco que dispersa y refleja la luz visible, al igual que sucede con el hielo o la nieve. Se les ven más blancos cuando están limpios y bajo un gran ángulo de la luz solar, especialmente justo después del período de muda (primavera-fin del verano). El color amarillo que a veces se observa procede de los aceites acumulados en su dieta de focas. El denso pelaje basal absorbe y trasmite la luz solar al cuerpo. La piel es oscura y bajo la primera capa otra de 12 cm de grosor absorbe los rayos del sol aumentando la temperatura corporal. Estos colosos permanecen invisibles a las frecuencias del infrarrojo pues están tan bien aislados que su superficie está a la misma temperatura que la nieve. Se detectan pues con luz UV.

polar_bear_sketch

características de la cubierta externa del oso polar (modificado de R.S.Publsh.)

Aunque no es del todo cierto: la emisividad del pelaje en el infrarrojo es también casi igual a la de la nieve por lo que podría ayudar a aislar a los osos mediante la reducción del calor que irradian. (Biomimicry Guild). Por supuesto su elevada ingesta de grasa ayuda en este multifuncional diseño. Algunas de estas características podrían aplicarse a aislamientos altamente eficaces para condiciones de frío extremo; ropa de camuflaje para evitar la detección por infrarrojos; material de ropa de ski y deportes extremos de nieve y supervivencia o para calentadores de agua solares más eficientes. Queda mucho aún para su emulación pero vamos avanzando en el conocimiento.

polarpost

pintura del autor(manuelquiros.com); microfotografía del corte transversal de un cabello de oso polar de 0,1 mm de diámetro; pelos de oso polar de 2,5-15 cm (fotos Bill May)

 

Advertisements

1 Comment

Filed under Eventos bioinspiradores

One response to “Estrategias invernales

  1. Carlos Sáez Comet

    Espectacular como siempre Manuel! Muchas gracias!

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s