La física en el mar: Tiburones

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La física en el mar: Tiburones

Los tiburones han existido por mucho tiempo, los primeros que se conocen evolucionaron hace unos 400 millones de años (Oceana, 2017). Los tiburones son un conjunto de peces cartilaginosos, es decir, no tienen esqueleto óseo, también conocidos popularmente como jaquetones o escualos y científicamente como selaquimorfos o selacimorfos (Concepto, 2020). Se trata de un tipo de pez situado en la parte superior de su cadena trófica y desempeña la función básica de regular la población de otras especies que se hallan por debajo de él. Se conocen más de 465 especies diferentes. Un tiburón puede llegar a tener más de 20.000 dientes a lo largo de su vida después de los continuos cambios de dentadura que experimentan. (National Geographic, 2018).

Los tiburones son animales pertenecientes a una familia de peces que están formados por esqueletos de cartílago, un tejido bastante flexible y con menor peso que un hueso. Logran respirar a través de una serie de membranas que se ubican a ambos lados de su cuerpo y como cualquier otro pez respiran bajo el agua a través de sus agallas. Su piel es áspera, resistente y gruesa, características ideales para protegerse de otros animales. Pueden llegar a tener distintos tamaños según la especie con la que estemos tratando, el tiburón con la mayor longitud es el tiburón ballena con un máximo de 18 metros. Además, pueden percibir impulsos eléctricos lo que le facilita la caza (Pueblos, 2018).

A los tiburones podemos encontrarlos distribuidos por todos los océanos alrededor del mundo, La profundidad, temperatura y otros factores como la disponibilidad de alimento, definen su distribución. Los tiburones pueden adaptarse a una amplia gama de hábitats, pudiendo vivir en aguas poco profundas, en el fondo del océano o mar abierto, tendiendo a preferir zonas tropicales y templadas (Pueblos, 2018).

Los tiburones tienen diversos temas con los que se puede relacionar con la física, como por ejemplo lo son la velocidad a la que nadan, la fuerza con la que devoran a sus presas, las distancias que recorren, entre otros muchos temas que los relacionan, que estaremos viendo a lo largo del informe.

Sonido

Uno de los temas en los que podemos analizar a los tiburones es en relación con el sonido. Los tiburones tienen solo oído interno, un pequeño agujero que se asoma sobre la piel cerca de los ojos. En su interior tienen un revestimiento de células ciliadas que vibran ante las ondas sonoras y viajan al cerebro para interpretarse. Su oído interno es capaz de detectar no solo el sonido, sino también la aceleración y la gravedad. Un tiburón blanco siente atracción por sonidos pulsados de baja frecuencia y logran detectarlos hasta 250 metros de distancia. Puede oír desde una frecuencia de 10 Hz (infrasonidos) hasta los 800 Hz. Los blancos, como el resto de los tiburones, pueden sentir e identificar el origen de vibraciones con otro sentido llamado línea lateral. Son una serie de poros sensoriales que van a lo largo de sus costados, desde la cabeza hasta la cola, por los cuales detectan corrientes de agua, vibraciones y cambios de presión. El desplazamiento del agua crea una serie de ondulaciones de presión débil que los tiburones son capaces de descubrir a través de las células ciliadas receptoras que transportan estos estímulos al cerebro. (Simon, 2018)

Las líneas laterales comúnmente son visibles como tenues líneas que recorren cada lado desde las cercanías del opérculo (estructura que cubre las branquias) hasta la base de la cola. Algunas veces partes de este órgano son modificadas como electrorreceptores, los cuales son órganos que detectan impulsos eléctricos. La mayoría de las larvas y algunos adultos de anfibios también poseen este órgano. (contributors, 2019)

El sonido viaja bajo el agua cerca de cuatro veces más rápido que sobre la tierra, por lo que las bajas frecuencias se disipan más lento que las altas. Por tal razón, el sentido del oído es fundamental para los tiburones. Estos animales reaccionan ante las bajas frecuencias (oscilaciones pulsantes cerca de los 100 Hz), producidas por animales enfermos o heridos. Varias especies de tiburones pueden localizar con extrema precisión a sus presas a una distancia de varios cientos de metros. (Marchi, 2013)

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El tiburón y su órgano auditivo (órgano de línea lateral) (Stiftung, 2018)

Movimiento

La anatomía de los tiburones no les permite nadar hacia atrás y por conveniencia mantienen trayectorias rectas hacia el frente. Esto no quiere decir que los tiburones sean animales rígidos, al contrario, son muy flexibles y esa cualidad le permite alcanzar velocidades de hasta 56km/h. Los tiburones se mantienen nadando continuamente para evitar ahogarse.

“Las tasas medias de movimiento de los adultos fueron mayores que las registradas para los juveniles, permaneciendo en 0.80 m s -1 ± 0.28 durante el día y 0.76 m s -1 ± 0.10 durante la noche” (Hoyos, 2009) Permitiéndoles así tener periodos de aceleración y desaceleración durante distintos momentos del día incluyendo actividades especiales como por ejemplo cazar, buscar pareja, viajar entre otras actividades características de la especie. “Un tiburón blanco se mueve, normalmente, a una velocidad de unos 15 km por hora. Sin embargo, en 'carrera' puede llegar a moverse a los 56 km por hora.” (Jimenez, 2017)

Así que puede decirse que los tiburones emplean el MRU para desplazarse, " este tiburón se mueve muy lentamente en sus periodos de descanso, poco más de un kilómetro por hora, para conservar la energía y poder pasar largo tiempo sin comer." (OCEAN, 2018)

Los tiburones además de nadar en línea recta hacia el frente lo hacen verticalmente, es decir, en dirección a lo más profundo del mar. “se mantuvo a una profundidad promedio de 31 m durante los tres periodos de seguimiento.” (Hoyos, 2009).

Igualmente se sabe que “Los movimientos verticales de los adultos fueron alternados durante el día, probablemente para la búsqueda de presas demersales en zonas profundas y para capturar a los pinnípedos por emboscada tanto en zonas profundas como en superficie. Cuando se mueven grandes distancias, descienden a donde los gradientes magnéticos son más marcados, perceptibles y útiles para su orientación.” (Hoyos, 2009)

Analizando el salto de los tiburones podríamos relacionarlo con conceptos como caída libre y tiro vertical. Recordando el tema de tiro vertical, y asociándolo con el movimiento de los tiburones podemos relacionar los conceptos para comprender mejor el suceso.

Entendiendo que la aceleración a usar es el valor de la gravedad y suponiendo que el promedio de la altura que alcanza el tiburón blanco que sería entre dos a tres metros, considerando las dimensiones del animal es una altura bastante considerable. Fácilmente podríamos calcular la velocidad de su caída, así como la fuerza que tendría al impactar con el agua.

Los tiburones también pueden realizar saltos fuera del agua, este movimiento suele ser utilizado por los tiburones al cazar permitiéndoles alcanzar presas en la superficie. Estos saltos no son muy comunes, además, no todas las especies lo hacen.” los tiburones blancos, pueden ir desde 8 a 10 pies o dos y medio a tres metros. Sin embargo, se cree que los tiburones mako pueden saltar más alto.” (S, S.F.)

Cabe la importancia de destacar que los tiburones en distintas áreas usan este movimiento para demostrar su fuerza ante otros animales, también para depredar.

Mecánica

La mecánica también es un tema de la física que tiene relación con los tiburones, ya que la mecánica es la rama de la física encargada de estudiar el movimiento de los cuerpos, así como las fuerzas que lo producen. En el caso de los tiburones tenemos como movimientos el desplazamiento de un lugar a otro en línea recta, tiro vertical observado en el salto de algunos tiburones, y una aceleración dependiente de cada uno. La velocidad que puede llegar a adquirir este animal es todo gracias a su hidrodinámica, específicamente en su piel, esta le da la capacidad de tener una menor resistencia gracias a que sus dentículos, comparados con el acero, están acomodados de forma que apuntan a la cola del tiburón, reduciendo su fricción al fluir el agua alrededor de su cuerpo (Leite, 2013).

 Por otro lado, si hablamos de la fuerza, podemos encontrarla en su gran mordida, ya que el tiburón es uno de los animales acuáticos considerado con mayor fuerza en ella, aunque, a comparación del tamaño de su gran cabeza no muerden con la fuerza que muchos creemos. Lo peligroso de su mordida se debe más a su gran dentadura que contiene alrededor de 3,000 dientes acomodados en diversas hileras concéntricas (20 minutos, 2008). Se tiene registrado que el tiburón adulto llega a morder hasta con un 605 kilogramo de fuerza; dentro de todas las especies conocidas de tiburones, el tiburón con la mordida más fuerte registrada a día de hoy es la del tiburón toro con una fuerza de 612 kilogramos de fuerza, sin embargo, lo que alerta a los científicos es que su fuerza es mucho mayor a la que necesita para matar y comer a sus presas con respecto a su menor tamaño que el del gran tiburón blanco (BBC news, 2012).

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