A1 Ineficiencia de Nado

Tópico

El sistema propulsivo del pez es el protagonista de este modelo: su función es generar el empuje necesario para vencer el arrastre que el agua opone al cuerpo en movimiento, y hacerlo a un costo metabólico normal. La ineficiencia de nado aparece cuando el sistema propulsivo pierde esa capacidad, ya sea porque las estructuras propulsoras están dañadas, porque una lesión o deformidad altera la geometría del cuerpo, o porque el régimen de flujo alrededor del cuerpo se vuelve turbulento antes de lo esperado. Cualquiera de estos tres orígenes produce el mismo resultado físico: un exceso de arrastre que el pez debe vencer por encima del que enfrentaría un individuo sano a la misma velocidad, y que más adelante se traduce en un mayor costo de transporte y en una menor velocidad crítica de nado sostenida.

Las lesiones y deformidades que alteran la geometría del cuerpo actúan sobre el primero de los dos mecanismos que generan ese exceso de arrastre. Una geometría corporal alterada crea zonas de separación del flujo, es decir, regiones donde el agua deja de seguir el contorno del cuerpo y se desprende de la superficie, y genera además regiones de presión de estancamiento anómalas, donde el agua se frena y presiona el cuerpo de forma anormal. Estas dos alteraciones elevan el coeficiente de arrastre de presión: cuanto más marcada es la separación del flujo y más extensas las zonas de presión de estancamiento anómala, mayor es este coeficiente y mayor la porción del exceso de arrastre que aporta la geometría dañada.

El segundo mecanismo que alimenta el exceso de arrastre nace en la superficie del cuerpo, no en su forma general. Las perturbaciones o daños en la superficie del cuerpo inducen una turbulencia excesiva en la capa de agua que roza directamente al pez, la capa límite. En un cuerpo intacto, esta capa límite se mantiene laminar hasta que el flujo alcanza una velocidad relativa alta; en un cuerpo con la superficie dañada, en cambio, la transición de un régimen laminar a uno turbulento se dispara a un umbral de velocidad mucho más bajo que en el cuerpo sano. Esa transición prematura eleva el coeficiente de fricción de la capa límite, de modo que, igual que la geometría alterada del párrafo anterior, los daños superficiales terminan sumando su propia porción al exceso de arrastre total que el pez debe vencer.

Ese exceso de arrastre, sea que provenga de la geometría alterada, de la fricción de la capa límite dañada, o de ambas a la vez, se comporta como un término que se suma directamente al arrastre normal del pez sano. Vencer ese exceso de arrastre exige al sistema propulsivo generar empuje adicional, y ese empuje adicional solo puede sostenerse con una potencia metabólica adicional: cuanto mayor es el exceso de arrastre acumulado por los dos mecanismos anteriores, mayor es la potencia metabólica extra que el pez debe destinar a superarlo, por encima del costo metabólico normal mencionado al principio.

Esta potencia metabólica adicional se refleja de manera medible en la velocidad crítica de nado, el indicador fisiológico estándar de la capacidad aeróbica locomotora del pez, que se obtiene con el protocolo de Brett: el pez nada dentro de un canal de corriente a velocidades que se incrementan por etapas hasta que llega al agotamiento. En un pez con exceso de arrastre, la velocidad crítica de nado disminuye respecto de la que alcanzaría un individuo sano, y al mismo tiempo la pendiente de la curva que relaciona el consumo de oxígeno con la velocidad de nado se eleva, porque cada unidad de distancia recorrida cuesta más energía. El costo de transporte introducido en el primer párrafo crece en la misma dirección: de modo aproximado, un exceso de arrastre cercano a un veinte por ciento por encima del valor sano produce una caída equivalente en la velocidad crítica de nado y un aumento de entre un veinticinco y un cuarenta por ciento en el costo de transporte medido a una velocidad submáxima.

Estos dos cambios medibles en el sistema propulsivo del pez —una velocidad crítica de nado más baja y un costo de transporte más alto— tienen consecuencias directas sobre la vida del animal. Un pez cuyo sistema propulsivo ya no sostiene la velocidad crítica de nado que necesitaría en condiciones sanas ve comprometido su éxito de migración, porque no logra mantener el ritmo de desplazamiento que exigen las rutas migratorias, y ve reducida su capacidad de evasión de depredadores, porque el mismo exceso de arrastre que eleva su costo de transporte le impide alcanzar o sostener las velocidades de escape que un individuo sano sí puede alcanzar. Así, la ineficiencia que nace en el sistema propulsivo del pez —por lesión, por deformidad o por turbulencia prematura— termina expresándose como una desventaja ecológica concreta para ese mismo pez.

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