E11 Captura de Oxígeno

Tópico

La captura de oxígeno en los peces es el proceso mediante el cual el oxígeno pasa desde el agua hacia la sangre a través de las branquias, un proceso que determina la capacidad aeróbica máxima del pez y que sigue los mismos principios de la difusión que describe la Ley de Fick para cualquier gas disuelto.

Las branquias son intercambiadores biológicos de contraflujo: el agua que las atraviesa fluye en la dirección opuesta a la sangre que circula por los capilares branquiales, y esta disposición a contraflujo mantiene un gradiente de presión parcial de oxígeno favorable a lo largo de toda la longitud del capilar, en vez de que ese gradiente se agote apenas comienza el intercambio. Gracias a este mecanismo, el pez logra extraer hasta un ochenta por ciento del oxígeno disuelto en el agua que pasa por sus branquias.

Esa difusión de oxígeno a través de la membrana branquial es un proceso pasivo, que sigue la Ley de Fick: la tasa a la que el oxígeno se transfiere es proporcional a la diferencia de presión parcial de oxígeno entre el agua y la sangre, al área de la membrana branquial disponible para el intercambio, y a la capacidad de difusión propia de esa membrana.

Esa misma área de la membrana branquial no es fija: escala de forma alométrica con la masa corporal del pez y con las demandas de actividad de cada especie, de modo que los peces muy activos, como el atún, cuentan con áreas branquiales hasta diez veces mayores por unidad de masa corporal que los peces sedentarios.

Además del área branquial disponible para captar oxígeno, la cantidad de oxígeno que el agua puede disolver depende de su solubilidad, medida por el coeficiente de Bunsen, que disminuye a medida que aumenta la temperatura del agua; esto explica por qué las aguas cálidas resultan más limitantes para los peces con mayores exigencias aeróbicas, que dependen de que el agua traiga consigo suficiente oxígeno disuelto para empezar.

La cantidad total de oxígeno que el pez extrae del agua es el producto del caudal de agua que el pez hace pasar por sus branquias al ventilar y la diferencia de concentración de oxígeno entre el agua que entra y el agua que sale de esas branquias.

El comportamiento esperado es que el consumo máximo de oxígeno del pez escala con su masa corporal elevada a una potencia cercana a cero coma ochenta y ocho, y que la tasa de ventilación branquial aumenta de forma lineal junto con el consumo de oxígeno del pez, hasta que se alcanza un límite impuesto por la propia capacidad de difusión de la membrana branquial introducida al comienzo de este modelo: a partir de ese límite, seguir aumentando el caudal de agua que pasa por las branquias ya no logra aumentar la captación de oxígeno, porque el cuello de botella deja de estar en el agua disponible y pasa a estar en la propia membrana.

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