El documento describe un estudio sobre cómo las palomas regulan su temperatura corporal a través del enfriamiento por evaporación y la alcalosis respiratoria cuando están expuestas a altas temperaturas ambientales. Los investigadores encontraron que las palomas pueden tolerar temperaturas ambientales de más de 50°C manteniendo su temperatura corporal en 43°C a través de la evaporación de agua. A temperaturas menores de 40°C, aumentan la evaporación a través de una respiración profunda sin cambios en la frecuencia respiratoria o niveles de CO2
1. El enfriamiento por
evaporación y alcalosis
respiratoria en la paloma
OPERACIONES UNITARIAS II
DARLENE ALEXA JASHIMOTO MORÁN
31 DE AGOSTO DEL 2016
2. Nombre del artículo: El enfriamiento por evaporación y
alcalosis respiratoria en la paloma.
Autores: William A. Calder Jr. y Knut Schmidt-Nielsen
Procedencia: Departamento de Zoología, Universidad Duke
Nombre de la Revista: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of
America
Volumen: 55
Número: 4
Año: 1966
Páginas: 750–756.
5. Algunas aves pueden soportar la exposición a altas temperaturas altas en el aire y
permitir que su temperatura corporal se eleve a un nivel letal mediante el aumento de
la evaporación del agua. Esto se consigue mediante un aumento de la ventilación
respiratoria.
Lo más notable en las aves es un cambio en la frecuencia respiratoria que puede
aumentar más de 20 veces. Un aumento de esta magnitud tiene consecuencias
considerables en el intercambio de gases en los pulmones.
6. En particular, puede esperarse que la eliminación de dióxido de carbono aumente y a
menos que esta pérdida de alguna manera se pueda evitar, el resultado sería una
alcalosis grave.
El sistema respiratorio de las aves difiere del de los mamíferos ya que los pulmones se
comunican con grandes sacos de aire membranosos, donde el aire llega a ellos a través
de numerosos parabronquios. Esto podría permitir que el aire pase hacia y desde los
sacos de aire sin pasar a las superficies de intercambio de gases del pulmón.
7. Por lo tanto, la ventilación respiratoria podría aumentar sin causar alcalosis
debido a la eliminación de CO2 de los pulmones. Hemos abordado este
problema mediante el estudio del equilibrio ácido-base de la sangre, y se
encontró que durante la regulación del calor, las palomas sufren una alcalosis
grave debido a la pérdida excesiva de CO2.
9. Animales:
Palomas domésticas adultas
(Columba livia) que pesaban entre
270 a 425 gramos. Se mantuvieron
y alimentaron en aviarios externos,
pero se mantuvieron en el interior
a temperatura ambiente normal
durante una semana antes a
cualquier experimento.
10. Temperaturas corporales tienen una precisión de ± 0.2°C y se registraron con
termopares unidos a un potenciómetro. Las temperaturas del aire por encima de
50°C se midieron con un termómetro de mercurio. Todos los experimentos se
llevaron a cabo en una habitación de temperatura controlada (± 1°C) y a una
humedad relativa de menos del 20%.
11. La evaporación y el consumo de oxígeno se determinaron de forma simultánea en
un sistema abierto. La cámara de la respiración era una lata sellada de 5 galones,
ventilada de 2.4-3.00 litros/min de aire seco que habían pasado por una columna de
sulfato de calcio. El consumo de oxígeno se midió con un analizador de oxígeno
paramagnético.
A temperatura ambiente, la frecuencia respiratoria era suficientemente baja para
ser contados directamente. A alta temperatura se midió la frecuencia con un
tacómetro estroboscópico.
12. Las muestras de sangre fueron extraídas de un tubo de polietileno colocado en la
arteria cubital y llena de solución salina heparinizada. La cantidad total de sangre
tomadas durante cualquier experimento fue de menos de 10% del volumen de
sangre estimado.
La presión parcial de CO2 (PCO2), y el pH se midieron de acuerdo con el método de
Astrup, en este método dos alícuotas de la muestra de sangre se equilibran con
mezclas de gases a dos concentraciones de CO2 diferentes y se mide el pH de cada
alícuota.
14. La tolerancia a la temperatura alta en el aire
Las palomas toleraban las temperaturas del aire de 50°C durante varias horas. La
temperatura corporal inicialmente se elevaba un poco y después se estabilizaba.
En todas las temperaturas del aire por encima de 41.8°C, las aves mantuvieron su
cuerpo por debajo de la temperatura del aire, y en las más altas temperaturas la
temperatura corporal media era de 43.1 ± 0.7°C.
De esto se desprende que el 43.1°C es la media registrada para las palomas en la
regulación de 51°C, muy por debajo de los niveles letales.
15. Bajas temperaturas en el aire
El calor metabólico se disipa en parte por evaporación, pero principalmente por
conducción y radiación. En el punto donde la temperatura del cuerpo es igual a la
temperatura del aire, no hay flujo de calor entre el medio ambiente y el cuerpo,
excepto por evaporación que debe ser igual al calor producido por el
metabolismo.
En otras palabras, en este punto 100% del calor metabólico producido se pierde
por evaporación.
16. La frecuencia respiratoria y la PCO2 cambia en la sangre durante el
jadeo. Las Palomas expuestas a altas temperaturas jadeaban a tasas
de más de 20 veces la tasa de respiración a temperaturas moderadas.
El ritmo respiratorio medio en 23-40°C era 29±3 / min, mientras que a
50°C fue de 650 ± 60. La transición de la respiración regular a jadear
no es gradual; al igual que los perros.
17. En los mamíferos, la hiperventilación causa la pérdida de CO2 de la
sangre y alcalosis. Contrariamente a la suposición de que un
aumento del volumen respiratorio de las aves no tiene por qué
implicar el intercambio de gases en el pulmón, nuestras mediciones
de PCO2 en la sangre, y el pH durante el jadeo de las palomas
indican una considerable participación.
18. La evaporación (línea discontinua) y la temperatura corporal (línea continua) de palomas a
diversas temperaturas de aire.
La evaporación: círculos abiertos por encima 50°C representan valores estimados a partir de la
pérdida de peso. La cruz marcada B indica que el 100% del calor metabólico se disipa por
evaporación. Temperatura: cada punto es la media de 30 min para un pájaro. La cruz marcada A es
donde la temperatura del cuerpo (TB) es igual a la temperatura del aire (TA).
Temperaturacorporal
Temperatura del aire
%Calormetabólico
19. Curvas de equilibrio y pH de la sangre y la PCO2
evaluadas durante no jadeo, (curva I), durante
el jadeo (curva II), e inmediatamente después
del cese del jadeo (curva III).
21. La fracción del flujo total de aire que pasa sobre las superficies de intercambio
pulmonar de gases se puede estimar a partir del volumen respiratorio mínimo y
de la ventilación pulmonar estimada. Esta fracción parece disminuir a medida
que el volumen respiratorio aumenta con la temperatura. La disminución sugiere
una regulación que es compatible con el mecanismo de la contracción de los
músculos lisos parabronquial.
22. Implicaciones para volúmenes
respiratorios
Si suponemos que toda la evaporación se lleva a cabo en el tracto respiratorio, y
que el aire expirado está saturado con vapor de agua a la temperatura corporal,
se obtiene un volumen minuto respiratorio mínimo de 203 ml/min a 31°C y 1360
ml/min a 45°C. Si el aire espirado es incompletamente saturado o está a una
temperatura más baja que el cuerpo, los volúmenes respiratorios estimados
serían mayores.
23. Por otro lado, si una parte de la evaporación se lleva a
cabo de la piel, los volúmenes respiratorios reales serían
menores de lo esperado.
La frecuencia respiratoria no cambió significativamente
a medida que la temperatura del aire se elevó de 30 a
40°C, pero la evaporación y, por tanto, el volumen
corriente estimado aumentó de 7.0 a 26.8 ml.
25. Las palomas pueden tolerar la exposición a temperaturas del aire por encima de 50
°C mientras se mantiene la temperatura corporal a 43°C. Esto se logra por
evaporación de agua en una cantidad que debe corresponder a la suma de la
producción de calor metabólico y calor ganado desde el medio ambiente.
A temperaturas de hasta 40°C, el aumento de la evaporación parece ser debido a
una respiración profunda, mientras que la frecuencia respiratoria se mantiene sin
cambios aproximadamente 30 min.
26. No hay ningún cambio simultáneo en la PCO2, de la sangre, lo que sugiere que el
aumento de volumen respiratorio se consigue mediante los sacos de aire
solamente, sin aumento en el paso de aire sobre las superficies de intercambio
de gases del pulmón. A temperaturas superiores a 45°C la frecuencia respiratoria
se incrementa a aproximadamente 650 ciclos/min, y a pesar de una reducción en
el volumen estimado, hay una pérdida de CO2 y considerable alcalosis.
