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Modelo Matemático
Descripción
Modelo A7 - Estrés Hipercápnico
Una vez estructurada la red semántica, se busca asociar cada objeto a una variable que permita su formulación matemática. Las relaciones entre variables —expresadas en la red semántica como vectores y asociaciones entre objetos— se traducen en ecuaciones que describen el comportamiento. Estas ecuaciones se buscan, en la mayor medida posible, basadas en primeros principios, y no en algoritmos ajustados numéricamente solo para reproducir comportamientos medidos. El resultado es la red lógica del modelo: el conjunto de variables, con sus unidades y rangos, y las ecuaciones que las relacionan.
ID:3137
Modelo A7 --- Estrés Hipercápnico
Descripción
El dióxido de carbono disuelto en el agua es el protagonista de este
modelo. El estrés hipercápnico se produce cuando la concentración de
dióxido de carbono disuelto en el agua supera los niveles tolerables
para el pez, alterando el equilibrio ácido-base de su plasma sanguíneo y
la eficiencia con la que sus branquias captan oxígeno. Esa concentración
excesiva de dióxido de carbono disuelto aparece por vías distintas según
el contexto: en la acuicultura intensiva surge de la acumulación de
dióxido de carbono metabólico en sistemas de recirculación mal aireados,
mientras que en ambientes naturales aparece en fondos hipóxicos, en
aguas termales, o en escenarios de acidificación oceánica.
Ese dióxido de carbono disuelto en el agua establece un equilibrio
químico con el ácido carbónico, que a su vez se disocia liberando
bicarbonato e iones de hidrógeno; este equilibrio es precisamente lo que
determina el pH del agua, el cual depende tanto de cuánto dióxido de
carbono hay disuelto ---su presión parcial--- como de la alcalinidad
total del agua. La cantidad de dióxido de carbono que el agua logra
disolver a partir de esa presión parcial sigue el mismo principio
general que gobierna la disolución de cualquier gas en un líquido:
cuanto mayor es la presión parcial del dióxido de carbono en el
ambiente, mayor es la cantidad que queda disuelta en el agua, y más bajo
resulta el pH del agua.
Cuando ese dióxido de carbono disuelto entra a la sangre del pez a
través de las branquias, eleva la presión parcial de dióxido de carbono
en la sangre, y ese incremento desplaza hacia la derecha la curva que
describe cómo la hemoglobina se satura de oxígeno en función de la
presión parcial de oxígeno disponible; a este desplazamiento se le llama
efecto Bohr. La consecuencia directa de ese desplazamiento es que, a la
misma presión parcial de oxígeno, la hemoglobina retiene menos afinidad
por el oxígeno, y la saturación de oxígeno en la sangre arterial del pez
se reduce.
El efecto Bohr puede cuantificarse a través de la presión parcial de
oxígeno que la hemoglobina necesita para alcanzar la mitad de su
saturación máxima: ese valor aumenta a medida que el pH de la sangre
baja, en una proporción directa a esa caída de pH, de modo que cuanto
más ácida se vuelve la sangre, más presión parcial de oxígeno le hace
falta a la hemoglobina para saturarse a la mitad. En términos concretos,
un descenso de apenas una décima de unidad de pH ---que corresponde a
que la presión parcial de dióxido de carbono en el agua se duplique---
puede reducir la capacidad de transporte de oxígeno en la sangre entre
un diez y un veinticinco por ciento en los peces más sensibles.
Esta reducción de la capacidad de transporte de oxígeno tiene
consecuencias que se acumulan con el tiempo de exposición: la
hipercapnia crónica reduce la velocidad crítica de nado del pez, aumenta
el tiempo que necesita para recuperarse después de hacer ejercicio, y
altera su comportamiento de cardumen. En los casos más severos, ese
mismo exceso de dióxido de carbono que dio origen al modelo termina
produciendo acidosis respiratoria: una acidificación del plasma
sanguíneo que, si el pH cae por debajo de un umbral letal cercano a seis
y medio en muchas especies, resulta mortal para el pez.
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