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Modelo Conceptual
Descripción
Modelo A9 - Colapso Térmico
El modelo conceptual busca comprender los mecanismos que dan origen a un comportamiento, y describirlos de la forma más simple posible. Para eso, el comportamiento se segmenta en temas (grupos): cada uno identifica los objetos o variables que participan —tanto en su funcionamiento normal como en sus posibles anomalías o desviaciones— y describe, mediante verbos, la forma en que esos objetos interactúan entre sí. El resultado es lo que llamamos una red semántica: la estructura con la que representamos y comunicamos el modelo conceptual, antes de introducir ecuación alguna.
ID:3154
Estructura de los Grupos
Descripción
El primer paso consiste en analizar la descripción general del modelo e identificar los distintos aspectos que intervienen en el fenómeno y que deben ser representados. Cada uno de estos aspectos se organiza como un grupo, entendido como una unidad conceptual coherente que describe una parte específica del funcionamiento del modelo.
Cada grupo reúne los objetos o conceptos relevantes para ese aspecto y las relaciones o verbos que describen cómo interactúan, se modifican o dependen unos de otros. De esta manera, cada grupo constituye una parte de la red semántica del modelo, mientras que el conjunto de los grupos permite representar de forma estructurada su funcionamiento global.
La división en grupos facilita además separar mecanismos, condiciones, procesos y resultados que cumplen funciones diferentes dentro del modelo, manteniendo al mismo tiempo las relaciones que existen entre ellos. Los grupos no son, por tanto, componentes aislados: pueden compartir conceptos y establecer relaciones entre sí, formando conjuntamente una única representación semántica del fenómeno.
La imagen anterior ofrece una visión general de los distintos aspectos en que se ha estructurado el modelo. A continuación se presentan los grupos identificados, indicando para cada uno su título y una breve descripción del aspecto del modelo que representa.
Grupo 1: Grupo 1: Acoplamiento térmico agua–pez
¿Cómo sigue la temperatura corporal del pez a la temperatura del agua?
Grupo 2: Grupo 2: Inercia térmica e intercambio branquial
¿Qué controla la rapidez del equilibrio térmico?
Grupo 3: Grupo 3: Aclimatación celular y proteínas de choque térmico
¿Cuándo la defensa celular alcanza a responder al cambio térmico?
Grupo 4: Grupo 4: Escalamiento térmico del rendimiento fisiológico
¿Cómo altera la temperatura corporal las tasas biológicas y la coordinación?
Grupo 5: Grupo 5: Pérdida de equilibrio y límites críticos
¿Cómo progresa el estrés térmico hacia pérdida de equilibrio y límites letales?
Grupo 6: Grupo 6: Coma térmico y mortalidad
¿Cómo culmina una desviación térmica extrema en coma y muerte?
ID:1071
Grupo 1: Grupo 1: Acoplamiento térmico agua–pez
Descripción
¿Cómo sigue la temperatura corporal del pez a la temperatura del agua?
Pregunta clave: ¿Cómo sigue la temperatura corporal del pez a la temperatura del agua?
El equilibrio entre la temperatura corporal del pez y la temperatura del agua sigue el mismo principio que describe cómo cualquier cuerpo se enfría o se calienta hasta igualar la temperatura de su entorno: la diferencia entre ambas temperaturas se va cerrando con el tiempo, a una velocidad que depende de cuánta masa tiene el pez, de cuánto calor específico tiene su tejido, y de cuán eficiente es el intercambio de calor a través de sus branquias, que es la vía dominante de ese intercambio térmico, muy por encima de lo que ocurre a través de la piel. El pez es un ectotermo: su temperatura corporal iguala prácticamente la temperatura del agua que lo rodea, tanto porque el agua conduce el calor con mucha eficiencia como porque sus branquias están en contacto directo y constante con esa agua. La velocidad a la que la temperatura del agua puede cambiar sin que el pez colapse está limitada por la rapidez con la que el pez logra sintetizar proteínas de choque térmico, un mecanismo de defensa celular que se activa cuando la temperatura corporal se aparta de lo normal. Este comportamiento define, en cada especie, un rango letal delimitado por una temperatura crítica máxima y una temperatura crítica mínima, fuera del cual el pez no logra sobrevivir; dentro de ese mismo rango, unos pocos grados antes de alcanzar cualquiera de esos dos límites —entre dos y cinco grados, según la especie— el pez llega a la temperatura de pérdida del equilibrio, el punto en el que ya no logra mantener una postura normal en el agua, quedando así prácticamente indefenso justo antes de alcanzar el límite letal que resulta, en último término, de esa misma incapacidad del pez ectotermo para mantener su temperatura corporal independiente de la temperatura del agua descrita al comienzo de este modelo. El colapso térmico ocurre cuando la temperatura del agua cambia a una velocidad, o alcanza un valor, que supera la capacidad de aclimatación fisiológica del pez, produciendo disfunción de las proteínas enzimáticas, desestabilización de las membranas celulares y colapso del sistema nervioso.
ID:5156
Grupo 2: Grupo 2: Inercia térmica e intercambio branquial
Descripción
¿Qué controla la rapidez del equilibrio térmico?
Pregunta clave: ¿Qué controla la rapidez del equilibrio térmico?
El equilibrio entre la temperatura corporal del pez y la temperatura del agua sigue el mismo principio que describe cómo cualquier cuerpo se enfría o se calienta hasta igualar la temperatura de su entorno: la diferencia entre ambas temperaturas se va cerrando con el tiempo, a una velocidad que depende de cuánta masa tiene el pez, de cuánto calor específico tiene su tejido, y de cuán eficiente es el intercambio de calor a través de sus branquias, que es la vía dominante de ese intercambio térmico, muy por encima de lo que ocurre a través de la piel. Cuanto mayor es la masa del pez y su calor específico, más lento resulta ese ajuste de temperatura; cuanto más eficiente es el intercambio de calor branquial, más rápido se equilibra la temperatura corporal con la del agua. La velocidad a la que la temperatura del agua puede cambiar sin que el pez colapse está limitada por la rapidez con la que el pez logra sintetizar proteínas de choque térmico, un mecanismo de defensa celular que se activa cuando la temperatura corporal se aparta de lo normal. El colapso térmico ocurre cuando la temperatura del agua cambia a una velocidad, o alcanza un valor, que supera la capacidad de aclimatación fisiológica del pez, produciendo disfunción de las proteínas enzimáticas, desestabilización de las membranas celulares y colapso del sistema nervioso. Los efectos de ese choque térmico sobre el rendimiento locomotor del pez se explican porque la velocidad de sus procesos biológicos —la velocidad con que se contraen sus músculos, la velocidad con que sus nervios conducen señales, y su tasa metabólica general— escala directamente con su temperatura corporal: por cada diez grados de cambio en la temperatura, estos procesos suelen multiplicarse o dividirse por un factor de entre dos y tres.
ID:5157
Grupo 3: Grupo 3: Aclimatación celular y proteínas de choque térmico
Descripción
¿Cuándo la defensa celular alcanza a responder al cambio térmico?
Pregunta clave: ¿Cuándo la defensa celular alcanza a responder al cambio térmico?
El colapso térmico ocurre cuando la temperatura del agua cambia a una velocidad, o alcanza un valor, que supera la capacidad de aclimatación fisiológica del pez, produciendo disfunción de las proteínas enzimáticas, desestabilización de las membranas celulares y colapso del sistema nervioso. La velocidad a la que la temperatura del agua puede cambiar sin que el pez colapse está limitada por la rapidez con la que el pez logra sintetizar proteínas de choque térmico, un mecanismo de defensa celular que se activa cuando la temperatura corporal se aparta de lo normal. Esa síntesis de proteínas de choque térmico responde con una cinética simple, de primer orden, que tarda entre minutos y horas en desplegarse por completo; si la temperatura del agua cambia más rápido de lo que esa síntesis logra desplegarse, la defensa celular llega tarde y el choque térmico se instala en el pez antes de que pueda protegerse. Los efectos de ese choque térmico sobre el rendimiento locomotor del pez se explican porque la velocidad de sus procesos biológicos —la velocidad con que se contraen sus músculos, la velocidad con que sus nervios conducen señales, y su tasa metabólica general— escala directamente con su temperatura corporal: por cada diez grados de cambio en la temperatura, estos procesos suelen multiplicarse o dividirse por un factor de entre dos y tres. El equilibrio entre la temperatura corporal del pez y la temperatura del agua sigue el mismo principio que describe cómo cualquier cuerpo se enfría o se calienta hasta igualar la temperatura de su entorno: la diferencia entre ambas temperaturas se va cerrando con el tiempo, a una velocidad que depende de cuánta masa tiene el pez, de cuánto calor específico tiene su tejido, y de cuán eficiente es el intercambio de calor a través de sus branquias, que es la vía dominante de ese intercambio térmico, muy por encima de lo que ocurre a través de la piel.
ID:5158
Grupo 4: Grupo 4: Escalamiento térmico del rendimiento fisiológico
Descripción
¿Cómo altera la temperatura corporal las tasas biológicas y la coordinación?
Pregunta clave: ¿Cómo altera la temperatura corporal las tasas biológicas y la coordinación?
Así, una caída brusca de diez grados en la temperatura reduce la velocidad de conducción nerviosa del pez a la mitad, y esa reducción se traduce directamente en pérdida de coordinación motora. Los efectos de ese choque térmico sobre el rendimiento locomotor del pez se explican porque la velocidad de sus procesos biológicos —la velocidad con que se contraen sus músculos, la velocidad con que sus nervios conducen señales, y su tasa metabólica general— escala directamente con su temperatura corporal: por cada diez grados de cambio en la temperatura, estos procesos suelen multiplicarse o dividirse por un factor de entre dos y tres. Si la temperatura del agua cae más de entre quince y veinte grados por debajo de la temperatura a la que el pez estaba aclimatado, el choque térmico ya no se limita a una pérdida de coordinación motora, sino que produce coma térmico y finalmente la muerte del pez. El equilibrio entre la temperatura corporal del pez y la temperatura del agua sigue el mismo principio que describe cómo cualquier cuerpo se enfría o se calienta hasta igualar la temperatura de su entorno: la diferencia entre ambas temperaturas se va cerrando con el tiempo, a una velocidad que depende de cuánta masa tiene el pez, de cuánto calor específico tiene su tejido, y de cuán eficiente es el intercambio de calor a través de sus branquias, que es la vía dominante de ese intercambio térmico, muy por encima de lo que ocurre a través de la piel. La velocidad a la que la temperatura del agua puede cambiar sin que el pez colapse está limitada por la rapidez con la que el pez logra sintetizar proteínas de choque térmico, un mecanismo de defensa celular que se activa cuando la temperatura corporal se aparta de lo normal.
ID:5159
Grupo 5: Grupo 5: Pérdida de equilibrio y límites críticos
Descripción
¿Cómo progresa el estrés térmico hacia pérdida de equilibrio y límites letales?
Pregunta clave: ¿Cómo progresa el estrés térmico hacia pérdida de equilibrio y límites letales?
Este comportamiento define, en cada especie, un rango letal delimitado por una temperatura crítica máxima y una temperatura crítica mínima, fuera del cual el pez no logra sobrevivir; dentro de ese mismo rango, unos pocos grados antes de alcanzar cualquiera de esos dos límites —entre dos y cinco grados, según la especie— el pez llega a la temperatura de pérdida del equilibrio, el punto en el que ya no logra mantener una postura normal en el agua, quedando así prácticamente indefenso justo antes de alcanzar el límite letal que resulta, en último término, de esa misma incapacidad del pez ectotermo para mantener su temperatura corporal independiente de la temperatura del agua descrita al comienzo de este modelo. El equilibrio entre la temperatura corporal del pez y la temperatura del agua sigue el mismo principio que describe cómo cualquier cuerpo se enfría o se calienta hasta igualar la temperatura de su entorno: la diferencia entre ambas temperaturas se va cerrando con el tiempo, a una velocidad que depende de cuánta masa tiene el pez, de cuánto calor específico tiene su tejido, y de cuán eficiente es el intercambio de calor a través de sus branquias, que es la vía dominante de ese intercambio térmico, muy por encima de lo que ocurre a través de la piel. Si la temperatura del agua cae más de entre quince y veinte grados por debajo de la temperatura a la que el pez estaba aclimatado, el choque térmico ya no se limita a una pérdida de coordinación motora, sino que produce coma térmico y finalmente la muerte del pez. Esa síntesis de proteínas de choque térmico responde con una cinética simple, de primer orden, que tarda entre minutos y horas en desplegarse por completo; si la temperatura del agua cambia más rápido de lo que esa síntesis logra desplegarse, la defensa celular llega tarde y el choque térmico se instala en el pez antes de que pueda protegerse. Así, una caída brusca de diez grados en la temperatura reduce la velocidad de conducción nerviosa del pez a la mitad, y esa reducción se traduce directamente en pérdida de coordinación motora.
ID:5160
Grupo 6: Grupo 6: Coma térmico y mortalidad
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¿Cómo culmina una desviación térmica extrema en coma y muerte?
Pregunta clave: ¿Cómo culmina una desviación térmica extrema en coma y muerte?
Si la temperatura del agua cae más de entre quince y veinte grados por debajo de la temperatura a la que el pez estaba aclimatado, el choque térmico ya no se limita a una pérdida de coordinación motora, sino que produce coma térmico y finalmente la muerte del pez.
ID:5161