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Modelo Conceptual
Descripción
Modelo D6 - Medición de Consumo de Oxígeno
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:3106
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: Principio metabólico y calorimetría indirecta
¿Cómo permite el consumo de oxígeno inferir el metabolismo energético?
Grupo 2: Grupo 2: Medición de oxígeno disuelto
¿Cómo se observa experimentalmente la concentración de oxígeno en el agua?
Grupo 3: Grupo 3: Respirometría cerrada y volumen efectivo
¿Cómo se obtiene el consumo a partir del descenso temporal de oxígeno en un volumen confinado?
Grupo 4: Grupo 4: Corrección por consumo de fondo
¿Cómo se aísla el consumo atribuible realmente al pez?
Grupo 5: Grupo 5: Túnel de nado y curva metabólica
¿Cómo depende el consumo de oxígeno de la velocidad de nado controlada?
Grupo 6: Grupo 6: Rendimiento locomotor y límites aeróbicos
¿Qué indicadores de desempeño se extraen de la curva metabólica?
Grupo 7: Grupo 7: Eficiencia de extracción branquial
¿Cómo se relaciona el consumo corregido con la ventilación branquial?
ID:1055
Grupo 1: Grupo 1: Principio metabólico y calorimetría indirecta
Descripción
¿Cómo permite el consumo de oxígeno inferir el metabolismo energético?
Pregunta clave: ¿Cómo permite el consumo de oxígeno inferir el metabolismo energético?
El consumo de oxígeno del pez es la magnitud que mide este método de referencia para cuantificar la tasa metabólica del pez, el costo energético de su nado y su capacidad aeróbica máxima. El principio físico detrás de esta medición es la calorimetría indirecta acuática: dado que la oxidación de los sustratos metabólicos del pez consume oxígeno en proporciones químicas conocidas, medir la tasa a la que el pez consume oxígeno permite inferir la tasa a la que produce calor metabólico, sin necesidad de medir ese calor de forma directa. En un respirómetro cerrado y estático, el pez consume el oxígeno disuelto en el volumen de agua confinado dentro del sistema, y la velocidad con la que desciende la concentración de oxígeno de esa agua a lo largo del tiempo es directamente proporcional al consumo de oxígeno del pez. Cuando se quiere medir el consumo de oxígeno del pez mientras nada a velocidades conocidas, se recurre a un respirómetro de túnel de nado, que obliga al pez a nadar a una velocidad controlada por la corriente de agua que genera el propio túnel; repitiendo esta medición a distintas velocidades se construye la curva que relaciona el consumo de oxígeno del pez con la velocidad de nado, y aplicando el protocolo de velocidades incrementales de Brett sobre esa misma curva se determina la velocidad crítica de nado del pez. A partir de ese consumo de oxígeno del pez, ya corregido, y combinándolo con el caudal de agua que el pez hace pasar por sus branquias al ventilar, se puede además estimar la eficiencia con la que las branquias del pez extraen el oxígeno de esa agua.
ID:5216
Grupo 2: Grupo 2: Medición de oxígeno disuelto
Descripción
¿Cómo se observa experimentalmente la concentración de oxígeno en el agua?
Pregunta clave: ¿Cómo se observa experimentalmente la concentración de oxígeno en el agua?
Para medir ese consumo de oxígeno, primero hay que medir la concentración de oxígeno disuelto en el agua que rodea al pez, lo que se hace con electrodos que detectan el oxígeno de forma polarográfica, del tipo desarrollado por Clark, o con sensores ópticos que detectan el oxígeno a través de fluorescencia; ambos tipos de sensor alcanzan una precisión de entre una centésima y una décima de miligramo de oxígeno por litro de agua. En un respirómetro cerrado y estático, el pez consume el oxígeno disuelto en el volumen de agua confinado dentro del sistema, y la velocidad con la que desciende la concentración de oxígeno de esa agua a lo largo del tiempo es directamente proporcional al consumo de oxígeno del pez. Cuando se quiere medir el consumo de oxígeno del pez mientras nada a velocidades conocidas, se recurre a un respirómetro de túnel de nado, que obliga al pez a nadar a una velocidad controlada por la corriente de agua que genera el propio túnel; repitiendo esta medición a distintas velocidades se construye la curva que relaciona el consumo de oxígeno del pez con la velocidad de nado, y aplicando el protocolo de velocidades incrementales de Brett sobre esa misma curva se determina la velocidad crítica de nado del pez. El principio físico detrás de esta medición es la calorimetría indirecta acuática: dado que la oxidación de los sustratos metabólicos del pez consume oxígeno en proporciones químicas conocidas, medir la tasa a la que el pez consume oxígeno permite inferir la tasa a la que produce calor metabólico, sin necesidad de medir ese calor de forma directa. Para que esa proporcionalidad sea correcta, el volumen efectivo del respirómetro debe considerar el volumen de agua menos el volumen que ocupa el propio cuerpo del pez, ya que ese volumen del pez no forma parte del reservorio de oxígeno disponible.
ID:5217
Grupo 3: Grupo 3: Respirometría cerrada y volumen efectivo
Descripción
¿Cómo se obtiene el consumo a partir del descenso temporal de oxígeno en un volumen confinado?
Pregunta clave: ¿Cómo se obtiene el consumo a partir del descenso temporal de oxígeno en un volumen confinado?
En un respirómetro cerrado y estático, el pez consume el oxígeno disuelto en el volumen de agua confinado dentro del sistema, y la velocidad con la que desciende la concentración de oxígeno de esa agua a lo largo del tiempo es directamente proporcional al consumo de oxígeno del pez. Para que esa proporcionalidad sea correcta, el volumen efectivo del respirómetro debe considerar el volumen de agua menos el volumen que ocupa el propio cuerpo del pez, ya que ese volumen del pez no forma parte del reservorio de oxígeno disponible. Cuando se quiere medir el consumo de oxígeno del pez mientras nada a velocidades conocidas, se recurre a un respirómetro de túnel de nado, que obliga al pez a nadar a una velocidad controlada por la corriente de agua que genera el propio túnel; repitiendo esta medición a distintas velocidades se construye la curva que relaciona el consumo de oxígeno del pez con la velocidad de nado, y aplicando el protocolo de velocidades incrementales de Brett sobre esa misma curva se determina la velocidad crítica de nado del pez. El comportamiento esperado del consumo de oxígeno del pez a lo largo de la curva construida en el respirómetro de túnel de nado es que crece con la velocidad de nado elevada a una potencia de entre dos y tres, de modo que nadar más rápido cuesta desproporcionadamente más oxígeno. Cualquiera de estos dos respirómetros necesita una corrección adicional: el biofilm bacteriano u otros organismos presentes en el sistema también consumen oxígeno, de modo que hay que medir el consumo de oxígeno del sistema sin el pez presente y restar ese valor de fondo del consumo de oxígeno total registrado, para aislar el consumo que corresponde realmente al pez.
ID:5218
Grupo 4: Grupo 4: Corrección por consumo de fondo
Descripción
¿Cómo se aísla el consumo atribuible realmente al pez?
Pregunta clave: ¿Cómo se aísla el consumo atribuible realmente al pez?
Cualquiera de estos dos respirómetros necesita una corrección adicional: el biofilm bacteriano u otros organismos presentes en el sistema también consumen oxígeno, de modo que hay que medir el consumo de oxígeno del sistema sin el pez presente y restar ese valor de fondo del consumo de oxígeno total registrado, para aislar el consumo que corresponde realmente al pez. Cuando se quiere medir el consumo de oxígeno del pez mientras nada a velocidades conocidas, se recurre a un respirómetro de túnel de nado, que obliga al pez a nadar a una velocidad controlada por la corriente de agua que genera el propio túnel; repitiendo esta medición a distintas velocidades se construye la curva que relaciona el consumo de oxígeno del pez con la velocidad de nado, y aplicando el protocolo de velocidades incrementales de Brett sobre esa misma curva se determina la velocidad crítica de nado del pez. A partir de ese consumo de oxígeno del pez, ya corregido, y combinándolo con el caudal de agua que el pez hace pasar por sus branquias al ventilar, se puede además estimar la eficiencia con la que las branquias del pez extraen el oxígeno de esa agua. El consumo de oxígeno del pez es la magnitud que mide este método de referencia para cuantificar la tasa metabólica del pez, el costo energético de su nado y su capacidad aeróbica máxima. Para medir ese consumo de oxígeno, primero hay que medir la concentración de oxígeno disuelto en el agua que rodea al pez, lo que se hace con electrodos que detectan el oxígeno de forma polarográfica, del tipo desarrollado por Clark, o con sensores ópticos que detectan el oxígeno a través de fluorescencia; ambos tipos de sensor alcanzan una precisión de entre una centésima y una décima de miligramo de oxígeno por litro de agua.
ID:5219
Grupo 5: Grupo 5: Túnel de nado y curva metabólica
Descripción
¿Cómo depende el consumo de oxígeno de la velocidad de nado controlada?
Pregunta clave: ¿Cómo depende el consumo de oxígeno de la velocidad de nado controlada?
Cuando se quiere medir el consumo de oxígeno del pez mientras nada a velocidades conocidas, se recurre a un respirómetro de túnel de nado, que obliga al pez a nadar a una velocidad controlada por la corriente de agua que genera el propio túnel; repitiendo esta medición a distintas velocidades se construye la curva que relaciona el consumo de oxígeno del pez con la velocidad de nado, y aplicando el protocolo de velocidades incrementales de Brett sobre esa misma curva se determina la velocidad crítica de nado del pez. El comportamiento esperado del consumo de oxígeno del pez a lo largo de la curva construida en el respirómetro de túnel de nado es que crece con la velocidad de nado elevada a una potencia de entre dos y tres, de modo que nadar más rápido cuesta desproporcionadamente más oxígeno. El consumo de oxígeno del pez es la magnitud que mide este método de referencia para cuantificar la tasa metabólica del pez, el costo energético de su nado y su capacidad aeróbica máxima. En un respirómetro cerrado y estático, el pez consume el oxígeno disuelto en el volumen de agua confinado dentro del sistema, y la velocidad con la que desciende la concentración de oxígeno de esa agua a lo largo del tiempo es directamente proporcional al consumo de oxígeno del pez. Dentro de esa misma curva existe una velocidad óptima de crucero en la que el costo de transporte del pez alcanza su valor mínimo, y en el extremo opuesto de la curva, en el punto de agotamiento del pez, se alcanza un consumo máximo de oxígeno claramente definido, el mismo límite superior de la capacidad aeróbica que se mencionó al comienzo de este modelo como una de las magnitudes que este método permite cuantificar.
ID:5220
Grupo 6: Grupo 6: Rendimiento locomotor y límites aeróbicos
Descripción
¿Qué indicadores de desempeño se extraen de la curva metabólica?
Pregunta clave: ¿Qué indicadores de desempeño se extraen de la curva metabólica?
Dentro de esa misma curva existe una velocidad óptima de crucero en la que el costo de transporte del pez alcanza su valor mínimo, y en el extremo opuesto de la curva, en el punto de agotamiento del pez, se alcanza un consumo máximo de oxígeno claramente definido, el mismo límite superior de la capacidad aeróbica que se mencionó al comienzo de este modelo como una de las magnitudes que este método permite cuantificar. Cuando se quiere medir el consumo de oxígeno del pez mientras nada a velocidades conocidas, se recurre a un respirómetro de túnel de nado, que obliga al pez a nadar a una velocidad controlada por la corriente de agua que genera el propio túnel; repitiendo esta medición a distintas velocidades se construye la curva que relaciona el consumo de oxígeno del pez con la velocidad de nado, y aplicando el protocolo de velocidades incrementales de Brett sobre esa misma curva se determina la velocidad crítica de nado del pez. El consumo de oxígeno del pez es la magnitud que mide este método de referencia para cuantificar la tasa metabólica del pez, el costo energético de su nado y su capacidad aeróbica máxima. El comportamiento esperado del consumo de oxígeno del pez a lo largo de la curva construida en el respirómetro de túnel de nado es que crece con la velocidad de nado elevada a una potencia de entre dos y tres, de modo que nadar más rápido cuesta desproporcionadamente más oxígeno. En un respirómetro cerrado y estático, el pez consume el oxígeno disuelto en el volumen de agua confinado dentro del sistema, y la velocidad con la que desciende la concentración de oxígeno de esa agua a lo largo del tiempo es directamente proporcional al consumo de oxígeno del pez.
ID:5221
Grupo 7: Grupo 7: Eficiencia de extracción branquial
Descripción
¿Cómo se relaciona el consumo corregido con la ventilación branquial?
Pregunta clave: ¿Cómo se relaciona el consumo corregido con la ventilación branquial?
A partir de ese consumo de oxígeno del pez, ya corregido, y combinándolo con el caudal de agua que el pez hace pasar por sus branquias al ventilar, se puede además estimar la eficiencia con la que las branquias del pez extraen el oxígeno de esa agua.
ID:5222