Por qué los elefantes tienen las orejas tan grandes

Hace unos años escribí un artículo en el que estudiaba el comportamiento eléctrico de una persona, que aproximaba por una esfera (la capacitancia mutua de dos objetos depende muy poco de la geometría). Me ha sorprendido agradablemente el artículo de Arunn Narasimhan, “Why do Elephants have Big Ear Flaps?,” Resonance, 13: 638-647, 2008 , que comienza aproximando un elefante por una esfera con objeto de estudiar su transferencia térmica.

Ante todo, ¿por qué los elefantes tienen grandes orejas? Para poder liberar calor de su cuerpo y mantener su temperatura corporal estable. Los elefantes no sudan, como nosotros, y son mucho más grandes que nosotros por lo que su metabolismo genera mucho más calor que el nuestro. El aleteo o palmeo de sus orejas les permite liberar calor de forma eficiente.

Los elefantes y las esferas comparten una propiedad: conforme su tamaño se dobla (el diámetro de la esfera), su superficie crece por cuatro veces y su volumen por ocho. Por ejemplo, una naranja que doble el diámetro de una mandarina tiene ocho veces más zumo.

Los animales de sangre caliente utilizan reacciones químicas exotérmicas para mantener su temperatura (los de sangre fría se calientan al sol, como las lagartijas). Mantener la temperatura corporal constante requiere un mecanismo de termorregulación. Cuando el ambiente es muy frío, hay que evitar que se pierda demasiado calor (por eso se nos ponen las puntas de los dedos pálidas cuando hace frío). Cuando el metabolismo genera más calor del necesario, hay que liberarlo al ambiente (por eso sudamos o buscamos un entorno frío). Un gramo de sudor (preferentemente agua) se evapora absorbiendo (liberando de nuestro cuerpo) unos 2.26 kJ (kilojulios) de energía.

El volumen del elefante es enorme comparado con su área superficial, por ello, los elefantes tienen que liberar un exceso de calor mucho más grande que un humano. ¿Sudan los elefantes? No. La tasa metabólica estándar en un elefante es de 0.82 W/kg (watios por kilogramo) bastante menor que la media para un hombre de 1.2 W/kg. Pero esto no es suficiente. ¿Cómo lo hacen entonces? Los elefantes buscan una sombra y utilizan sus grandes orejas como una enorme placa convectiva que favorece la pérdida de calor por transferencia térmica. Las grandes orejas tienen una estructura de capilares muy empaquetados que les permiten llevar mucha sangre hacia ellas.

Los elefantes africanos tienen orejas más grandes que los indios, ya que viven en un ambiente mucho más cálido. Un elefante pesa entre 2 y 4 toneladas. Uno de 4 toneladas, mientras se mueve o se alimenta, necesita liberar en forma de calor unos 4.65 kW (kilowatios). Utiliza para ello sus orejas, cuya temperatura adapta a la del entorno mediante vasodilatación, un mecanismo termorregulador del cuerpo por el cual el organismo dilata los vasos sanguíneos con objeto de incrementar o decrecer el flujo de la sangre en cierta región. De esta forma libera calor mediante radiación y convección. La convección depende de si palmea o no con las orejas. La frecuencia de palmeo determina si la convección forzada generada en el aire es laminar o turbulenta.

El autor del artículo estima con un modelo muy sencillo la cantidad de calor que puede liberar el elefante. Los interesados en el modelo, por ejemplo, con fines docentes, disfrutarán de que el artículo es gratuito y fácil de leer. ¿De cuánto calor estamos hablando? Con el modelo del artículo y los datos experimentales obetnidos por Phillips y Heath, para un elefante africano se liberan unos 76.21 W en cada lado de cada oreja o unos 325 W en total, aproximadamente un 25% de su tasa metabólica estándar, unos 1643 W. Esto es poco comparado con otros modelos más complicados publicados previamente en la literatura, que predicen para un elefante africano unos 1500 W (un 91% del total). Aún así, no es una mala estimación.

Artículos relacionados (los dos primeros no los he podido leer, el tercero incluye datos experimentales y el cuarto es una curiosidad, ¿qué pasa con Dumbo?):

P.G. Wright, “Why do elephants flap their ears?,” South African Journal of Zoology, 19: 266-269, 1984.

P.G. Wright, C.P. Luck, “Do elephants need to sweat,” South African Journal of Zoology, 19: 270-274, 1984.

P.K. Phillips, J.E. Heath, “Heat exchange by the pinna of the african elephant (Loxodonta africana),” Comparative Biochemistry and Physiology Part A: Physiology, 101: 693-699, 1992.

P.K. Phillips, J.E. Heath, “Heat loss in Dumbo: a theoretical approach,” Journal of Thermal Biology, 26: 117-120, 2001.

1 Comentario

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CescaCesca

Hola:
La curiositat dels meus alumnes de 5 anys m’ha fet arribar a la vostra web.
Gràcies per la vostra manera clara i senzilla d’explicar les coses.
Salutacions.
Cesca
Mestra d’Educació Infantil

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