Monstruos imposibles

Ser grande tiene sus inconvenientes. Los animales muy grandes tienen algunas servidumbres que no tienen los animales pequeños. No todo iban a ser desventajas para los pequeños. Me explico. Si colocamos, una junto a la otra, una figura de una gacela y otra de un elefante, ambas del mismo tamaño, enseguida vemos que entre las dos hay una diferencia fundamental: la del elefante es una figura mucho más redonda o compacta, y la de la gacela, más estilizada, más grácil. El tronco del elefante es más redondeado que el de la gacela, desde luego, pero la diferencia más evidente está en las extremidades. Las del elefante son mucho más gruesas que las de la gacela, y me refiero, claro está, a las proporciones, porque ya he señalado que ambas figuras tendrían en la imagen el mismo tamaño.

Fue Galileo Galilei el primero que dejó constancia escrita de ese hecho y lo hizo en 1637, en su ensayo “Conversaciones sobre dos nuevas ciencias”. Como explica Salvati, -uno de los contertulios en esas conversaciones-, los seres vivos no pueden alcanzar determinados tamaños (por grandes), por la misma razón que no se pueden construir edificios de tamaño gigantesco. Las ramas de árboles demasiado grandes se romperían por efecto de su propio peso, y los huesos de los animales gigantes tendrían que ser tan gruesos que no podrían desarrollar su función correctamente.

Es una regla universal. En proporción, los animales grandes tienen los huesos más gruesos que los animales pequeños, y como consecuencia de ello, los animales de menor tamaño son más gráciles. Esa es la razón por la que el elefante y la gacela tienen aspectos tan diferentes.

¿Y por qué ocurre eso? ¿Por qué ha de aumentar tanto el grosor de los huesos al aumentar el tamaño del animal? ¿Por qué determina el tamaño la forma? La respuesta a estas preguntas es fácil, pero hemos de recurrir a una explicación matemática para responderlas.

La resistencia de una estructura depende de su sección superficial que, por tratarse de una dimensión superficial, es función cuadrática de la dimensión lineal. Así pues, cuando aumenta la altura de un animal o la longitud de un hueso (a los efectos son equivalentes), la sección superficial aumenta de acuerdo con la siguiente fórmula: S = a x L2, donde S es la superficie, L la longitud y a un coeficiente. Por otro lado, la masa de un animal, como es proporcional a su volumen, es función cúbica de su dimensión lineal (longitud, por ejemplo). Esto es: W = a’ x L3, donde W es la masa, L vuelve a ser la longitud y a’ otro coeficiente. [Podemos olvidarnos de los coeficientes, porque a los efectos que nos interesan aquí, no tienen importancia].

Por razones estrictamente geométricas, y tal y como puede derivarse de las dos ecuaciones anteriores, cuando aumenta la dimensión lineal de un animal, su masa aumenta en mayor medida que la resistencia de sus huesos. Así pues, cuando aumenta el tamaño de los animales, para que la resistencia de los huesos aumente en la misma medida que la masa, los huesos han de ser, en proporción, cada vez más gruesos. Y eso es lo que ocurre con el elefante.

D’Arcy Thompson, en su libro On Growth and Form (1961), da los siguientes datos: los huesos representan el 8% de la masa del ratón, el 14% de la del perro y el 18% de la del ser humano. Como hemos visto, esa secuencia tiene un fundamento físico-geométrico claro. Por otro lado, y como ocurre con las proporciones, cuando la de un componente disminuye, la de otros u otros ha de aumentar, y en este caso, los animales pequeños tienen un mayor porcentaje de piel. Dicho de otra forma, al aumentar el tamaño de un animal, en la medida que aumenta su porcentaje de masa ósea, disminuye el de la piel. La razón de que sea la piel la que ve disminuir su proporción, también es geométrica pero no vamos a dar aquí la correspondiente explicación.

Para terminar, una última observación. En muchas películas fantásticas o de ciencia ficción, los protagonistas son animales gigantes, monstruos como Godzilla, o terribles primates también de tamaño enorme, como King Kong. Pues bien, lo normal es que las proporciones de los miembros del cuerpo de esos animales no sean realistas. Los personajes animales basados en osamentas de dinosaurios fósiles suelen estar razonablemente conformados, porque están basados en las magnitudes de restos fósiles reales, pero la mayoría de los que está basados en una extrapolación de animales actuales no están bien diseñados. Un primate como King Kong no podría saltar o correr sin romperse las piernas; quizás podría permanecer de pie, pero poco más. Y a Godzilla le ocurriría algo parecido. Son monstruos imposibles.


11 Comentarios

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DavidDavid

Entrada interesante y amena, la he leido del tirón sin pararme a pensar lo que decía, está claramente explicada :).
Es un gran aporte conocer la razón por la que los animales no pueden superar cierto tamaño, aunque en este caso, parece que hace referencia a los animales terrestres. Las ballenas por ejemplo, no tienen necesidad de aguantar su peso sobre sus patas, así como los animales marinos.
Hipotéticamente hablando, ¿cuál podría llegar a ser el tamaño máximo de un animal marino que necesitase evolucionar hacia un gran tamaño? me pica un montón la curiosidad. Supongo, que habrá un límite en el que el cuerpo del animal podría aguantar el peso sobre sí mismo, pero este límite debería responder a otras ecuaciones que permiten una cota más alta que en el caso de animales terrestres.
Saludos.

Juan Ignacio Pérez

Interesante cuestión. Y no tengo una respuesta.
Los animales más grandes que ha habido jamás son las ballenas azules. Efectivamente, no tienen el problema de la sujección porque viven en una especie de estado de ingravidez: flotan. No creo que los límites al tamaño de los animales en el mar estén relacionados con cuestiones de carácter estructural como las que afectan a los terrestres. Si hay límites, quizás tengan más que ver con los elementos anatómicos internos y consideraciones de carácter funcional. Imagino, por ejemplo, que un animal muy grande quizás necesite más de un corazón. No lo sé. Es un interesante tema para el análisis.

KiKi

Casi siempre que he leído algo sobre este tema (en blogs eso sí) apuntan a lo último que comentas; el sistema circulatorio, con un único corazón acaban saliendo arterias de grosor tremebundo (creo que en las ballenas más grandes ya cabría un hombre) y tamaños de corazón desproporcionados.

Saludos!

Juan Ignacio Pérez

Sí, en la aorta de una ballena azul una persona adulta podría nadar.
Pero no dejo de pensar que si el problema es el número de corazones, ya habría algún mamífero con más uno, aunque no fueran de similar potencia.

JulioJulio

Vengo trabajando en este tema desde hace algún tiempo y he llegado a determinadas conclusiones en base a los materiales y estructuras que forman los cuadrupedos actuales que son similares a las que disponían los grandes dinosaurios cuadrupedos como los diplodocus. Es lo que he llamado la hipotesis de la maxima carga o de los 60.000 Nw, según la cual este es el peso maximo que puede soportar un cuadrupedo terrestre, lo que en cada época se puede lograr con distintas masas. Asi en la actualidad con gravedad 9,8 esta masa solo puede ser de 6.000 Kg que es la que alcanzan como maximo los elefantes. La existencia en la antiguadad de dinos con una masa de 60.000 a 90.0000 Kg obliga a que la gravedad de la época fuera de 2-3 aproximadamente. Esto no comprende a los animales marinos por el empuje hidrostatico, ni a los que se ayudan con la cola como una quinta pata.

EkaitzEkaitz

Y qué ha hecho cambiar la gravedad de la tierra de esta forma? Porque ni la masa ha cambiado apreciablemente ni su radio tampoco, así que ya me dirás… Te sugiero que revises tu estudio…

JulioJulio

Tambien me ha gustado el articulo. Añadiria que los animales marinos tienen un sistema de refrigeración mas eficaz pues viven rodeados de agua frente a los terrestres que están en contacto con el aire y se tienen que refrigerar con sudor o sacando la lengua o abanicandose con la orejas.

Orbatos

Hablo un poco desde el desconocimiento, pero dado que todos los mamíferos siguen un patrón orgánico bastante similar, no solo en sus huesos sino también en sus órganos, veo dificil la aparición de corazones suplementarios.

Solo le vería sentido si un aumento mayor de tamaño fuera tan extraordinariamente importante que el desarrollo de nuevas estructuras favoreciera al animal, y aparentemente el pasar los tamaños actuales no parece que les sirva para mucho.

Curiosamente en los moluscos tenemos el pulpo y otros cefalopodos con tres corazones si no recuerdo mal (si no es asi que me corrijan) pero aparte de este caso y algunos animales como lombrices. Pero dentro de un grupo no veo fácil la creación de una estructura tan compleja como no fuera por una tremenda presión evolutiva

Juan Ignacio Pérez

De hecho en mamíferos no los hay. Por algo será.
No obstante, hay peces que tienen unas pequeñas bombas de impulsión en la cola; se llaman corazones caudales. Podrían desarrollarse bombas similares en mamíferos y, en cierto modo, la forma en que se produce el retorno venoso en nuestras piernas recuerda a esas pequeñas bombas de impulsión. Lo que quiero decir es que no tendrían por qué ser corazones como el que tenemos, podrían ser bombas auxiliares basadas en una estructura que se contrae rítmicamente y un juego de válvulas.

JulioJulio

En cuanto a los animales grandes que viven en el mar, las ballenas tienen el tamaño y masa similar a la de los grandes dinosaurios terrestres, no dependen tanto del peso pues este está contrarestado por el empuje hidrostatico, por eso cuando desafortunadamente quedan varadas en las costas se aplastan por su propio peso ya que sus estructura no los puede soportar. Puesto que en estos el tamaño no está condicionado por el peso, debe haber otros condicionantes. Algunos autores proponen que el tamaño del corazón tendría que ser muy grande para bombear tanta sangre. Otros que el sistema nervioso precisaria mucho tiempo para llevar un impulso de dolor, por ejemplo ante un ataque en la cola, hasta el cerebro y regresar con la reacción correspondiente, etc. Anoten que las ballenas eran animales terrestres y por tanto de menor masa, el gran tamaño lo adquirieron cuando se hicieron marinos, antes no podian por la hipotesis indicada anteriormente.

Julio Manrique CorominasJulio Manrique Corominas

Creo que el “secreto” del tamaño máximo de un ser vivo, independientemente de la especie, debe estar en los volúmenes de los fluidos corporales tales como la sangre, por ejemplo, o incluso el tamaño de los alimentos que coma, pués estos a su vez conformarán el tamaño del estómago y resto del aparato digestivo. Y no ya por el tamaño -que también- si no por la cantidd del mismo que requiere comer… a diario.

A mayor cantidad de masa muscular, mayor cantidad de sangre y esto implica mayor cantidad de oxígeno a respirar y por tanto, mayor capacidad aeróbica (pulmones de mayor tamaño). Ya no hablemos del peso del volúmen de sangre que debería soportar el animal…¿dos corazones?, o inlcuso más aunque sean de tipo “peristáltico”.

Los huesos deben soportar el peso de toda la masa que tiene el animal así como la que puede generar de más al comer.

Puede ser una idiotez, pero “todo pesa”.

Saludos y me encanta este post de Ciencia aunque lo haya descubierto HOY, con excesivo retraso.

Julius

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