Ballena

Las barbas son un sistema de alimentación por filtración dentro de las bocas de las ballenas barbadas . Para usar las barbas, la ballena primero abre su boca bajo el agua para tomar agua. Luego, la ballena expulsa el agua y los animales como el krill son filtrados por las barbas y permanecen como fuente de alimento para la ballena. Las barbas son similares a las cerdas y están compuestas de queratina , la misma sustancia que se encuentra en las uñas, la piel y el cabello humanos. Las barbas son un derivado de la piel. Algunas ballenas, como la ballena de Groenlandia , tienen barbas más largas que otras. Otras ballenas, como la ballena gris , solo usan un lado de sus barbas. Estas cerdas de barbas están dispuestas en placas a lo largo de la mandíbula superior de las ballenas.

Dependiendo de la especie, una placa de barbas puede tener de 0,5 a 3,5 m (1,6 a 11,5 pies) de largo y pesar hasta 90 kg (200 lb). Sus flecos peludos se llaman pelo de barbas o pelo de hueso de ballena. También se llaman cerdas de barbas, que en las ballenas sei están altamente calcificadas, y la calcificación funciona para aumentar su rigidez. ^{[1] [2]} Las placas de barbas son más anchas en la línea de las encías (base). Las placas se han comparado con tamices o persianas venecianas .

Como material para diversos usos humanos, a las barbas se las suele llamar hueso de ballena , lo cual es un nombre inapropiado .

La palabra "barbas" deriva del latín bālaena , relacionado con el griego phalaina , y ambos significan "ballena".

Los fósiles verdaderos más antiguos de barbas tienen solo 15 millones de años porque las barbas rara vez se fosilizan, pero los científicos creen que se originaron considerablemente antes. ^[3] Esto lo indican las modificaciones del cráneo relacionadas con las barbas que se encuentran en fósiles de mucho antes, incluido un contrafuerte de hueso en la mandíbula superior debajo de los ojos y huesos de la mandíbula inferior sueltos en el mentón. Se cree que las barbas evolucionaron hace unos 30 millones de años, posiblemente a partir de una mandíbula superior dura y gomosa , como la que tiene una marsopa de Dall ; se parece mucho a las barbas a nivel microscópico. Se cree que la evolución inicial y la radiación de las placas de barbas ocurrieron durante el Oligoceno temprano cuando la Antártida se separó de Gondwana y se formó la Corriente Circumpolar Antártica , lo que aumentó la productividad de los entornos oceánicos . ^[4] Esto ocurrió porque la corriente mantuvo las aguas cálidas del océano alejadas del área que ahora es la Antártida, produciendo gradientes pronunciados de temperatura, salinidad , luz y nutrientes, donde el agua cálida se encuentra con el frío. ^[5]

Se propone que la transición de dientes a barbas se produjo de forma gradual , desde dientes a un híbrido a barbas. Se sabe que los misticetos modernos tienen dientes inicialmente y luego desarrollan gérmenes de placa de barbas en el útero , pero pierden su dentición y solo tienen barbas durante sus años juveniles y la edad adulta. Sin embargo, los misticetos en desarrollo no producen esmalte dental porque en algún momento este rasgo evolucionó para convertirse en un pseudogén . Es probable que esto haya ocurrido hace unos 28 millones de años y demuestra que la dentición es un estado ancestral de los misticetos. El uso de la parsimonia para estudiar este y otros caracteres ancestrales sugiere que el ancestro común de los aetiocetids y los misticetos edéntulos desarrolló forámenes nutricionales laterales , que se cree que proporcionaron a los vasos sanguíneos y nervios una forma de llegar a las barbas en desarrollo. Investigaciones posteriores sugieren que las barbas de Aetiocetus estaban dispuestas en haces entre dientes ampliamente espaciados. De ser cierto, esta combinación de barbas y dentición en Aetiocetus actuaría como un estado de transición entre odontocetos y misticetos. Este paso intermedio está respaldado además por evidencia de otros cambios que ocurrieron con la evolución de las barbas que hacen posible que los organismos sobrevivan utilizando la alimentación por filtración, como un cambio en la estructura del cráneo y la elasticidad de la garganta . Sería muy improbable que todos estos cambios ocurrieran a la vez. Por lo tanto, se propone que los aetiocétidos del Oligoceno poseen estados de caracteres tanto ancestrales como descendientes con respecto a las estrategias de alimentación. Esto los convierte en taxones mosaicos , lo que demuestra que las barbas evolucionaron antes de que se perdiera la dentición o que los rasgos para la alimentación por filtración evolucionaron originalmente para otras funciones. También muestra que la evolución podría haber ocurrido gradualmente porque el estado ancestral se mantuvo originalmente. Por lo tanto, las ballenas mosaico podrían haber explotado nuevos recursos utilizando la alimentación por filtración sin abandonar sus estrategias de presa anteriores. El resultado de esta transición gradual es evidente en las ballenas barbadas actuales, debido a sus pseudogenes del esmalte y su desarrollo in utero y reabsorción de los dientes. ^[3]

Si bien es cierto que muchas de las primeras ballenas barbadas también tenían dientes, es probable que estos se utilizaran solo de manera periférica, o tal vez no se utilizaran en absoluto (de nuevo como la marsopa de Dall, que atrapa calamares y peces sujetándolos contra su dura mandíbula superior). Se han llevado a cabo intensas investigaciones para aclarar la evolución y la historia filogenética de los misticetos, pero esta cuestión es objeto de mucho debate.

Las barbas de las ballenas desempeñan el papel más importante en su proceso de alimentación por filtración. Para alimentarse, la ballena abre la boca ampliamente y recoge densos bancos de presas (como krill , copépodos , peces pequeños y, a veces, aves que se encuentran cerca de los bancos), junto con grandes volúmenes de agua. Luego cierra parcialmente la boca y presiona la lengua contra la mandíbula superior, lo que obliga al agua a salir lateralmente a través de las barbas, filtrando así la presa, que luego traga.

Las barbas de ballena son un biomaterial basado en queratina, en su mayor parte mineralizado, que consiste en placas paralelas suspendidas por la boca de la ballena. Las propiedades mecánicas de las barbas, que son fuertes y flexibles, las convirtieron en un material popular para numerosas aplicaciones que requieren dicha propiedad (consulte la sección Usos humanos).

La estructura básica de las barbas de ballena se ha descrito como una estructura tubular con una médula hueca (núcleo interno) encerrada por una capa tubular con un diámetro que varía de 60 a 900 micrones, que tenía aproximadamente 2,7 veces más contenido de calcio que la capa sólida externa. El módulo elástico en la dirección longitudinal y la dirección transversal son 270 megapascales ( MPa ) y 200 MPa, respectivamente. Esta diferencia en los módulos elásticos podría ^{[ aclaración necesaria ]} atribuirse a la forma en que se empaquetan juntas las estructuras tubulares intercaladas.

Las barbas de ballena hidratadas y secas también muestran respuestas de tensión de compresión paralela y perpendicular significativamente diferentes a la deformación por compresión. Aunque la carga paralela para las muestras hidratadas y secas muestra una respuesta de tensión más alta (aproximadamente 20 MPa y 140 MPa a una deformación de 0,07 para las muestras hidratadas y secas respectivamente) que la carga perpendicular, la hidratación redujo drásticamente la respuesta de compresión. ^[6]

La formación de grietas también es diferente en la orientación transversal y longitudinal. En la dirección transversal, las grietas se redirigen a lo largo de los túbulos, lo que mejora la resistencia de las barbas a la fractura y, una vez que la grieta ingresa al túbulo, se dirige a lo largo de la interfaz más débil en lugar de penetrar a través del túbulo o las láminas.

Antiguamente, la gente utilizaba barbas (generalmente denominadas "hueso de ballena") para fabricar numerosos artículos que requerían flexibilidad y resistencia, incluidas cestas , rascadores de espalda , refuerzos de cuello , látigos de carruajes , varillas de sombrillas , varas, enaguas de crinolina , verdugones , busks y corsés , ^[7] pero también piezas de armadura. ^[8] Se usaba comúnmente para doblar papel; su flexibilidad evitaba que dañara el papel. También se usaba ocasionalmente en arcos con respaldo de cable . Ahora se suelen utilizar materiales sintéticos para fines similares, especialmente plástico y fibra de vidrio . Los ebanistas holandeses también usaban barbas para la producción de relieves prensados. ^[9]

En los Estados Unidos, la Ley de Protección de Mamíferos Marinos de 1972 establece que es ilegal "que cualquier persona transporte, compre, venda, exporte u ofrezca comprar, vender o exportar cualquier mamífero marino o producto de mamífero marino". ^[10]

• John Henry Devereux , un arquitecto de Carolina del Sur que utilizó huesos de mandíbula de ballena para adornar la mansión más grande de Sullivan's Island

• St. Aubin, DJ; Stinson, RH; Geraci, JR (1984). "Aspectos de la estructura y composición de las barbas y algunos efectos de la exposición a hidrocarburos de petróleo" (PDF) . Revista Canadiense de Zoología . 62 (2): 193–8. doi :10.1139/z84-032.
• Meredith, Robert W.; Gatesy, John; Cheng, Joyce; Springer, Mark S. (2010). "Pseudogeneización del gen dental esmaltelisina (MMP20) en el ancestro común de las ballenas barbadas actuales". Actas de la Royal Society B: Ciencias Biológicas . 278 (1708): 993–1002. doi :10.1098/rspb.2010.1280. PMC  3049022 . PMID  20861053.
• "Cómo las ballenas barbadas perdieron un gen y sus dientes". Thoughtomics . Archivado desde el original el 22 de marzo de 2011.

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• "Hueso de ballena"  . Nueva enciclopedia internacional . 1905.