La orientación animal y el magnetismo

¿Cómo influye el campo magnético terrestre en la orientación de los animales?

La Tierra es un imán gigante y sus polos no coinciden con los polos geográficos, sino que están situados actualmente a unos 1 900 km de éstos, a unos 11,5º de latitud. La intensidad del campo magnético terrestre es del orden de los 10-4 teslas.

La ubicación del polo magnético del hemisferio norte – que en realidad es el polo sur magnético – fue descubierta por Sir John Rossen en 1831 en la península de Boothia (Canadá), y se descubrió que variaba con el tiempo. El polo magnético del hemisferio austral- el polo norte magnético – se halla al sur de la Tierra Victoria, en el continente antártico.

El campo magnético tiene dos componentes, uno horizontal y uno vertical en cualquier punto de la Tierra. El componente horizontal establece una serie de meridianos magnéticos norte-sur. Los diversos estudios señalan que es el componente vertical, llamado inclinación magnética, el importante para la navegación de algunos animales.

El campo magnético en un lugar determinado está dado por su intensidad total y su dirección, la cual tiene dos componentes: declinación e inclinación. La declinación indica la desviación del norte magnético del Norte geográfico. Esta desviación es de menos de 30º en la mayor parte del mundo, pero alcanza valores extremos cerca de los polos magnéticos. La inclinación indica la dirección vertical y se da por el ángulo entre el vector magnético y el plano horizontal. La intensidad total del campo es más elevada cerca de los polos magnéticos donde es superior a 60 000 nT (nanoteslas). La intensidad disminuye a valores de aproximadamente 30 000 nT en el ecuador magnético, alcanzando un mínimo con valores por debajo de 26 000 nT en la costa este de Sudamérica.

Isolíneas de campo magnético y de inclinación magnética

Se entiende por magnetotaxis los movimientos a lo largo de las líneas de campo magnético. Generalmente es un término restringido a la habilidad de bacterias móviles, acuáticas, de orientarse y migrar a lo largo de las líneas del campo magnético terrestre.

Bacteria con cristales de magnetita en su interior

Sin embargo, se observa también orientación magnetotáxica en insectos como termes en la construcción de galerías; en los dípteros, coleópteros, cucarachas, grillos y avispas, así como abejas en las posiciones de reposo y en la danza (ver figura). Igualmente se ha observado en vertebrados. Por ejemplo, en peces como el carpín dorado (Carassiu sauratus) y la anguila (Anguilla anguilla).

Orientación de la dirección de la danza de las abejas con respecto al campo magnético.

La orientación magnética se demostró por primera vez en el petirrojo europeo, Erithacus rubécula. Se descubrió que la brújula magnética de las aves es una brújula de inclinación -basada en el componente vertical del campo magnético-que no distingue entre el norte y el sur, sino entre “hacia el polo” y “hacia el ecuador”. La mayoría de las Aves en las que se ha mostrado el uso de una brújula magnética se reproducen en el hemisferio norte donde la inclinación es positiva, señalando hacia abajo.

Orientación de dirección de migración del petirrojo respecto al campo magnético exterior

Dos problemas que deben enfrentar las aves migratorias que cruzan el ecuador son: (1) la brújula de inclinación se vuelve ambigua cuando las líneas de campo son horizontales y (2) más allá del ecuador magnético, las aves deben invertir su dirección migratoria con respecto a la brújula de inclinación para continuar en la misma dirección (geográfica).
La única ave en la que se ha estudiado la orientación mediante brújula magnética en el comportamiento de vuelta a casa es la paloma. En 1971 se informó que los imanes causaban desorientación en palomas cuando se las liberaba bajo un cielo totalmente cubierto. Al concluir que el campo magnético se usaba sólo cuando el Sol no era visible, se sugirió que la brújula magnética podía representar una alternativa a la brújula solar.

ORIENTACIÓN MEDIANTE BRUJULA MAGNÉTICA EN OTROS ANIMALES
Langostas
Experimentos han confirmado que las langostas Panulirus argus se orientan hacia sus hábitats naturales por la información posicional del campo magnético en esos lugares.

Peces
Las anguilas amarillas en Europa oriental son capaces de usar el campo magnético para la orientación direccional, siendo la dirección preferida el eje E-W. En el caso del salmón rojo, los experimentos demostraron que el campo magnético les sirve para orientar su eje corporal.

Anfibios
Los experimentos con el tritón de manchas rojas, Notophthalmus Viridescens, demostró que cuando se elevaba la temperatura de 17-27ºC a 32ºC, éste mostraba una fuerte orientación hacia la línea de costa, que coincidía con una orientación vertical hacia abajo del campo magnético local. Cuando se invertía el componente vertical del campo magnético, señalando ahora hacia arriba en vez de hacia abajo, los animales invertían su preferencia direccional. Esto indica que los tritones utilizaban una brújula de inclinación.

Reptiles
Se estudiaron tortugas marinas bebés como tortuga boba (Caret-tacaretta) y tortuga laud (Dermochelys Coriacea) directamente después de salir del huevo. Las pequeñas tortugas mostraron preferencias direccionales en el campo magnético natural que se invertían cuando el campo magnético Norte se cambiaba al Sur geográfico. Se encontró que la brújula magnética de las tortugas es una brújula de inclinación.

Mamíferos
Los estudios realizados sobre las ratas desnudas comunes de Zambia mostraron que, cuando se estudiaba la construcción de nidos por estos animales en una arena circular, mostraban una preferencia por el sector sur oriental y que esta preferencia cambiaba si se cambiaba el campo magnético mediante anillos de Helmholtz.

Teorías que explican el mecanismo de orientación magnética
Al contrario que la luz, los sonidos o los olores, el campo magnético penetra los tejidos vivos con poca modificación por lo que los órganos sensoriales no necesitan estar sobre la superficie corporal sino que se pueden encontrar en cualquier estructura interior. Se han emitido las siguientes hipótesis sobre la percepción del campo magnético:

  1. Percepción a través de fotopigmentos Una molécula de fotopigmento, tras la absorción de un fotón, es conducida a un estado excitado mediante transferencia de la excitación puede alcanzar luego un estado triplete de energía inferior. Las moléculas en este estado tienen un momento magnético y pueden interactuar con el campo magnético de diversas maneras. En esta hipótesis, la magneto recepción dependería de la luz y los receptores que perciben la luz magnética deberían encontrarse en los ojos, siendo los probables fotopigmentos los criptocromos.
  1. La magneto recepción basada en partículas ferromagnéticas, que actúan como imanes que se alinean en el campo magnético, fue considerada como una posibilidad obvia en las discusiones sobre percepción magnética. El material magnético encontrado en el tejido animal es la magnetita, Fe3O4.

Artículos de referencia

Introducción a la superconductividad

 En los últimos meses se vienen sucediendo publicaciones sobre los avances alcanzados  por la comunidad científica sobre la superconductividad. Este tema figura brevemente en el quinto grado de secundaria del currículo escolar. En los repositorios de presentaciones hay algunas que abordan el tema, pero he querido organizar uno que se ajuste mejor a nuestro programa escolar. Por tal razón, he preparado estas diapositivas, que es un brevísima introducción a la superconductividad.

Más adelante intentaré resumir los fundamentos teóricos en presentaciones de PPT; mientras tanto, dejo algunas publicaciones en castellano e inglés que abordan completamente el tema.

 

Bibliografía
  1. 3000 años de magnetismo. Kartsev (Descargable)
  2. Preparando a los profesores para discutir la superconductividad en la escuela
  3. Superconductivity: history and physics. Ginzburg y Andryushin (Descargable)
  4. Superconductores a altas temperaturas (google book)
  5. Dr. Carlos Acha. Superconductividad: estado del arte. UBA. PPT Slideshare.

Participando en el programa “Educación Básica para Todos” del MINEDU

Comienzo a escribir luego de una larga para (involuntaria por cierto). Esta vez para publicar los materiales que preparé en mi participación como ponente del taller de capacitación docente “Educación Básica para Todos” del Ministerio de Educación. Participar para mí ha significado una experiencia enriquecedora porque tuve la oportunidad de hacerlo por partida doble: en el Colegio “Presidente de la República”  y en Tacna, la ciudad heróica.

Este taller estuvo destinado a evaluar el potencial de los módulos experimentales de electricidad, magnetismo y electromagnetismo en la enseñanza de CTA.  Como saben, el estado peruano a través del MINEDU ha repartido dichos módulos en todos los centros educativos del país.

El enfoque del taller fue interesante: debía desarrollarse actividades eminentemente prácticas, pero también, a partir de aquellas, debatir el impacto de las leyes consideradas en la ciencia, la tecnología, la naturaleza y la sociedad.

Como resultado, preparé un material bastante interesante para el docente que quiere utilizar los módulos de electricidad y magnetismo en su centro educativo.

Publico aquí los materiales de las dos sesiones:

Sesión 1.

Sesión 2:

Espero que les sirva para avanzar en nuestra meta de hacer del Perú un país de oportunidades para todos sus ciudadanos.

Si alguno desea obtener los apoyos multimedia y los artículos referidos en los PPT, puede escribir a mi mail personal y yo se los enviaré con gusto.

Saludos.

Magnetismo para eliminar células cancerosas

rozhkova

¿Cómo puede un campo magnético destruir células cancerosas? Elena Rozhkova investiga las propiedades terapéuticas del magnetismo en la nanoescala y ha encontrado que es posible detener el desarrollo de las células cancerígenas si estas son expuestas a las oscilaciones de nanodiscos de una aleación de hierro y níquel con cubierta de oro magnetizados. Lo interesante del método que propone Rozhkova es que dichas oscilaciones son provocadas por inducción magnética desde una fuente externa de baja frecuencia, con lo que el método se vuelve inócuo para el resto del cuerpo, puesto que su influencia se reduce al ámbito local. Aquí un esquema del proceso.

cancer copy

Para lograrlo, explota la propiedad de la corriente alterna, la cual al circular por una bobina produce un campo magnético variable. Esta campo magnético induce en el disco metálico el denominado remolino magnético que le obliga a oscilar. Como el disco, debido al oro, está biofuncionalizado, es decir está ligado a la materia orgánica de anticuerpos que tienen la propiedad de fijarse sobre determinadas células en los tejidos vivos, al oscilar produce lo que la investigadora denomina “muerte programada de la célula cancerígena por remolino magnético”.

Materiales relacionados