HOMEOSTASISY

TERMORREGULACIÓN

HOMEOSTASIS El universo tiende al desorden Necesita menos energía para su mantenimiento Los organismos vivos tienden al orden Necesitan de mucha energía para su

mantenimiento Asegura la supervivencia para garantizar la

perpetuidad de la especie Los organismos están en un constante

intercambio dinámico con su ambiente Pequeños cambios en el ambiente producen una

perturbación, a la que el sistema tiene que responder

Claude Bernard

Observó la estabilidad de varios parámetros (variables de un sistema) fisiológicos

“todos los mecanismos vitales, por muy variados que sean, tienen un fin, mantener la constancia del medio interno, ...lo que es la condición de la vida libre“

Walter B. Cannon

En 1928, acuñó el término de homeostasis para describir y/o definir la regulación de este ambiente interno

“Organization for Physiological Homeostasis” Prefijo "homeo" = semejante Sufijo "estasis" = condición "condición similar", también definida como "una relativa

constancia del medio interno"

Propiedades de la Homeostasis

1. Importancia tanto del sistema nervioso como del endocrino en el mantenimiento de los mecanismos de regulación.

2. Nivel tónico de actividad: Un agente puede existir cuando tiene una moderada actividad que puede variar ligeramente arriba o abajo.

3. Controles antagónicos: Si un factor puede cambiar un estado homeostático en una dirección, habrá otro factor o factores con efectos opuestos

4. Señales químicas puede tener diferentes efectos en diferentes tejidos corporales, antagonistas en una región del cuerpo, pueden ser agonistas en otras regiones".

Propiedades de la Homeostasis

5. La homeostasis es un proceso continuo que implica el registro y regulación de múltiples parámetros.

6. La efectividad de los mecanismos homeostáticos varía a lo largo de la vida de los individuos.

7. Un fallo de los mecanismos homeostáticos produce enfermedad o una condición patológica.

Factores que Influyen en la Homeostasis

Medio Interno:◦Productos de deshecho del metabolismo.

Medio Externo:◦Independencia de los organismos con su

entorno mediante la captura y conservación de la energía procedente del exterior.

◦La interacción con el exterior se da por sistemas que captan los estímulos externos.

Homeostasis

Toshiba

estimulos externos

TERMORREGULACIÓN Todos los seres vivos realizan

continuamente intercambio de energía con el entorno: ambiente térmico.

La fuente primaria proviene de la radiación solar.

Para aminorar el efecto de los cambios de temperatura ambiental, los organismos deben desarrollar diferentes funciones.

POIQUILOTERMOSNo pueden regular su temperatura corporal y la mantienen cercana a la temperatura ambiental.

HOMEOTERMOSMantienen su temperatura corporal estable (+/- 2ºC) a pesar de las variaciones en la temperatura ambiental.

HETEROTERMOSTienen una temperatura corporal que varía de acuerdo con la del ambiente

CLASIFICACION SEGÚN CAPACIDAD DE REGULAR SU TEMPERATURA CORPORAL

POIQUILOTERMOS

HETEROTERMOS

HOMEOTERMOS

CLASIFICACION SEGÚN LA FUENTE DE CALOR ENDOTERMICOS

Mantienen su Tc generando calor por el metabolismo (aves y mamíferos).

ECTOTERMICOSMantienen su Tc a través de fuentes externas de calor (sol), como los reptiles.

MECANISMOS DE INTERCAMBIO DE ENERGIA

CONDUCCION: Transferencia de calor por contacto directo

RADIACION: Transferencia de calor entre dos cuerpos sin contacto por la emisión de energía electromagnética.

EVAPORACION: Se pone en marcha por encima de determinadas temperaturas. Se produce sudor que se evapora por el calor.

CONVECCION: Transferencia de calor por movimiento de un fluido o de un gas. Son más importantes en posición vertical que en horizontal.

INTERCAMBIO DE CALOR CON EL AMBIENTE

ENDOTERMOS

Hipotálamo: Centro Termorregulador

Región anterior y preóptica (Centro termorregulador anterior): Provoca pérdida de calor para prevenir elevaciones de la temperatura. Sudoracion

Región posterior (Centro termorregulador posterior): Aumento la producción de calor sirviendo de defensa contra el frío. Tiritar.

Mecanismos de ajuste ordenados por el Hipotálamo

Mecanismos que reducen la temperatura corporal:◦ Vasodilatación◦ Sudación (Est. simpática, fibras colinérgicas. NaCl)◦ Disminución de producción de calor

Mecanismos que elevan la temperatura corporal:◦ Vasoconstricción cutánea (tambien como reflejo

desde la piel)◦ Piloerección◦ Aumento de la producción de calor:

El acto de tiritar (también como reflejo desde la piel)

La excitacion simpática La secreción de tiroxina Inhibición de la sudoración (reflejo desde la piel)

Set Point Hipotalámico

SISTEMA REGULADOR DE LA TEMPERATURA

Sistema de control por retroalimentación negativa y posee tres elementos esenciales: ◦ Receptores que perciben las temperaturas

existentes en el núcleo central.

◦ Mecanismos efectores que consisten en los efectos metabólicos, sudomotores y vasomotores.

◦ Estructuras integradoras que determinan si la temperatura existente es demasiado alta o demasiado baja y que activan la respuesta motora apropiada.

Temperatura corporal normal

De 36.4 a 37 oC (oral) + 0.5 oC (recto) Tejidos profundos (el núcleo): + 0.6 oC. Es > 1 oC que la oral Soporta 12 oC – 60 oC de temperatura ambiental sin

cambiar La temperatura cutánea sigue a la temperatura ambiente. Diferentes temperaturas en el cuerpo:

◦ Las extremidades son más frías◦ El escroto tiene 32 oC◦ La sangre venosa es más fría que la arterial◦ La sangre se enfría en el pulmón

Variación Circadiana:◦ De 0.5 a 0.7 oC más baja en la mañana y más alta en la

noche. Más baja durante el sueño, sube en la vigilia y la actividad Sube durante la Ovulación, el ejercicio y la excitación

emocional. La regulación en los niños es menos precisa.

Termorregulación

HOMEOTERMIA = Homeostasis térmica es un balance entre la producción de calor y su pérdida.

Producción de calor: Reacciones celulares◦ Metabolismo basal (MB)◦ Actividad muscular (incluyendo tiritar)◦ Aumento del MB por la tiroxina (T4)◦ Aumento del MB por adrenalina, noradrenalina y

estimulación simpática◦ Aumento del MB por aumento de la actividad

química de las células.

DETECCION DEL FRIO

Surgen en receptores térmicos periféricos distribuídos por la piel y en la parte superior del tracto gastrointestinal.

Estímulos aferentes que llegan hasta el hipotálamo posterior. Activa el mecanismo necesario para conservar el calor:

◦ Vasoconstricción de la piel y piloerección. ◦ Señales procedentes de los receptores cutáneos y medulares

estimulan el "centro motor primario para el escalofrío“. ◦ Aumenta la secreción de la hormona liberadora de la

tirotropina (TRH)◦ TRH provoca en la adenohipófisis una liberación de la

hormona estimuladora del tiroides o tirotropina (TSH)◦ TSH que a su vez aumenta la producción de tiroxina (T4) por

la glándula tiroides, lo que estimula el metabolismo celular de todo el organismo y aumenta la producción de calor.

DETECCION DE CALOR El organismo comienza de inmediato a sudar

profusamente. Se produce una vasodilatación en la piel de todo el

cuerpo. Disminución del tono de la musculatura estriada. ↓TRH ↓TSH ↓T4 Reacción inmediata que causa pérdida de calor y

ayuda al organismo a recuperar su temperatura normal.

TEMPERATURAS AMBIENTALES EN DESCENSO

Reducción de la pérdida de calor mediante:

◦ Vasoconstricción periférica.◦ Incrementando la aislamiento corporal mediante aumento de la

cobertura adiposa, incrementando la capa de pelo (mayor densidad y pelos más largos), piloerección.

◦ Búsqueda de protección o cobertura del viento, lluvia, nieve, etc.◦ Reducción del área superficial. Mediante cambios de postura corporal

agrupándose estrechamente con otros animales.

Incremento en la producción de calor mediante:

◦ Incrementando el consumo del alimento (mayor ingesta de energía, incremento calórico de la digestión).

◦ Incrementando la actividad física. Temblor involuntario en condiciones extremas de frío.

◦ Buscando la exposición a la radiación solar.

TEMPERATURAS AMBIENTALES EN ASCENSO

Incremento de la pérdida de calor mediante:

◦ Vasodilatación periférica.◦ Disminución de la aislamiento corporal (caída de la capa o cubierta de

pelo).◦ Incrementando la superficie corporal (descansando en una posición

estirada o relajada).◦ Incrementando el enfriamiento evaporativo mediante la transpiración y el

jadeo. ◦ Evitando la exposición a la radiación solar., buscando sombra, por

ejemplo.

Reduciendo la producción de calor mediante:

◦ Reduciendo el consumo de alimento. ◦ Menores niveles de la hormona tiroxina y menor tasa metabólica.◦ Reducción de la actividad física.

Toshiba

jadeo sudoracionanimales de calor desiero

Anomalías de la regulación térmica

Hipertermia (FIEBRE) e Hipotermia. FIEBRE:

◦ Estímulos: Pirógenos Exógenos (bacterias, virus, reacciones Ag-Ac,

drogas, etc) Pirógeno Endogeno (Interleukina 1) producida por

macrófagos, monocitos, etc con la liberación local en hipotálamo de PGs.

◦ Mecanismo: Los pirógenos hacen que el punto de ajuste del hipotálamo se eleve por encima de su valor normal y empiezan los mecanismos para aumentar la temperatura corporal (escalofríos, vasoconstricción, tiritación) hasta alcanzar el punto de ajuste. Los antipiréticos disminuyen bruscamente el punto de ajuste y se produce intensa sudoración y vasodilatación.

ECTOTERMOS

Temperatura corporal variable ecofisiológica mas importante afecta el performance de los ectotermos

Temperatura óptima temperatura corporal máximo performance.

ECTOTERMOS ACUATICOS No evaporación. No radiación. Regulación por conductividad térmica, minimizar la

pérdida de calor. Agua alta conductividad térmica, favorece la perdida

de calor. Animales voluminosos:

◦ > relación área superficie/volúmen Animales pequeños:

◦ < relación área superficie/volúmen

ECTOTERMOS TERRESTRES Heliothermia

◦ Obtienen calor del sol.

Thigmothermia ◦ Obtienen calor de los sustratos

Tc se controla por una mezcla de adaptaciones fisiológicas y de comportamiento.

ECTOTERMOS CONGELADOS

Permitir el congelamiento extracelular de sus tejidos (sapos).

Usar un anticongelante◦ Glicerol (artrópodos)◦ Glicoproteinas (peces)

Supercongelamiento: Líquidos corporales no pasan a estado sólido en aguas congeladas (algunos peces).

COSTOS DE LA ECTOTERMIA

No todos los habitats tienen suficiente cantidad de energía solar.

La Tc puede ser insuficiente para mantener la actividad física.

Los periodos de inactividad son periodos más vulnerables.

BENEFICIOS DE LA ECTOTERMIA

La energía de mantenimiento se reduce◦ Vida posible con poco alimento◦ Vida posible en habitats donde la comida es

estacional. Gran eficiencia en la relación:

◦ energía absorbida/energía usada en desarrollarse o reproducirse

MECANISMOS FISIOLOGICOS ADAPTATIVOS PARA LA TERMORREGULACION

Alta conductancia térmica. Como su piel no es buen aislante, se calientan rápidamente

Formación de capas aislantes mediante grandes capas de grasa

Disminuir el área superficie de algunos órganos para evitar la perdida de calor por convección

Tamaño: Un animal grande pierde menos calor que un animal pequeño en el mismo tiempo ya que tiene expuesta una menor cantidad de superficie en relación a su masa total que la que tiene un organismo pequeño.

RELACION SUPERFICIE/VOLUMEN

El tamaño de un animal  influye a través de la relación superficie / volumen.

Cuanto mayor sea el individuo mas pequeña es esa relación.

Endotermos tienen que eliminar  el exceso de calor producido por su metabolismo a través de la  superficie del cuerpo.

Mas difícil cuanto menor sea la  superficie relativa, es decir, cuanto mayor sea su tamaño.

TASA METABOLICA (TM) Y TAMAÑO CORPORAL (Pc)

↑ Masa Corporal (M) = ↓ VO2

↑ VO2 ↑ tasa metabólica > producc. de calor. Asumiendo que VO2 es proporcional a Pc:

• Vaca diseñada a partir del VO2 de

ratón:

• Ratón diseñado a partir del VO2 de una vaca:

tendría que teneruna temperatura basal de100 (ºC)

tendría que tener un pelaje de 20cm de espesor para mantenerse caliente

Curva: “Del Ratón al Elefante”Max Kleiber, 1932

HIBERNACIÓN

Desaparece prácticamente cualquier función metabólica.

Poiquilotermos:◦ Disminuyen el azúcar en sangre◦ Aumentan el almacenamiento de

glucógeno en el hígado◦ Disminuye la frecuencia cardiaca.

Homeotermos: ◦ Se comportan como poiquilotermos

adoptando una hipotermia controlada.

◦ Respiración, frecuencia respiratoria y cardiaca bajan notablemente

◦ La temperatura corporal puede caer hasta los 10ºC.

ADAPTACIÓN ANIMAL

La vida animal activa está limitada a una Tº (entre -2°C y 50°C y algunas bacterias hasta el hervor ).

La tolerancia a bajas temperaturas es mayor a la tolerancia a altas temperaturas.

Mayoría de animales tienen prácticamente la misma temperatura que el medio en el que viven.

Solo las aves y los mamíferos mantienen la Tº de su cuerpo casi constante independiente de las variaciones de temperaturas de su medio ambiente.

Conceptos a) Poiquilotermo: Organismo de sangre fría, como los

reptiles y los invertebrados. Su temperatura corporal fluctúa con la del medio que los rodea.

b) Homeotermo: Organismo de sangre caliente, como las aves y los mamíferos. Su temperatura corporal normalmente es más elevada que la del medio, y permanecen activos tanto en ambientes fríos como en calientes.

c) Heterotérmico: Organismo que en ocasiones posee una temperatura corporal igual a la del medio que lo rodea, mientras que en otras ocasiones son más parecidos a los de sangre fría.

Animales Poiquilotermos

Animales Homeotermos

Conceptos

d) Endotérmico: Organismo que mantiene una temperatura corporal elevada, mediante la producción interna de calor.

e) Ectotérmico: Organismo que depende de fuentes externas de calor, para mantener una temperatura corporal relativamente constante, principalmente de la radiación solar.

Temperaturas extremas: límites de la vida Una temperatura extrema puede ser tolerada

por un corto período de tiempo y transformarse en letal luego de un período prolongado.

Los animales que viven en zonas templadas y frías, soportan largos períodos de temperaturas invernales (debajo de 0ºC), pueden evitar los daños producidos por el frío mediante dos procesos: ◦ «superenfriado»◦ «tolerancia a la congelación».

Superenfriado Descenso de la temperatura de un fluído

por debajo de su punto de congelación, sin formación de hielo.

La presencia de solutos en un líquido, disminuye considerablemente el punto de congelación.

Tolerancia a la congelación: Tolerancia del organismo a la formación de

hielo dentro del cuerpo. En los insectos se ha sugerido la existencia

de elevadas concentraciones de glicerol que puede influenciar la resistencia al frío por su acción protectora frente a los daños producidos por la congelación, disminuye el punto de congelación y aumenta el grado de superenfriado

En muchos insectos la concentración de glicerol aumenta antes del invierno.

Aclimatación térmica y tasa metabólica La mayoría de los organismos disminuyen la

tasa metabólica al bajar la temperatura, por lo que entran en un período de hibernación o inactividad

ADAPTACIÓN ANIMAL 2

Los seres vivos unicelulares Detectar el calor y el frío, la luz. Evitar temperaturas extremas que harían imposible

su supervivencia. Proceso evolutivo adaptativo mediante “filum” hasta

llegar a los mamíferos.

Mamíferos Cerebro muy grande desarrollo de la

homeotermia (o endotermia) Más independientes del medio y posibilita la

supervivencia en habitats más extremos Proceso evolutivo del SNC (mayor control de la

temperatura conduce a una mayor supervivencia)

Mantenimiento de la temperatura exige una capacidad metabólica muy elevada que puede conducir a sobrecalentamientos y, por lo tanto, a la muerte.

Cerebro Un órgano especializado para controlar la

temperatura. Desarrolla métodos de “enfriamiento

selectivo”. En mamíferos los cornetes nasales que

actúan como refrigeradores cerebrales◦ Intercambio de calor y evaporación de agua,

posibilitan una mayor capacidad ventilatoria y una alta tasa metabólica.

Ventajas del Enfriamiento Intercambiador de calor venoso/arterial en

el seno Compensaciones placenteras (como ser la

regulación de la temperatura durante el sueño REM, donde somos de nuevo poiquiIilotermos y donde se especula con que el sueño de ondas lentas sirva para ”enfriar” al cerebro).

Aclimataciones La temperatura basal es la de 37 ºC . Los

organismos también tienen la capacidad de aclimatación al frío o al calor◦ Esquimales: Poseen la ausencia de aclimatación al frío.,

porque no exponen nada más que porciones pequeñas de superficie corporal a las bajas temperaturas

◦ Aborígenes australianos: Son capaces de dormir desnudos a muy bajas temperaturas.

◦ Tolerancia a las altas temperaturas: donde juegan un papel importante las proteínas del shock térmico (HSP) en el mantenimiento de la integridad de las barreras epiteliales.

Adaptándose al medio Seres vivos sobreviven en su propio medio,

si tienen la capacidad de responder a los distintos cambios que en este se producen (capacidad de adaptación)◦ Irritabilidad: capacidad de responder a los

distintos cambios del medio y le permite la adaptación a éste.

Estímulo y respuesta Estimulo: Cambios que se producen en el

medio ambiente -ya sea en el interno o el externo. Ej.: el agua, la tierra, la luz, las sustancias químicas, etc.

Frente a cada uno, los seres vivos van a tener una respuesta determinada. La capacidad de adaptación de los seres vivos se manifiesta de distintas formas.◦ Los vegetales: 3 tipos de respuesta: tropismos,

nastias y movimientos de turgencia.◦ Los animales utilizan los tactismos, reflejos e

instintos.

Vegetales

Animales

Adaptación animal Hechos que han marcado la adaptación animal

◦ Jean Baptiste Lamarck (1744-1829) es el creador de la teoría de la adaptación de las especies dirigidas por las influencias del medio (transformismo).

◦ Charles Darwin (1809-1882) elaboró la teoría de la evolución de las especies por la selección natural de caracteres producida de manera aleatoria.

◦ Gregor Mendel (1822-1884), padre de la genética estableció las leyes de la herencia de los caracteres

Adaptaciones fisiológicas a las

temperaturas extremas

DESIERTOS

POLOS

BIOMAS EXTREMOS

CLASIFICACIÓN DE LOS ANIMALES SEGÚN LA TEMPERATURA

HOMEOTERMOS:

mantienen temperaturas por encima de las ambientales. Controlan la pérdida de calor.

POIQUILOTERMOS

su temperatura varia con el medio en el que se encuentren.

HETEROTERMOS:

producen diferentes grados de calor, pero no regulan su temperatura corporal.

TEMPORALES: su temperatura varia con el tiempo.

REGIONALES: consiguen calor mediante los musculos.

MECANISMOS DE LOS ANIMALES PARA ADAPTARSE AL FRÍO IEN

DOTERMIA

•Se produce calor a partir del metabolismo del propio animal.Métodos:•-Contracción rápida muscular.•-Tejido adiposo.•-Pelaje en los mamíferos.•-Circulación contra corriente.

ECTOTER

MIA

•La fuente de calor es el sol,porque son incapaces de producir calor por ellos mismos.Métodos:•-Aumento capacidad enzimática.•-Presentan isoenzimas de calor.•-Aumentan la capacidad de enzimas.

MECANISMOS DE LOS ANIMALES PARA ADAPTARSE AL FRÍO II

HETEROTERMIA:método

intermedio entre los dos anteriores.

¿A qué temperatura se produce?

- Se produce por debajo de los 0ºC.

¿Cómo se produce?- Cuando el agua de

los seres vivos empieza a congelarse,se forma hielo en los espacios intercelulares.

Peligros:- Sobrefusión- Daños celulares- Daños en las conexiones extracelulares

- Trastornos metabólicos

CONGELACIÓN EN LOS

ANIMALES I

Tejido adiposo:- Sus lípidos se consumen

para generar calor.- Tiene proteínas

desacoplantes mitocondrias que generan el calor gastando poco ATP.

ADAPTACIONES AL FRÍO DE LOS HOMEOTERMOS III

Hibernación:- Refugio de algunos animales en sus

madrigueras cuando llega el frío para resguardarse del frío.

ADAPTACIONES AL FRÍO EXTREMO

ECTODERMOS

Algunos animales tienen que soportar temperaturas extremas tanto de manera estacional como diaria.

El agua pura se congela a 0°C pero este punto puede bajar al aumentar la presión osmótica en los fluidos corporales súperenfriamiento

Peces producen agentes anticongelantes que les permiten sobrevivir en condiciones de frío alrededor bajo cero. Pueden ser glicoproteínas y ciertos polipéptidos de bajo peso molecular.

Lagartijas de altura expuestas a temperaturas de congelación por las noches

mantienen concentraciones osmóticas altas súperenfriarse

Los anfibios: salamandras, sapos y ranas acuáticas en estaciones muy frías se entierran profundamente en el suelo o hibernan en el lodo en el fondo de lagunas

Anfibios hibernan cerca dela superficie y se congelan resisten el congelamiento. Hasta 48% de hielo en el cuerpo El hielo no se forma en el citoplasma celular por polipéptidos

de bajo peso molecular. Anfibio s congelados no se mueven, no respiran, sus latidos

son excesivamente bajos o cesan, no hay circulación. Las células se mantienen vivas por metabolismo anaerobio.

eNDoDermos

La mayor cantidad de energía metabólica en aves y mamíferos se destina a mantenerse calientes

Ambientes acuáticos

Frío más estresante •Conductividad del agua

Se pierde entre 50 a 100 veces más calor moviéndose en el agua que a la misma velocidad en el aire

Dos posibles estrategias: disminuyendo la pérdida o aumentando la producción

de calor

Aumentar la

producción

Aumento de

energía

ingerida

Productividad de páramo y polar

es baja

El pelo aislante mantiene una capa de aire no circulante entre la piel y el medio externo.

El pelo pierde su capacidad aislante en contacto con el agua porque el agua desplaza al aire

Aire

Aislante en agua grasa

Se acumula bajo la piel formando un gradiente térmico entre la temperatura corporal y la de la piel que es prácticamente igual que la temperatura del agua en el ambiente

Agua

Las extremidades de ciertos mamíferos pueden funcionar hasta temperaturas muy cercanas al punto de congelación para evitar ser un foco de pérdida de temperatura.

Para aumentar el calor corporal un endodermo puede aumentar sus movimientos musculares sin locomoción (tiritar) o la oxidación de depósitos de grasa

O hipotermia adaptativa ayuda a racionar energía y agua perdiendo las ventajas de la endotermia, en situaciones críticas.

La temperatura corporal baja drásticamente (hasta muy poco por sobre el punto de congelamiento).

El metabolismo oxidativo se reduce a 1/20 del normal. La respiración se reduce hasta a 1/minuto. Pulso se reduce a menos del 10% y la sangre no llega a los tejidos periféricos y al diafragma

no se presenta en carnívoros

TORPOR

Al finalizar el proceso el animal se calienta en unos casos con su propio metabolismo y en otros con aumento de temperatura externa

El torpor se relaciona al tamaño corporal, la marmota (5 kg) es al animal más grande que entra a torpor profundo.

Animales pequeños gastan más energía relativa para mantenerse calientes, se enfrían más rápidamente y además gastan menos energía en despertar.

Animales grandes entran en dormanciaosos.

Bajan su temperatura sólo unos 5°C y disminuyen su metabolismo sólo un 50% gran ahorro de energía

Al combinar esta dormancia con una sobrealimentación anterior que le permite tener grandes reservas de grasa, les permite a estos animales pasar todo el invierno en dormancia, a diferencia de los micromamíferos que sólo pueden pasar en torpor profundo por pocos días

ADAPTACIONES AL FRÍO

Impiden el congelamiento de sus tejidos Formación de hielo destruye estructuras

muerte del animal Han desarrollado diversos mecanismos para

evitar el congelamiento

Estrategias

Mecanismos

Comportamiento

Sitios de hibernación

Donde la temperatura sea mayor al congelamiento del agua

Refugios bajo tierra

culebras ,sapos, salamandras, lagartijas, ciempiés

Bajo el agua

Tortugas, sapos, insectos

Mecanismos de defensa contra la

cristalización

Común para los microbios (nematodes del suelo) y muchos estados de descanso de animales y plantas (quistes, huevos, esporas y semillas).

Los organismos tolerantes a la desecación pueden perder hasta el 99% de su agua original, lo que representa el contenido de toda su agua libre. Sólo permanece el agua de las conchas o el que está formando parte de sus macromoléculas que no es posible que cristalice.

Ejemplo: embriones enquistados de camarones, que pueden almacenarse secos

por años, pero pueden hidratarse y empollar en 48 horas cuando se agrega agua.

Los quistes secos son metabólicamente inactivos ya que en ellos no queda agua libre en la que los metabolitos puedan difundir. El estrés extremo a que son sometidas estas macromoléculas y estructuras celulares por la desecación requieren de estabilización, lo que se logra en la mayoría de las veces por carbohidratos.

Manejo adecuado del agua libre

http://www.google.com/imgres?imgurl=http://app.shop-control.com/imagenes/Alterfishing/gamba.jpg&imgrefurl=http://www.pescamediterraneo2.com/section-viewarticle-86.html&usg=__ifZo61-y-zp_diEsM03AzBn29Qw=&h=194&w=230&sz=15&hl=en&start=2&um=1&itbs=1&tbnid=eLtWIulR6fsvMM:&tbnh=91&tbnw=108&prev=/images?q=camarones+vivos&um=1&hl=en&rlz=1R2RNTN_esEC359&tbs=isch:1

No solidifica en cristales

Forma: Vidrio amorfo

Vitrificación

Agregar

solutos

Bajan el punto

de congela

ción

Dos tipos•Azúcares de bajo peso molecular y los azúcares alcohol

•llamadas proteínas anticongelantes

Impedir el congelamiento

anticongelantes coligativos, en muy alta concentración a los líquidos del cuerpo y actúan del mismo modo, bajando el punto de congelación del aguaen peces marinos polares y en algunos insectos. desplazan el punto de congelamiento de 0.5°C a 1.9°C en los peces polares. En los insectos terrestres y otros artrópodos son más poderosas y pueden bajar a -10 o -15°C.

Mecanismos para soportar el congelamiento tolerar y controlar el proceso de congelamiento del

líquido extracelular Preservar liquido el citoplasma insectos, invertebrados marinos, o anfibios y reptiles. larvas de algunos insectos pueden permanecer

congeladas por 12 semanas y soportar una temperatura de -16°C.

Lo mismo que las cuncunas de la madera, pueden permanecer congeladas hasta temperaturas de -70°C.

Tolerancia al congelamiento

ORGANIGRAMA

Animales pluricelulares

Sistemas y aparatos

órganos

Tejidos

Conectivo

Sostén Fuerza

Elasticidad

Denso Laxo Reticular Elástico

Epitelial

Revestimiento- Transporte - Secreción -

Absorción

Simple Estratificado

Pseudoestratificado

Muscular

Esquelético Liso

Cardiaco

Movimiento

Nervioso

Síntesis de la información, comunicación

y control

Células gliales,

Neuronas

FISIOLOGÍA ANIMAL Y HOMEOSTASIS I

Animales pluricelulares

Relación fisiológica

Medio interno

Concentración salina

osmorregulacion

Temperatura

Termorregulacion

ectotermos

endotermos

Homeotermos

heterotermos -

poiquilotermos

Animales congelados y

supercongelados

estrategias que utilizan para lidiar con los problemas (desecación, frío y anoxia)

los animales disminuyen:◦ Metabolismo muy bajos mediante dos procesos

fundamentales:

Estados de interrupción metabólica

En estados de interrupción metabólica: no pueden mantener la homeostasis intracelular

el animal sobrevive por un tercer proceso◦ fortaleciendo los mecanismos de protección de las

estructuras intracelulares (ribosomas, mitocondrias, ARN mensajero, etc)

Un animal capaz de manejar su metabolismo, maneja el tiempo, extendiéndoloy escapando a él.

Es la disminución de oxígeno ambiental Varias especies mediante distintas

adaptaciones la resisten.

Animales buceadores

hipoxia

El desarrollo de sistemas que permiten la respiración sin oxígeno, llamada anaerobiosis,

Animales anaerobios facultativos” o “buenos anaerobios”

◦ eficientes al cambiar de un medio rico en oxígeno a otro pobre en el.

Conformistas.- se conforman al cambio en la cantidad de oxígeno en el ambiente disminuyendo su consumo hasta llegar a niveles mínimos, estrategia hábil.

Adaptación 1

Consiste en detener el metabolismo oxidante

El grado de detención metabólica varía en los diferentes tipos de células, tejidos y órganos

Metabolismo basal puede decrecer de 5-20 veces.

Esta adaptación es típica de ectotermos.

Adaptación 2

Entre los vertebrados endotermos sólo existen dos tipos capaces de tales estrategias:

◦ |los mamíferos marinos ◦ Las aves buceadoras.

Ambos pueden reservar su aporte de energía para mantener el requerimiento básico de los tejidos◦ consumiendo sustratos fermentables◦ minimizando la acumulación de productos de desecho

mediante una serie de mecanismos que integran el reflejo fisiológico del buceo,

◦ esto es, la reacción del organismo al momento de la inmersión, la primera línea de defensa contra la hipoxia.

Animales vertebrados

se produce apnea, bradicardia y vasoconstricción periférica.

Distribución preferente de la sangre, ◦ va a los tejidos que presentan una mayor demanda

energética◦ reducción en la tasa metabólica de los tejidos que no la

demandan.

Acumulación de productos anaeróbicos terminales◦ como el ácido láctico, el cual se utilizará durante la

recuperación posterior a la inmersión.

Efectos de Inmersión

Con esfuerzo físico la musculatura esquelética demanda mucha energía

◦requieren cierta cantidad de energía aeróbica en el músculo en movimiento.

◦energía se obtiene a partir del reservorio de glóbulos rojos que son almacenados en el bazo (al iniciarse el buceo)

diez o quince minutos de un buceo corto

◦ la cantidad de hemoglobina en la sangre aumenta hasta en 60%, ya que el bazo se contrae debido a un efecto vasoconstrictor, seguramente provocado por la hipoxia.

 ◦ Así, los diferentes tejidos hipofundidos sufren distintos grados

de interrupción metabólica, y el tiempo biológico se torna lento, extendiéndose de diez a veinte veces respecto del tiempo cronométrico.

Un buceo de treinta minutos es equivalente a un lapso de 1.5 a 3 minutos de vasoconstricción de estos órganos a tasas metabólicas normales.

Varios mamíferos capaces de evitar daños por bajas en la temperatura ambiental

presentan estados conductuales◦ disminución en la temperatura corporal

verdaderos maestros de la hipotermia adaptativa mantienen temperaturas por debajo de 0°C durante mas de

tres semanas No caen en una hipotermia letal

Animales hibernantes: torpor

animales que presentan estados de torpor muy profundos y regulares

Roedores Osos Murciélagos

Presentan ritmos endógenos anuales de reproducción, engorde e hibernación. El ciclo comienza en la primavera

◦ apareamiento, la gestación y el nacimiento de las crías quienes engordan surante invierno para resistir la hibernación.

En el otoño◦ construyen túneles bajo tierra y permanecen en ellos hasta la primavera sin comer ni beber,

protegiéndose de la lluvia y la nieve◦ mas no permanecen estáticos, ya que presentan ciclos con fases de torpor y despertar.

La estación de hibernación comprende una serie de brotes de torpor ◦ duración de entre una y tres semanas◦ alcanzan temperaturas muy cercanas a las del ambiente (menores de 0 °C).

Estos periodos de hipotermia alternan con periodos de recalentamiento ◦ veinticuatro horas, ◦ alcanzan temperaturas de 37°C, y se consume una gran cantidad de energía.

En estos estados tórpidos◦ temperatura como el consumo de oxígeno y la tasa metabólica decrecen enormemente; ◦ la frecuencia cardiaca en una ardilla tórpida puede decrecer de ciento sesenta y cinco a veinte

latidos por minuto.

Roedores

El metabolismo de un animal hibernador se puede dividir en tres fases:

entrada,

• dura alrededor de veinte horas

el torpor

• dura de unos días a un mes,

el despertar,

• dura alrededor de dos horas y recalienta.

En un roedor la entrada en torpor representa alrededor de 13% del costo energético de la hibernación,

pero la salida puede representar un costo mayor.

Ardilla: ◦ hibernación representa una ventaja, ◦ interrupción metabólica le permite sobrevivir

durante la privación alimentaria del invierno mediante sus reservas de grasas y carbohidratos;

las ventajas no son tan claras adopta estrategias similares a las de los

roedores◦ sus reservas grasas aumentan en el otoño◦ su metabolismo se deprime durante el torpor, ◦ Los ácidos grasos y los cuerpos cetónicos

constituyen el combustible metabólico durante el periodo de hibernación.

OSOS

Reducción metabólica de entre 15 y 30% permite conservar una tasa metabólica

baja, sin el costo energético que representa el despertar,

conservan grasas y las proteínas activan al ciclo de la urea (100% eficiente:

casi suprime pérdida de nitrógeno) escapan al tiempo biológico y lo extienden en forma indefinida →convirtiéndose en

animales atemporales.

OSOS

Animales congelados y supercongelados

Climas templados o polares

dos estrategias para sobrevivir estas temperaturas:

INSECTOS TERRESTRES

◦ 1) activar mecanismos que les permiten evitar el frío de congelación,

◦ 2) o helarse y vivir en estado de congelación.

depresión del punto de supercongelación de los líquidos corporales;

eliminación de posibles sitios de formación de hielo, que es nucleación,

acumulación de crioprotectores (alcoholes polihídricos)

mantenimiento de proteínas anticongelantes en la hemolinfa.

1) Estrategias para resistir el frio extremo

son capaces de sintetizar sustancias anticongelantes :◦ polioles: el glicerol, el sorbitol y el manitol,◦ agentes nucleantes: polipéptidos y los glicopéptidos.◦ son los productos finales del metabolismo inmediatamente

antes de que el animal entre en suspensión metabólica. congelación

◦ se deprime el metabolismo en forma severa◦ consumo de oxígeno cae a menos de 1% de la tasa normal.◦ La síntesis de polioles cesa ◦ producción de energía oxidante cae◦ producción de energía glicolítica continúa (producción de

lactato.)

2) Estado de congelación

Si animal se congela a -18°C◦ procesos metabólicos para auto congelarse no

serían posibles.◦ la rápida formación de cristales de hielo rompería

las membranas celulares, ◦ la congelación se extendería al compartimiento

intracelular

agentes nucleantes ◦ minimizan el riesgo de la congelación, ◦ Suben hacia cero la temperatura a la que se lleva

a cabo este proceso.

¿Como se congelan?

síntesis controlada de agentes nucleantes◦ controlan la formación del hielo, ◦ Produciéndose una congelación lenta y controlada

Acción de los polioles ◦ Mantenienen el balance hídrico y osmótico

¿Cómo se congelan ?

se produce la interrupción del metabolismo,

una sola molécula de sustrato puede mantener un insecto totalmente helado durante cien veces más de tiempo que a un insecto normotérmico

es decir, que la duración del tiempo biológico aumenta en dos o más órdenes de magnitud.

Una vez congelados

Prácticamente nada ◦ no respira◦ corazón no late◦ Corazón e hígado son casi blancos-carecen de

flujo sanguíneo,◦ sangre congelada se acumula en los grandes

vasos cercanos al corazón.

no parece haber flujo de oxígeno ni de sustratos.

¿Cuánta actividad metabólica hay en una rana congelada?

En este estado animal obtiene oxígeno por:◦ medio de la vía cutánea, ◦ través de la piel

la rana obtiene únicamente 1% delo normal.

mediante la fermentación anaeróbica de las reservas de glucógeno, ◦ se produce lactato

y consumo de las reservas de fosfátenos y adenilatociclasa.

¿Cómo pueden entoncesobtener la energía estas especies?

Influencia de la aclimatación en la tolerancia a altas temperaturas

del chanchito de la humedad Porcellio laevis

Los isópodos terrestres incluyen cerca de 3600 especies de microcrustáceos adaptados a la vida en el suelo, y que exhiben adaptaciones morfológicas, fisiológicas y de comportamiento.

Porcellio laevis Latreille, 1804 conocido como “cochinilla de la humedad” o “chanchito de la humedad”, es un isópodo nocturno

Dependiendo de la aclimatación recibida, el animal respondió mejor al cambio de temperatura.

La tolerancia a altas temperaturas fue mejor en una aclimatación a altas temperaturas

Inclusive se puede aumentar la tolerancia a las temperaturas extremas letales dependiendo del tiempo y temperatura a la que se aclimaten

ADAPTACIONES DE LOS ANIMALESA LAS TEMPERATURAS EXTREMAS

¿Cuáles son los grandes biomas en los que se dan las temperaturas extremas?

TUNDRA

Es el más frío de todos los cinco biomas del mundo. El terreno está siempre congelado y existen muy pocas plantas Hay dos tipos diferentes de tundra: ártica y alpina. Lobos, lemmings, caribúes, alces, osos polares, búhos de la nieve, gansos, venados,

cabras montañesas y varias especies de oveja viven todos en el bioma de la tundra

La tundra ártica

◦ En el ártico el suelo se encuentra siempre congelado, por lo que grandes extensiones de agua se forman encima del suelo. Las tundras árticas se localizan en el hemisferio norte.

La tundra alpina

◦ Las temperaturas pueden llegar al punto de congelamiento (el suelo es aún permeable)◦ Se localizan en montañas por todo el mundo en altitudes que los árboles no pueden crecer.

DESIERTO Las temperaturas son generalmente altas Las noches pueden ser frías (la variación diaria de la temperatura es más

extrema en los climas secos) Baja precipitación Se forma donde las masas de aire han perdido la mayor parte de su vapor

de o donde una masa terrestre caliente se encuentra próxima a un océano frío

Los animales de desierto exhiben muchas adaptaciones fisiológicas y anatómicas a la sequía, incluyendo la capacidad de sobrevivir sin beber agua (su agua metabólica la obtienen totalmente de las plantas).

Especies solamente son activas durante las noches (o, para las especies diurnas, temprano y tarde en el día)

Coloración críptica Ectotérmicos diurnos son de colores pálidos para reflejar la luz solar y

evitar el sobrecalentamiento.

¿Entre qué valores de temperatura se puede dar la vida?

La vida se puede dar entre los -30ºC y los 60ºC. Hay vida tanto en climas extremos en los cuales la

temperatura es demasiado bajas como en los fondos marinos y tundras como en temperaturas muy altas como en desiertos e incluso laderas volcánicas con bacterias termófilas.

¿Cuáles son los mecanismos de pérdida de calor ?

Los mecanismos de pérdida de calor son◦ Conducción.- es el flujo de calor por gradiente.

El fundamento físico es la transferencia de energía calorífica entre moléculas. Es la transferencia de calor por contacto con el aire, la ropa, el agua, u otros objetos.

◦ Convección.- Este proceso, que ocurre en todo fluido, hace que el aire caliente ascienda y sea reemplazado por aire más frío. Así se pierde el 12% del calor.

◦ Radiación.- es la propagación de energía a través del espacio vacío, sin requerir presencia de materia. Como todo cuerpo con temperatura mayor que 26,5 °C, los seres vivos también irradian calor al ambiente por medio de ondas electromagnéticas. Es el proceso en que más se pierde calor: el 60%.

◦ Evaporación.- Se pierde así el 22% del calor corporal, mediante el sudor, debido a que el agua tiene un elevado calor específico, y para evaporarse necesita absorber calor, y lo toma del cuerpo, el cual se enfría. Una corriente de aire que reemplace el aire húmedo por el aire seco, aumenta la evaporación. Para que se evapore 1 g de sudor de la superficie de la piel se requieren aproximadamente 0,58 kcal las cuales se obtienen del tejido cutáneo, con lo que la piel se enfría y consecuentemente el organismo.

La evaporación de agua en el organismo se produce por los siguientes mecanismos:

- Evaporación insensible o perspiración: se realiza en todo momento y a través de los poros de la piel, siempre que la humedad del aire sea inferior al 100%. También se pierde agua a través de las vías respiratorias.

- Evaporación superficial: formación del sudor por parte de las glándulas sudoríparas, que están distribuidas por todo el cuerpo, pero especialmente en la frente, palmas de manos, pies, zona axilar y púbica.

Estos animales son capaces de mantener temperaturas corporales estables, con cierta independencia de las ambientales y controlan la pérdida de calor.

¿Qué caracteriza a los animales homeotermos?

Su temperatura varía según el medio en el que encuentren.

.¿Cuál es la característica principal de los animales poiquilotermos?

Tienen diferentes grados de producción de calor, pero no regulan su temperatura corporal. Hay dos tipos:

¿Qué caracteriza a los heterotermos?

Heterotermos temporales.- la variación de calor se produce a lo largo del tiempo.

Heterotermos regionales.- Mantienen tan solo una parte del cuerpo con una temperatura constante, mientras que otra parte del cuerpo será

dependiente del ambiente.

Estos mecanismos son:.

¿Cuáles son los mecanismos de adaptación de los animales al frío?

Ectotermia.- se refiere a criaturas que controlan la temperatura corporal por medios exteriores .

Endotermia.- controlar la temperatura corporal mediante actividad interna, como tiritar, quemar grasas y jadear.

Heterotermia.- control de temperatura mediante una actividad interna y externa

La regla de Bergman dice que dentro de una misma especie, las tallas más grandes se dan en las zonas frías.

La regla de Allen se refiere a que las extremidades de los animales que viven en lugares fríos, son más pequeñas.

¿Qué dice la regla de Bergman?¿Y la de Allen?

El hipotálamo se activa gracias a: la circulación cutánea, la contracción muscular, la piloerección y el aumento del metabolismo.

¿Porqué se activa el hipotálamo?

Su aislamiento se debe a las acumulaciones de grasa debajo de la piel, la acumulación de aire en los pelos de la piel, y gracias a las plumas.

¿Cuál es el aislamiento al exterior de los homeotermos?

Estos mecanismos son: las pérdidas de calor y agua por el pulmón, la evaporación del agua en el cuerpo, la sudoración y el jadeo.

¿Cuáles son los mecanismos de adaptación de los animales al calor?

Organismos vivos que pueden soportar condiciones extremas de temperatura relativamente altas, por encima de los 45ºC, o relativamente bajas. Es un subtipo de vida extremófila. Muchos termófilos pertenecen al dominio Archaea.

¿Cómo se llaman los organismos que pueden vivir a temperaturas superiores a los 60ºC?

INTERRELACIÓN DE LOS ORGANISMOS CON SU MEDIO

Individuo

Alimentos

Humedad

Luz Temperatura

Refugios

Otros individuo

s

Medio ambiente

Condiciones

• Características físico químicas del ambiente que determinan donde puede vivir un individuo: sobrevivir, crecer o reproducirse

• Humedad, luz, temperatura

Recursos

• Son las cosas que los organismos consumen para poder sobrevivir, crecer o reproducirse. El uso por un organismo los hace indisponibles para los otros.

• Alimentos, luz, refugios

Homeostasis: mantenimiento de un

medio interno cte.Monitoreo, regulación

Condición ambiental

Puede fluctuar

IndividuoMedio interno

constante

Control de la

homeostasis

Ejemplo:regulación de la osmolaridad en el hombre

Constancia del medio interno

Independencia del medio externo

Unicelulares<

Insectos, anfibios, reptiles

Mamíferos, aves

>

El ambiente puede ser heterogéneo en cuanto a las condiciones y recursos

• Distinta intensidad• Distinta disponibilidad

Individuos

• Tienen un tango de tolerancia• Pueden diferir en su tolerancia

Rango de tolerancia: rango de intensidades de una condición o un recurso donde los individuos de una especie pueden al menos sobrevivir.

Nicho ecológico de la especie: rangos de las condiciones y recursos, espacio multidimensional donde se puede mantener una población viable.

El nicho ecológico es afectado por las interacciones

Condiciones: factores del medio ambiente que influyen el desenvolvimiento de los individuos

No son consumidas

Pueden ser modificadas por los

organismos(comportamiento)

Temperatura, pH, salinidad

Corto plazo;

sobre los individu

os

•Comportamiento•Supervivencia•Crecimiento •Reproducción

Largo plazo;

sobre la especie

•Cambios evolutivos

El medio ambiente funciona como “molde” Si el ambiente no cambia, luego de una extinción masiva volverán a aparecer las mismas especies

Las necesidades impuestas por el medio producen cambios heredables en los individuos Los individuos van adquiriendo características “útiles” para el medio en que viven, durante la ontogenia y a lo largo de generaciones

El ambiente “selecciona” aquéllos individuos con las características más adecuadas

A lo largo de generaciones va aumentando la proporción de individuos con características útiles

Relación de los organismos con

el medio

En una población no todos los individuos son iguales. Las diferencias pueden causar diferente supervivencia, reproducción o crecimiento

Al menos parte de las diferencias son heredables, tienen base genética. Sobreviven y tienen más hijos los que tienen mejores características que los otros.

A lo largo de las generaciones, si el ambiente no cambia, va aumentando la proporción de los que muestran mayor supervivencia y reproducción. Aumenta la proporción de verdes claros

Fitness de un individuo o de un genotipo: Contribución relativa de descendientes a las futuras generaciones.

Favorabilidad del ambiente: fitness promedio de los individuos que lo habitan

Fitness

especie verde > que especie negra en A

Favorabilidad

Ambiente A > ambiente B

http://lh5.ggpht.com/_WErPg7NrHjg/SaR9L4zd_wI/AAAAAAAAAOQ/G2vTKFFgw9k/ojos.jpg

Cambio del ambiente

con el tiempo

Cambios estacional

es

Tolerancia

Evitamiento

Ambiente:Espacialmente heterogéneoCambia con el tiempo

Norma de reacción

Distinción entre ecotipos y normas de reacción

Respuestas adaptativas frente a condiciones extremas

Fisiológicas

Funcionamiento de riñones

Uso de agua metabólica

Grasa parda

Mecanismos contra corriente

Hibernación y torpor

Morfológicas

Pelaje

Depósitos de grasa

Forma corporal

Tamaño corporal

Tamaño extremidades

Respuestas comportamentales

Comportamiento social

Uso de cuevas

AsolearseMovimientos

Migraciones

Intensidad

Duración

Distribución en tiempo

Del organismo

Aclimatación Aclimatizaciónrespuesta a condiciones de altura, con baja

presión de oxígeno: mayor número de

glóbulos rojos.

cambios metabólicos asociados a la

variación en las condiciones del

medio

aclimatación de plantas en

invernaderos, insectos en

laboratorios de cría

cambios metabólicos asociados a las

variaciones en las condiciones del

medio en laboratorio

El rango de tolerancia puede cambiar de acuerdo a las condiciones a las que estuvo sometido un individuo. Si se somete a un individuo a temperaturas cada vez más bajas en forma gradual, puede desplazar su respuesta hacia la parte inferior de la escala.

Las condiciones pueden actuar como ESTÍMULO o INDICADORES de cambios que se avecinan en el ambiente.

Acortamiento de días

Migración

de aves

Lluvias

Germinació

n de plantas

Las condiciones pueden afectar las relaciones entre individuos

Especie A Especie Bdesenvolvimiento

Intensidad de la condición

Respuestas frente a condiciones extremas

TOLERANCIA

el organismo se mantiene con menor desenvolvimiento

Los mamíferos interrumpen la reproducción y su actividad.

ESPECIALIZACIÓN

Existen adaptaciones particulares.

bacterias termófilas, peces de agua salada, roedores de salinas, plantas de desiertos

EVITAMIENTO

Los organismos evitan determinadas condiciones.

Migración

Ectotermos

Dependen de fuentes externas de calor

Pueden controlar su temperatura corporal hasta cierto límite

Cambiando la insolación, Cambiando la actividad, Usando cuevas,

Presentando estacionalidad en el ciclo

Capacidad de generar calor

Ectotermos

Endotermos

Poiquilotermos

su temperatura varía con la del

ambiente

Grado de variación de la temperatura

Respuesta metabólica frente a la temperatura

Ectotermos

Grado- día: los ectotermos necesitan una combinación de tiempo y temperatura para su desarrollo

Ejemplo: Un saltamontes necesita para la eclosión de los huevos 17.5 días a 20 ° C, pero 5 días a 30 ° C

05

101520253035404550

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55

Temperatura ambiente

Gasto metabólico temperatura corporal

Endotermos

Efectos de temperaturasAltas

desnaturalización de proteínas

desbalance de procesos (por ej. Respiración y fotosíntesis)

deshidratación

Recursos

Son consumi

dos

Generan compete

ncia

Se caracterizan

por su abundancia y disponibilidad

Proveen energía para las funciones

vitales

Proveen materiales para

construir las estructuras de

los seres vivos.

Satisfacen otras necesidades,

como refugios, sitios de

nidificación

Así como hay rangos de tolerancia para las condiciones, hay rangos de recursos dentro de los cuales los organismos pueden desarrollarse

Variedad de ítems consumidos

Especialistas o monófagos

consumen un único tipo de alimento

Oligófagos

consumen poca variedad de alimentos

Polífagos o generalistas

consumen una gran variedad de alimentos

Relación entre consumo y disponibilidad

Oportunistas

consumen en la misma proporción en que está en el

ambiente

Consumo= disponibilid

ad

Selectivos

consumen en distinta proporción a la que está en el

ambiente.

Consumo ≠ disponibilid

ad

EFECTO DEL STRESS CALÓRICO SOBRE

EL GANADO LECHERO

Zona de confort del ganadoSe lo define como una zona con un rango de temperatura, dentro de la cual el animal puede estar sin que sea necesario activar sus mecanismos de autorregulación térmica.

Mecanismos de termorregulación

• El animal experimenta un aumento de su respiración y vaporización, principales mecanismos de disipación calórica de los bovinos

Stress calórico

• Falla en los sistemas de termorregulación aumentándose así la temperatura rectal del animal, disminución del consumo de alimento, disminución de la producción de leche con un cambio en la composición de la misma y en ganado de carne, posiblemente pérdida de peso que conlleva a retardos en el crecimiento.

•Animales de clima templado

Bos taurus

•Animales de clima tropicalBos indicus

Bovino expuesto a altas

temperaturas

Aumento del ritmo

respiratorio

Aumento de la temperatura

corporal

Aumenta la ventilación de las vías por las que

pasa el aire

favorece la evaporación de esas superficies

húmedas entre las que figuran, lengua, boca y

vías nasales

Se enfría la sangre que fluye por las mismas.

Efecto sobre los hábitos de pastoreo

Efecto sobre la nutrición

Efectos sobre el crecimiento

Efectos sobre la producción

Efecto sobre la fertilidad

Efectos del stress calórico

Efecto sobre los hábitos

de pastoreoEn medios térmicos elevados los bovinos tienden a reducir su producción de calor mediante anorexia voluntaria

Al pastar menos, reducen tanto el consumo de alimentos (la fermentación a nivel ruminal y la digestión generan calor) así como la actividad muscular desplegada en la búsqueda de los mismos

Cambian hábitos de pastoreo, realizando éste en horas de la noche donde las temperaturas son más frescas

Este efecto de la radiación solar en la conducta del pastoreo sobre los bovinos es importante pues indica la necesidad de suministrar buen pasto nocturno a los animales que tienen que soportar temperaturas diurnas de 27°C o más, o suministrarles potreros con sombras (preferiblemente naturales de árboles) en el caso que la variación de temperatura entre el día y la noche sea inferior a 11°C.

Efecto sobre la nutrición

•Como disminuye el pastoreo, disminuye la nutrición

•La vaca con estrés calórico tiende a perder más saliva y minerales como sodio y potasio

•Aumenta la posibilidad de tener acidosis ruminal por el efecto de perdida de saliva .

Efectos sobre el crecimiento

altas temperaturas ambientales , disminuyen el

apetito

reducen la ingestión de alimentos y

horas de pastoreo

Animal se ve afectado indirectamente en cuanto

a crecimiento por no cubrir sus requerimientos

nutricionales.

Temperatura rectal

Respiración

Peso del animal y la tasa de crecimiento

Becerros de los animales de origen

tropical son más pequeños y con una tasa de crecimiento

menor que los becerros de los

animales de origen templado

Si los animales de origen templado nacen en clima

tropical su tamaño es más pequeño que el de sus homólogos en

condiciones tropicales y su tasa

de crecimiento menor.

Temperatura ( C)10 C 27 C

3 meses 12 meses 3 meses 12 mesesSta. Gertrudis 93 343 89 313Brahman 88 286 90 298Shorthorn 67 299 61 209Jersey 66 220 57 217Pardo Suizo 74 326 89 334Holstein 104 360 95 326

Efecto en el peso (kg) de algunas razas a la edad de 3 y 12 meses a diferentes temperaturas ( C)

Fuente: McDowell, 1972.

Efectos sobre la producción

altas temperaturas ambientales , disminuyen el

apetito

reducen la ingestión de alimentos y

horas de pastoreo

Afecta la producción y composición de la

leche

Los rendimientos lácteos disminuyen de un 50 a un 75% a temperaturas superiores a 26,5°C con vacas Holstein y superiores a 29,5°C con vacas Jersey y Pardo Suizo. No se notan efectos negativos en vacas Brahman a temperaturas del orden de los 32°C. La temperatura crítica para el descenso en la producción láctea radica entre 21 y 26,5°C para las vacas Holstein y Jersey, y entre 29,5 y 32°C para las vacas Pardo Suizo.

Holstein Jersey

Pardo suizoBrahman

Temperatura

Temperatura óptima para el

rendimiento lácteo de las razas

templadas de bovinos entre 10 y

15,5°C.

Temperaturas tan bajas como 0°C apenas

tienen efectos sobre la producción láctea en

tanto que temperaturas superiores a 15,5°C

afectan adversamente el rendimiento lácteo.

Disminuye el rendimiento en grasa y disminuye la proporción de los ácidos grasos de

cadena corta, sin embargo el Palmítico y

Esteárico aumentan. Los sólidos no grasos

también disminuyen.

Efecto sobre la fertilidadLa temperatura afecta la reproducción en vacas notablemente, pudiendo bajar de 75% a 10% en la eficiencia reproductiva del rebaño. El principal problema es la implantación del embrión

Vaca

con stress

calórico

Presenta

vasodilatación

periférica, para

disipar

calor

Aporte

sanguíneo a

los órgan

os como

el útero disminuye.

Cualquier tipo de stress determina liberación de Prostaglandinas y entre ellas la PgF2 la cual tiene efecto luteolitico y agrava más el cuadro de infertilidad.

Hipertermia

crónica

Disminuye el peso al

nacer de los becerros

Prolonga el curso del parto natural lo cual puede resultar

en becerros de viabilidad sub-

óptima

Reduce en forma notoria

la tasa de concepción

Disminuye la cantidad y calidad del eyaculado

Incrementa la mortalidad embrionaria.

Los machos también son afectados en su eficiencia reproductiva por el efecto de stress calórico. Aunque bovinos, caprinos, ovinos y bufalinos tienen mecanismos de disipar calor en el escroto, a medida que aumenta la temperatura ambiental se ve disminuida la espermatogénesis, y aumenta el porcentaje de atipias y de espermatozoides muertos.

Estación Excelente Bueno Deficiente TotalCaliente y Húmedo 136 62 26 224Frío y seco 200 28 12 240Total 336 90 38 464

Fuente: Sing et al., 2000.

Excelente: Toros que montaron con erección total del pene y eyaculación completa.Bueno: Toros que montaron con erección total del pene, pero no eyacularon en el primer intento.Deficiente: Toros que no montaron con o sin interés sexual.

Efecto sobre la libido en mestizos Holstein.

Estrategias para

minimizar el efecto

del estrés calórico

En áreas cálidas como en el trópico donde la temperatura promedio es de 27-28°C, el animal tiene que disipar calor activando sus mecanismos de termorregulación como son:

Radiación

• Está en relación con la superficie del animal y depende de la postura del animal; si está encogido, pierde menos calor que si está estirado. Este mecanismo no es muy importante.

Convección

• Se transmite el calor a otro cuerpo distante sin necesidad de calentar el medio que los separa; también depende de la postura del animal y la velocidad del aire.

Conducción

• Aquí hay pérdida de calor al entrar en contacto la superficie del animal con una superficie fría dependiendo entonces del área de contacto del animal, la diferencia entre temperaturas y el tiempo que está el animal en contacto.

Evaporación

• Potencialmente, la evaporación del agua es el medio más importante de disipación térmica. A 33°C un gramo de agua, gasta al evaporarse aproximadamente 580 calorías. La evaporación del agua desde la piel y la superficie respiratoria da cuenta de la mayor parte del calor perdido por el animal.

Polypnea

•disipación térmica aumenta al incrementar la vaporización de la humedad de las vías respiratorias

Trasudación térmic

a

•de la humedad a través de la piel

Reducción de la

producción

térmica

•mediante la anorexia voluntaria

Para tener un manejo eficiente en condiciones de áreas cálidas, se debe garantizar a los animales instalaciones adecuadas para facilitar que los mecanismos de disipación térmica funcionen como tal.  

Asegurar sombra a los animales, puesto que un m2 de superficie recibe 663 kcal/hora de los cuales 50% provienen directamente del

sol, 43% provienen del reflejo del suelo y 7% provienen del horizonte (calor que recibe el animal del medio ambiente que lo rodea)

El techo es importante que esté alto (4 m en su parte más baja y con caballete) para permitir el movimiento del aire. Si el movimiento del aire

es menor de 10 km./hora no se remueve el aire alrededor del animal y se produce la crisis

térmica; lo ideal está entre 10-30 km./hora.

El baño del bovino debe ser de gota gruesa y debe mojar completamente la

piel del mismo. La ventilación no "refresca" al animal sino que lo seca, por

lo cual favorece la evotranspiración a través de la piel.

En cuanto al manejo del rebaño en áreas cálidas; se deben usar las horas más frescas para el ordeño y para que los animales pastoreen, pues si el ordeño empieza tarde, los animales salen a pastorear a las horas más calurosas y activan sus mecanismos de termorregulación como es la anorexia voluntaria. Las vacas tienden a comer las dos terceras partes del consumo total en las horas más frescas del día.

En el caso de animales estabulados donde hay que suministrarles su alimentación es preferible dividir la ración total en el mayor numero de veces al día, obteniendo un mejor aprovechamiento de la ración, el animal no desperdicia tanto ya que cuando se le suministra de una sola vez una gran cantidad de pasto picado o ensilaje la temperatura aumenta en el fondo del montón lo cual hace que el animal lo rechace. Por supuesto una fuente adecuada de agua fresca y limpia es necesaria. Todos los potreros y corrales deben tener bebederos con tamaño y agua suficiente para que el 20% de los animales del rebaño beban al mismo tiempo. Además es conveniente aumentar a 1.5% el potasio, 0.4% el sodio, 0.5% el magnesio y 0.75% de bicarbonato de sodio en la ración total ya que estos minerales se pierden con mayor facilidad en caso de estrés calórico.

Criterio de selección del cruzamiento entre animales

Bos taurus X Bos índicus

La alta producción de leche o ganancia diaria de peso es superior en animales Bos taurus pero tienen una zona de confort con temperaturas más bajas y por lo tanto en medio tropical, tienen que activar sus mecanismos de termorregulación para disipar calor, por lo cual se ven afectados por la anorexia voluntaria, disminución del pastoreo, problemas de fertilidad y baja en la producción. Por el contrario los animales de origen Bos índicus son más resistentes a climas tropicales y su zona de confort es más elevada por lo cual no tendrán que activar sus mecanismos de disipación de calor o si los activan serán suficientes para que el animal se desarrolle y produzca en forma normal, aunque sus producciones no serán tan elevadas como las de los bovinos Bos taurus en su zona de confort.

 

  •Seleccionar animales grandes de elevada amplitud torácica que permite una capacidad respiratoria elevada lo cual va a permitir una elevada evaporación que es el

principal método de disipación calórica de los bovinos.

•Seleccionar animales grandes de elevada amplitud abdominal que permite una capacidad ruminal y digestiva mayor, con lo cual se favorece el consumo de grandes cantidades de forrajes toscos, los cuales tienen la característica de generar gran cantidad de calor en su digestión.

•Seleccionar animales pigmentados principalmente, pero de pelaje claro, ya que los animales pigmentados están más protegidos a los rayos ultravioletas dañinos del sol que los no pigmentados. Y los animales de pelaje claro absorben menos radiaciones ultravioletas. Un ejemplo de esto son los bovinos de la raza Carora.

PROTECCION FRENTE AL ENFRIAMIENTO INTENSO POR

ANTICONGELANTES NATURALES

MODELO EX -VIVODE PRESERVACION DE PULMON DE

RATA

El enfriamiento del órgano es el método utilizado para aumentar su tolerancia a la isquemia. Sin embargo, el enfriamiento a las temperaturas precisas para atenuar la lesión isquémica es causa de lesión por sí mismo

Lesión de Pulmón por enfriamiento

Mecanismos de lesión por enfriamiento.

El enfriamiento

provoca un enlentecimiento general del metabolismo

La mayoría de las encimas de animales homeotermos muestran una disminución de su actividad a la mitad por cada 10 ᵒC de descenso de la temperatura

Enfriamiento produce el efecto deseado de disminuir

Las necesidades celulares de energía

ATP

aumentando de ese modo la tolerancia del órgano a la isquemia

Por el enfriamiento

Se enlentece pero no detiene el metabolismo

Enlentece el metabolismo de forma no selectiva

Durante preservación pulmonar fría, se ha demostrado consumo de O² y eliminación de CO² que se origina en el ciclo de Krebs, incluso a temperaturas tan bajas como 10ºC

Interrumpe los mecanismos de inhibición selectiva que la célula despliega frente a la Hipoxia.

Se enlentece la producción de ATP

Inhibición de la fosforilación oxidativa, mediada por la entrada de Ca++ en la mitocondria

La eficiencia de la bomba de Na+/K+ queda reducida

Por el enfriamiento

El cambio de fase del agua líquida a sólida puede ser lesivo

Limitación de las encimas de la glucólisisanaerobia

Se inhibe la síntesis proteica

Mecanismos normales de regeneración y reparación celular estarán también limitados

A nivel del citoplasma

A nivel de las membranas y/o del citoesqueleto

La formación de cristales de hielo se inicia a los 4ºC

Causa de rigidez de las estructuras celulares y secundariamente de lesión

Podría dar lugar a roturas o desgarros de la membrana citoplásmica, nuclear o de las organelas intracitoplasmáticas

Mecanismos metabólicos de adaptación al enfriamiento

Mecanismos de adaptación metabólica al frío ambiental intenso

Temperaturas ambientales que pueden llegar incluso a ser inferiores a la temperatura de congelación del agua

Han sido estudiadas en

Insectos

Batracios

Animales que adquieren siempre la temperatura ambiental

Carecen de mecanismos fisiológicos de homeotermia, es decir, conservación de la temperatura interna

Mecanismos desarrollados solamente por mamíferos y aves.

www.venezuelatuya.com/natura/imagenes/012sapo.jpg

web.educastur.princast.es/.../insectos1.jpg

http://www.elpais.com/recorte.php?xref=20060730elpdmgrep_2&id=SCO200&type=Ies&img=Colostethus_ruthveni.jpg

Algunos insectos y batracios

capaces de sobrevivir a una situación de frío ambiental tan intensamente crítica que es en apariencia incompatible con la vida

El cuerpo de estos animales puede llegar incluso a congelarse

El cambio metabólico básico es que los animales se hacen intensamente diabéticosGrandes cantidades de

glucosa, cuerpos cetónicos y polialcoholes son vertidos a la sangre (batracios) o hemolinfa (insectos)

Concentraciones que alcanzan incluso los 3,000 mMol/litro

Esta situación de hiperosmolaridad les haceresistentes a la congelación por descenso crioscópico del punto de congelación de sus líquidos internos

www.patricio00.com/post/imagenes/sapito380.jpg

Estos mecanismos de defensa frente al frío intenso

son

extremadamente sutiles

La glucosa

Permanece básicamente fuera de las células

Hace las veces de impermeante

retiene agua en el espacio extracelular

Intentando evitar la ingurgitación celular que se sigue de la inhibición de la bomba Na+/K+.

Los cuerpos cetónicos y los alcoholes

Pueden atravesar libremente las membranas lipídicas

Pueden distribuirse uniformemente porambos espacios intra y extracelular

incrementan la osmolaridad simultáneamente y por igual intensidad en ambos espacios

Sin provocar cambios secundarios de arrastre de agua y/o electrólitos por gradiente osmótico y/o eléctrico

Diferencia Importante

Preservación de órganos por enfriamientoSe realiza mediante

perfusión fría del órgano por vía vascular

Consigue un enfriamiento rápido o casi inmediato del mismo

No hay tiempo de adaptación

Descensos de temperatura que sufren los animales en su medio ambiente natural

son graduales

siguen la velocidad del tiempo atmosférico

Detectan el descenso de temperatura y gozan de un margen de tiempo para modificar su situación metabólica y adaptarse a la situación crítica que se avecina

No hay en la clínica una fase de recalentamiento gradual y progresivo. El órgano preservado pasa de una temperatura extremadamente baja, de 4ºC ó 5ºC, a 36ºC sin que apenas medie tiempo alguno de “desadaptación”. El choque térmico al que el órgano es sometido es muy intenso, y podría ser lesivo

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Factor crítico en la preservación del órgano

La temperatura

Temperatura óptima de preservación sigue siendo objeto de discusión

Cuanto mayor sea el descenso de temperatura, menores serán las necesidades de O2 y de sustratos metabólicos para la síntesis de ATP

Los cristales de hielo empiezan a formarse por debajo de los cuatro grados centígrados

quizá sean preferiblestemperaturas algo superiores, facilitando así un mínimo, pero cierto metabolismo aerobio durante la preservación

Por una parte

Por otra parte

finalmente

óptima temperatura de preservación pulmonar

numerosos estudios

alrededor de 10ºC, entre los 8ºC y 15ºC

Evalúan que es

En cambio

es preferible realizar la perfusión a temperatura ambiente

permitir que el órgano vaya enfriándose despacio

Evitar así el choque térmico que supondría el descenso inmediato desde 37ºC a menos de 10ºC

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