lunes, 13 de octubre de 2014

ADAPTACIONES FUNCIONALES DE LOS ANIMALES AL AMBIENTE

Introducción a la  Fisiología Ambiental

  1. Introducción.
  2. Organismo y Ambiente
  3. Factores Ambientales y funcionamiento animal
  4. Tipos de Ambientes


1. Introducción.
           
La Fisiología Animal estudia cómo funcionan los animales vivos. Se ocupa de la función de los tejidos, órganos y sistemas de órganos de los animales pluricelulares. Se intenta comprender, en términos físicos y químicos, los mecanismos que operan en los animales vivos a todos los niveles, desde el subcelular, hasta el organismo integrado. La fisiología ambiental examina a los animales en el contexto del medio ambiente en el que habitan. Consideramos ambiente (o medio ambiente), el conjunto de condiciones o circunstancias físicas, químicas y bióticas que rodean a los animales, personas o plantas e influyen en su existencia.

Hasta la fecha la fisiología tradicional se ha basado en aspectos humanos y en estudios de laboratorio de, bien animales clásicos de laboratorio (mamíferos fundamentalmente, u otros vertebrados olvidando otros taxones), bien de animales extremadamente especializados, dirigidos hacia situaciones límite. Esto nos ha proporcionado información sobre muchos mecanismos adaptativos, ya que los organismos que viven en ambientes extremos dan una idea del rango de posibilidades evolutivas entre los animales, de tal modo que las especies con un desarrollo de propiedades fisiológicas particulares eran a menudo útiles como sistemas modelos. De todos modos, estos estudios no constituyen una idea de la “norma” de actuación de animales más generalistas. Además resulta evidente que la mayoría de los animales, a lo largo de su vida, no necesitan adaptaciones fisiológicas extremas y se fían de estrategias conductuales para evitar hasta sus peores dificultades.

La fisiología ambiental trata de comprender aquellos aspectos de la fisiología que se ocupan de las interacciones existentes entre un organismo y su medio ambiente. Para ello es muy importante estudiar los animales en el contexto de su propio hábitat y con sus necesidades reales, para entender cómo funciona dentro del mismo y cómo responde, en todos los estadios de sus ciclos vitales.


2. Organismo y Medio Ambiente.

Han de quedar muy claros los conceptos de organismo y de medio ambiente. Como definición preliminar, cabe decir que el medio ambiente incluye todos los factores químicos, físicos y bióticos que rodean al organismo y que influyen en su existencia.

Hace ya un siglo, el gran fisiólogo Claude Bernard indicó que organismo y medio ambiente se definen uno en función del otro. Por tanto, basta explicar qué es “organismo” para a continuación explicar qué es “medio ambiente”. Esto queda perfectamente aclarado al considerar un parásito en el interior de un ser humano. Desde las consideraciones habituales, el ser humano es un organismo, pero desde el punto de vista del parásito, el ser humano es el medio ambiente. Así surge la duda de que tal vez organismo y medio ambiente no estén tan claramente diferenciados como se había supuesto.

Hay que tener en cuenta que organismo y medio ambiente interaccionan constantemente. Esa interacción, desde el punto de vista fisiológico, se traduce en un intercambio dinámico de energía y materiales. El organismo, al alimentarse o respirar, incorpora en su estructura átomos de carbono, de oxígeno, hierro…, que acaban formando parte de su estructura. Ese oxígeno, que formaba parte del aire respirado, se ha integrado en el organismo. Así, los límites materiales entre organismo y medio ambiente se diluyen, usando tal vez un punto de vista muy filosófico. Lo que resulta evidente es que el organismo no es un objeto inalterable en el tiempo. Sus átomos y moléculas son reemplazados y no persisten a lo largo del tiempo. ¿Qué persiste entonces?: La organización. En esencia un organismo es una organización que se automantiene, y a este proceso de automantenimiento se refiere el concepto de homeostasis, que veremos en el próximo tema.
3. Factores ambientales y funcionamiento animal.

            Tradicionalmente se ha dividido el medio ambiente en factores tales como:

Temperatura
Humedad
Luz
Viento
pH
Concentración de sales
Concentración de O2
Suministro de alimento
Competencia
Depredación.

Tal catalogación en factores se acepta, al menos en parte, porque la mente humana debe dividir las cosas complejas para poder estudiarlas y entenderlas. Sin embargo, se han de tener en cuenta, como mínimo, dos peligros que hacen que esta catalogación nos pueda llevar a errores. Los factores que se han aceptado varían considerablemente en la medida en que se cuantifican. La temperatura, por ejemplo, se puede medir con exactitud mediante un instrumento económico; la luz ya requiere un instrumento más costoso; y, en el extremo, la disponibilidad de alimento sólo es posible medirla con aproximación mediante grandes trabajos. Hay la tentación de estudiar aquello que resulta fácil medir. El peligro radica en que se conceda demasiada importancia a los factores del animal susceptibles de ser fácilmente cuantificados y se subestime el significado de factores menos asequibles. Sin duda, el organismo está expuesto a todos los factores juntos y la influencia de cualquiera de ellos tal vez dependa de la influencia simultánea de los demás factores. La mayor parte de estudios de ecología fisiológica se han ocupado de un factor aislado; algunos han tratado de la interacciones de dos factores; pero muy pocos han relacionado, cuantitativamente, interacciones de tres o más factores. Se han de valorar, como mínimo, las más importantes interacciones si se pretende entender el organismo y su integración total con el medio ambiente.


Ejemplos:

3.1. La carpa. A 1ºC, la carpa muere cuando el contenido de oxígeno disuelto en el agua desciende por debajo de 0.8 mg/l. A 30ºC, muere cuando este índice es de 1.3 mg/l. Esta interacción entre temperatura y contenido de oxígeno es fácilmente comprensible, ya que el pez tiene una tasa metabólica más elevada a temperaturas altas y, por tanto, necesita obtener más oxígeno por unidad de tiempo.

3.2. Larvas de díptero. En este caso se pone de manifiesto la gran complejidad de las interacciones entre temperatura, estado de desarrollo, condiciones de nutrición, luz y tipo de luz. Las larvas de díptero de los abetos pasan a través de una serie de intermudas, separadas por la muda del exoesqueleto. Todas las formas en intermuda se mueven hacia la luz a bajas temperaturas y huyen de ésta a temperaturas altas, pero la temperatura a la cual se produce el cambio en la reacción depende de la intermuda específica. A 25ºC al menos tres de las intermudas son fotopositivas a toda clase de fuentes de luz cuando están alimentadas, pero cuando están en ayuno son fotopositivas a fuentes de luz difusa y fotonegativas a fuentes luminosas más potentes. La base fisiológica de esta interacción de factores es desconocida.

La fisiología ambiental pretende estudiar las relaciones de interdependencia que ligan al organismo con su medio ambiente. Por lo general, describir el medio ambiente de un animal es más difícil de lo que parece y comporta estudios de 1) percepción, 2) hábitat y distribución y 3) microclima.

1) Los diferentes animales perciben el medio externo de distintas maneras y, en cierto grado, las respuestas fisiológicas y de comportamiento dependen de esta percepción. No hay que olvidar que nuestra percepción del mundo (o del ambiente) es diferente a la percepción del mismo por otras especies, no sólo por la prioridad que demos a los distintos sentidos, sino por el rango con el que éstos detectan los diferentes estímulos.

El hombre, por ejemplo, tiene un sentido del olfato relativamente bueno. Las aves son menos sensibles a los olores y diversos mamíferos presentan mayor sensibilidad y viven en un mundo donde los olores son muy importantes y constituyen profundos mensajes del medio ambiente. La rata canguro y algunos otros roedores muestran gran sensibilidad a los sonidos de baja frecuencia; detectan las vibraciones de las alas de una lechuza cuando ataca, vibraciones que el hombre es incapaz de notar. Las abejas y ciertos insectos perciben la luz en el espectro del ultravioleta, y recientes fotografías, obtenidas con una cámara de televisión sensible al ultravioleta, muestran que probablemente estos animales ven el mundo de modo muy diferente a como lo ve el hombre. Especies de flores que nos parecen casi idénticas, son muy distintas en ultravioleta, y es posible que los insectos las distingan enseguida durante su búsqueda de polen y néctar.

2) El estudio del hábitat y la distribución ayuda a comprender el medio ambiente de una especie. En sentido amplio, el hábitat es donde vive el animal. Los topos (Condylura cristata), además de vivir debajo de la tierra, también habitan en oscuros y húmedos suelos de regiones pantanosas e incluso, en determinadas ocasiones, nadan en charcas y lagos en busca de larvas de insectos y otras presas. Antes de iniciar el estudio de la ecología fisiológica de las especies, interesa comprender las condiciones a que están expuestas las especies y para ello debe iniciarse una meticulosa investigación a lo largo de la historia natural. La distribución, o la repartición de las especies, es la zona o región total en que se las puede hallar. Ciertos lagartos, por ejemplo, están confinados en las regiones áridas del sudoeste de los EEUU; por otro lado, durante el invierno no es raro encontrar patos americanos en el norte de Alaska. Conocer la distribución aporta algunas ideas acerca de las condiciones extremas del macroclima, que las especies han soportado con éxito.

3) Cuando los animales relativamente grandes andan, la mayoría de sus órganos de los sentidos están localizados a bastantes centímetros por encima del suelo. Su percepción del clima en una zona puede tener muy poca relación con el clima real que experimentan la gran mayoría de los vertebrados y animales invertebrados, cuyo universo consiste en grietas, maleza densa, o túneles.

Se denomina ecoclima o microclima al clima que se da en una zona muy definida. El estudio de la microclimatología nos aporta datos fundamentales, como la respuesta a las condiciones de temperatura y humedad que reinan en el hábitat ocupado por Ligia oceánica, crustáceo isópodo marino y semiterrestre. En sus dos localizaciones (ver figura), el balance entre pérdida (radiación al aire más frío, evaporación) y ganancia (radiación solar) de calor arroja una temperatura corporal que difiere en 4ºC, en dos “climas” separados apenas unos centímetros. En el caso de los roedores pequeños del desierto de Arizona (ver figura), los túneles en profundidad consiguen que la oscilación de la temperatura anual (medida en superficie) disminuya rápidamente con el incremento de la profundidad. Algo similar ocurre con los animales que excavan por debajo de la nieve. Al tener en la superficie del suelo temperaturas 20ºC más altas que las existentes en la superficie de la nieve, obtienen una ventaja térmica considerable.


4. Conceptos de ambiente natural y artificial.

Medio ambiente natural es el conjunto de condiciones físicas, químicas y biológicas que rodean a un organismo. El calificativo natural añade la idea de que estas condiciones externas al organismo en cuestión no han sido variadas (o casi no han sido variadas) por el hombre. Dentro de esta clasificación podrían entrar los Parques Nacionales españoles. Pese a estar “acotados”, son áreas relativamente grandes donde los ecosistemas no están significativamente alterados por el hombre y donde la geomorfología, fauna, flora y hábitats son de gran interés y belleza, por lo que son protegidas por la más alta autoridad del país, y donde el público es admitido con fines educativos, culturales y recreativos. Los Parques Naturales, en cambio, son parajes naturales, a veces con inclusión de elementos de paisaje antropógenos y asentamientos humanos autóctonos, preservados y accesibles al público.


Para hablar de Medio ambiente artificial, debemos asumir la intervención del hombre. En este sentido cabría distinguir entre los ambientes “naturales” creados (zoológicos, acuarios-delfinarios, safaris…), que intentan imitar a la naturaleza, y los ambientes rurales y urbanos, núcleos humanos que en ocasiones tienen gran impacto en los ambientes naturales que los rodean, y en los que también se generan nuevas interacciones organismo-medio ambiente.

REFERENCIAS:
Universidad Pablo de Olavide. Grado en Ciencias Medioambientales. Adaptaciones animales al ambiente.

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