Introducción a la Fisiología
Ambiental
- Introducción.
- Organismo
y Ambiente
- Factores
Ambientales y funcionamiento animal
- 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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