Adaptacion de los animales

Tema 1.- El animal y su medio ambiente. Adaptación, aclimatización y aclimatación.Ecofisiología animal. Open Courseware.

Tema 1.- El animal y su medio ambiente. Adaptación, aclimatización y aclimatación.

• Tema introductorio: a modo de declaración de intenciones, en el que se exponen definiciones y conceptos básicos generales sobre:

Variabilidad y diversidad morfológica de los animales frente a unos aspectos de organización anatómica interna y funcional comunes.Líneas generales de la variabilidad de factores ambientales en distintas zonas de la biosfera.Conceptos de adaptación, aclimatación y aclimatización.Conceptos de conformidad y compensación y de regulación.


1.1.- Diversidad y variabilidad del reino animal.1.1.1.- Filogenia y clasificación.1.1.2.- Organización corporal y funcional básica de los animales.1.1.3.- Sistemas termodinámicos abiertos cuyas funciones se ven afectadas

por el entorno.1.2.- Diversidad y variabilidad del medio ambiente.

1.2.1.- Factores bióticos y abióticos: disponibilidad de nutrientes o recursos.1.2.2.- Espacial: macro y microambientes. Una cuestión de tamaño.1.2.3.- Temporal: variaciones estacionales. Dependencia de la latitud.

1.3.- Interacción entre animal y medio ambiente: respuestas funcionales a los cambios.1.3.1.- Escala temporal.

1.3.1.1.- Actuando sobre individuos.1.3.1.1.1.- Instantánea (s, min): sistema nervioso, comportamiento

(metabólicas).1.3.1.1.2.- Plazo medio (días, meses).

1.3.1.1.2.1.- Aclimatización: cambios en los factores naturales (ej., estacionales en zonas templadas).

1.3.1.1.2.2.- Aclimatación: cambios controlados de un factor en el laboratorio.

1.3.1.2.2.3.- Normas de reacción que determinan el fenotipo.1.3.1.2.- Actuando sobre varias generaciones de una especie:

adaptación.1.3.1.3.- Tipos de selección: estrategias r, K y A.


Randall et al. 2002


Kardong, 1999

(Tomadas de Romer y Parsons, 1985)

Weisz, 1987


(Tomada de Willmer et al. 2005)




mE

Información

mE

Información

↓ S = cte

Vida

Reaccionesirreversibles

Los seres vivos son sistemas termodinámicos abiertos que intercambian masa, energía e información con el medio externo con objeto de mantener un grado de organización constante (entropía baja).


mE

Información

mE

Información

Medio interno → constanteFuncióncelularestable

∆ Medio externo

“Ruido”

Los animales pluricelulares son sistemas termodinámicos constituidos por miles de microsistemas (las células), cada uno de los cuales intercambia m, E e Info con su entorno: el medio interno del animal.


(Modificada de Gardiner, 1987)


% volumen

78%

21% 1%

AguasprofundasAguassuperficialesTerrestre


(Tomadas de Hill et al. 2007)


Adaptación

(Modificada de Willmer et al. 2005)


Ej.: coloración de la superficie corporal



Tipos de selección y mecanismos de adaptación en los animales Tipo de selección r K A Ambiente Estabilidad Baja Alta Alta Estrés abiótico Alto Bajo Alto Disponibilidad energética

Baja Alta Baja

Individuos Tamaño corporal Pequeño Grande Grande o pequeño Duración del ciclo vital Corta Larga Larga Madurez sexual Temprana Tardía Tardía Reproducción Modelo Semélparo Iteróparo Ambos Tiempo de generación Corto Largo Ambos Fecundidad Alta Baja Baja Descendencia Abundante y pequeña Reducida y grande Ambos Cuidados paternos Ausentes Comunes Posibles Poblaciones Densidad Fluctuante Alta Baja o fluctuante Estabilidad Fluctuante Constante Fluctuante Rangos Altos Bajos Ambos Competición Baja Alta Baja Interacciones bióticas Pocas y simples Muchas y complejas Pocas y simples Visión de conjunto Pequeños Grandes Muy variados Producción reproductora

rápida Producción reproductora lenta

Normalmente lenta

Colonialistas Comunidades clímax Clímax simple Generalistas Especialistas Especialistas Ejemplos Charcos estacionales Sabanas africanas Polos o desiertos Fuente: Willmer et al., 2005


1.3.- Interacción entre animal y medio ambiente: respuestas a los cambios.1.3.2.- Tipos de respuestas.

1.3.2.1.- Evitación: comportamiento.1.3.2.1.1.- Espacial (ej., escape).1.3.2.1.2.- Temporal (ej., hibernación).

1.3.2.2.- Conformidad: individuos conformistas: el medio interno cambia paralelamente al medio externo.

1.3.2.2.1.- Cambia el medio interno → cambian las velocidades de las funciones.1.3.2.2.2.- Puede haber una compensación funcional con la aclimatación (o la aclimatización) → recuperación de la velocidadfuncional anterior al cambio.

1.3.2.2.2.1.- Tipos de compensación.1.3.2.2.2.2.- Consecuencias de la compensación: Homeocinesis(velocidad constante de las funciones = independencia).

1.3.2.3.- Regulación: cambia la velocidad de algunas funciones necesarias para mantener la constancia del medio interno.

1.3.2.3.1.- Individuos reguladores: hipo e hiperregulación.1.3.2.3.2.- Consecuencias: Homeóstasis (mantenimiento del medio interno de composición constante).

1.3.2.4.- Modelos reales: entre conformista y regulador (depende: factor y especie).

1.3.3.- Márgenes de supervivencia.1.3.3.1.- Estenotolerancia: estrecho (conformistas > reguladores).1.3.3.2.- Euritolerancia: amplio (conformistas < reguladores).


Niveles de organización en los que las respuestas adaptativas pueden ocurrir.

Evitación espacial(escape) Comportamiento

Evitación temporal(ej. hibernación)

Conformidad(MI ≈ ME)

Regulación(MI ≅ cte.)

Morfológico

Bioquímico

Fisiológico

Willmer et al. 2005


0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1 2 3 4 5 6 7

Factor en el medio externo (E)

Fact

or

en e

l m

edio

in

tern

o (

I)E = I Conformista perfecto




(Modificada de Willmer et al. 2005)


Compensación → independencia del cambio ambiental

Alteración de la velocidad con el cambio agudo

Factor ambiental (ej, temperatura: T1<T2<T3)

(Modificada de Prosser y Heath, 1991)


Compensación inversa

Sin compensación

Compensación parcial

Compensación completa

Sobrecompensación

Factor de aclimatación (temperatura)

Vel

oci

dad

de

funci

ón

(Modificada de Prosser y Heath, 1991)


1.4.- Algunas generalizaciones válidas.1.4.1.- Los animales pequeños y de cuerpos blandos del medio marino

suelen ser evitadores (buscan los microhábitats adecuados) y conformistas. Puede haber terrestres más grandes evitadorestemporales (hibernación).

1.4.2.- Los animales medianos y de cuerpo duro (exoesqueleto) pueden mostrar algo de capacidad de regulación.

1.4.3.- Los animales grandes terrestres son reguladores.1.4.4.- Una misma especie puede ser reguladora para un factor

ambiental y conformista para otro (ej., peces teleósteos).


Bibliografía utilizada:

1. Gardiner, M.S. 1978. Biología de los invertebrados. Ediciones Omega, S.A., Barcelona. 940 págs. 2. Hill, R.W., Wyse, G.A. y Anderson, M. 2006. Fisiología animal. 3ª ed. Editorial Médica

Panamericana, Madrid. 655 págs. ISBN: 84-7903-990-6.http://www.sinauer.com/detail.php?id=3158

3. Kardong, V.K. 1999. Vertebrados: anatomía comparada, función y evolución. 2ª ed. McGraw-Hill / Interamericana de España, S.A., Madrid. 900 págs.

4. Moyes, C.D. y Schulte, P.M. 2007. Fisiología animal. Pearson/Addison Wesley, Madrid. 300 págs.5. Prosser, C.L. y Heath, J.E. 1991. Temperature. En: Environmental and metabolic animal

physiology, 4ª ed. (Prosser, C.L. Ed.) Wiley-Liss, págs. 109-1656. Randall, D.J., Burggren, W.W., French, K. y Fernald, R. 2002. Eckert's animal physiology. 5ª

ed. W.H. Freeman, New York. 768 págs. http://www.whfreeman.com/animalphys5/7. Romer, A.S. y Parsons, T.S. 1985. Anatomía comparada (vertebrados). 5ª ed. McGraw-

Hill/Interamericana, Madrid. 435 págs.8. Somero, G.N. 1991. Hydrostatic pressure and adaptations to the deep sea. En: Environmental and

metabolic animal physiology, 4ª ed. (Prosser, C.L. Ed.) Wiley-Liss, págs. 167-204.9. Weisz, P.B. 1987. La ciencia de la zoología. 6ª ed. Omega S.A., Barcelona. 954 págs.10. Willmer, P.G., Stone, G.N. y Johnston, I.A. 2005. Environmental physiology of animals. 2ª ed.

Blackwell Science, Oxford, U.K. 816 págs.

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