Tema 21. POIQUILOTERMIA Y HETEROTERMIA (2013)

Apunte Español
Universidad Universidad de Barcelona (UB)
Grado Biología - 2º curso
Asignatura Fisiologia animal
Año del apunte 2013
Páginas 7
Fecha de subida 12/04/2016
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TEMA 21: HOMEOTERMIA Y HETEROTERMIA Objetivos del tema: - Cómo el calor producido por un animal o intercambiado con el medio puede usarse con finalidad termorreguladora.
- Comprender los mecanismos de transferencia de calor con el medio para ajustar (regular) la temperatura corporal.
RELACIÓN DE LA TEMPERATURA CORPORAL CON LA AMBIENTAL Se caracteriza por la regulación fisiológica de la temperatura corporal sobre un valor constante independientemente de la temperatura ambiental.
Tenemos una temperatura corporal (la del núcleo) constante aunque la temperatura ambiental varíe mucho. En ordenadas tenemos la temperatura del núcleo, y abcisas temperatura ambiente. En animales que van desarrollando mecanismos de mantención de la temperatura interna, la temperatura se mantiene constante.
No todos los mamíferos han seleccionado una temperatura determinada. En mamíferos bien desarrollados 36-38, temperatura núcleo. En aves la temperatura es más elevada, en algunos casos llegan a 42 grados la temperatura del núcleo. En mamíferos monotermos y marsupiales: 30-35ºC.
Lo que sirve tener núcleo caliente es que la mayor parte de órganos del organismo está a temperatura regulada. Un núcleo a temperaturas idóneas…. Precisa de una gran actividad metabólica.
Se gasta de 5 a 10 veces más un homeotermo que un poiquilotermo.
Necesitan una mayor cantidad de alimento y agua.
Las ventajas de la homeotermia son: temperaturas idóneas para gran actividad celular y de órganos. Mayor desarrollo y complejidad.
Las desventajas de la homeotermia son: mayor gasto energético en producción de calor. Mayor necesidad de alimento y de agua.
Aquí tenemos un problema. En esta gráfica, en la parte de arriba tenemos temperaturas corporales comparadas en abcisas con temperaturas ambientales.
Nuestra temperatura varía a lo largo del día 1.5 grados. Una gran oscilación de la temperatura del ambiente, poca variación de la temperatura del núcleo.
En hipotermia, la funcionalidad continúa.
Cuando la producción de calor ya no es suficiente, la temperatura interna baja, la tasa metabólica baja, la temperatura baja y como consecuencia, el individuo se muere.
1 Existe la manera de reducir la temperatura de manera controlada, a través de operaciones… Se acopla un sistema de marcapasos que le va dando respiración asistida. Un individuo con la tasa metabólica baja no tiene la capacidad suficiente para producir calor para su recuperación.
En un animal termorregulador hay una zona de temperaturas ambientales en que la tasa metabólica no cambia aunque la temperatura sí varíe. Esta zona es termoneutra o termoneutral y está limitada por una temperatura crítica (pasa un cambio pero NO es letal). Esta tasa metabólica, por encima de la temperatura crítica superior la TM aumenta. Por debajo de la temperatura crítica inferior la TM también aumenta. En animales grandes zonas termoneutras grandes, en animales pequeños zonas termoneutras pequeñas.
Si la temperatura ambiente supera la temperatura crítica superior el aumento de la TM va a poner en marcha mecanismos de disipación y pérdida de calor, mientras que por debajo de la temperatura crítica inferior el aumento de la TM se dirige a evitar la pérdida de calor y a la producción de calor metabólico.
La TM que da el valor mínimo, es la tasa metabólica basal le llamamos basal porque se da solo en estas temperaturas en la zona termoneutra cuando la temperatura ambiental es la óptima para este animal.
A medida que pasamos de la temperatura crítica inferior hacia debajo, es decir, hace más frio, la TM incrementa, le llamaremos un aumento de la TM para compensar un frío ambiental, la llamaremos termogénesis: generación de calor. Contra más frío ambiental hace, más calor generamos. La TM basal no es 0 es muy alta. Este cuerpo energético nos marca que esta pendiente depende de las características del animal.
Si quiero saber a qué temperatura ambiental tiene que estar un mamífero que sin producir calor tenga su temperatura corporal adecuada, ¿a que temperatura tiene que estar el ambiente para que el mamífero cuya temperatura del núcleo es de 37, no produzca calor? Pues a temperatura de 37 grados, la misma que la de su núcleo (alargando la línea de termogénesis). ¿Por qué necesitamos que nuestra zona termoneutra sea de 27-28 si nuestra temperatura corporal es de 37 grados?, porque las reacciones metabólicas desprenden calor, constantemente produce calor, y a de perder calor pasivamente. Por encima de la temperatura critica superior, la pérdida de calor pasiva es tan lenta que se necesitan mecanismos como la sudoración. Un ambiente de 29 es excesivo para nosotros, nos iríamos calentando, hemos de poner un mecanismo activo para enfriarnos.
En la zona termoneutra pequeños ajustes compensan las diferencias de temperatura ambiental: relación entre TM y temperatura ambiental.
Gráficas que vemos una v representa las características físicas de intercambio, de estas 3 zonas hay una zona termoneutra en la que la temperatura ambiental puede variar un poco, la temperatura critica superior y la TM se mantiene en la temperatura basal. Mínima actividad del animal, la temperatura que se regula es la temperatura del núcleo del cuerpo se puede cambiar el valor de la periferia. En condiciones de mucho calor se ha de dispersar al exterior.
En la zona termoneutra los cambios que puede hacer el animal son pequeños sin modificación de gasto energético. Disminuir relación superficie volumen (en condición de frio encogernos, disminuimos superficie). En situación de calor expandimos nuestra superficie para disminuir las perdidas.
2 Podemos hacer ajustes, pero conservamos la respuesta. Por ejemplo: respuestas del comportamiento: modificación del área de intercambio de calor, disminuyendo la relación S/V y disminuyendo así la pérdida de calor. Pueden conseguirlo adoptando posturas en forma de bola, acurrucarse.
Ajustes de aislamiento. En los homeotermos, el engordamiento de la capa aislante, la respuesta de aumentar el engordamiento, se hace moviendo un pequeño músculo en la base del pelo, piloerección. Este mecanismo se utiliza en condiciones de frío, para “atrapar” aire entre la piel y el medio. El aire actúa como medio aislante, evitando la disipación de calor por mecanismos de convección.
Nosotros no tenemos tanto pelo, hay unos músculos que aumentan la superficie no aumenta significativamente la TM, si esta respuesta esta complementada con el flujo sanguíneo, cambios de tipo vasomotor, si en frío hay una baja…en condiciones de mucha calor se ve de color rojo aumenta el flujo sanguíneo en la superficie de la piel para que la temperatura del núcleo se pierda más rápidamente. No afecta a la zona termoneutra. En un animal pequeño puede hacer poco cambio, la zona termoneutra es estrecha, en animales grandes, la zona termoneutra es más ancha. El animal o ha de producir más calor o hacer mecanismos activos para enfriarse.
Vasoconstricción o vasodilatación periférica: la irrigación tegumentaria, especialmente en apéndices como orejas, cuernos o patas, sufre cambios para aumentar (vasodilatación) o disminuir (vasoconstricción) la disipación de calor por radiación y convección.
3 En diferentes partes del sistema nervioso relacionados con la captación de la temperatura...
Tenemos termorreceptores en la superficie de la piel. Termorreceptores centrales en el hipotálamo.
Todos los sensores de actividad informan al mismo centro regulador de que un incremento de actividad vienen relacionado con un aumento de calor, el centro regulador a de balancear entre dos condiciones, la termogénesis y la termólisis, si el balance es perfecto el animal está regulado.
Regulando la cantidad total de calor que este cuerpo produce, respecto de calor total que emite, un animal regulador tiene la temperatura constante, incluso en temperaturas de mucho frío, la termogénesis total = termólisis, SIEMPRE. En condiciones de calor y de frío a de compensarse.
TERMOGÉNESIS (regulación endocrina de la actividad metabólica). Producción de calor por procesos químicos: Un aumento (incremento del metabolismo) condicionado por hormonas, las más rápidas son las de epinefrina y norepinefrina que son catecolaminas, que determinan un incremento de catabolismo carbohidratado. El efecto de las tiroideas es a largo terminio tanto de lípidos, proteínas, y carbohidratos.
Incremento metabolismo debido a la actividad muscular: voluntario (ejercicio). El temblor, tiriteo, que son contracciones de músculos antagonistas, sin desplazamiento neto. Podemos producir 5 veces más calor con este sistema.
En condiciones normales, la temperatura ambiental es más baja, hay un gradiente para perder pasivamente el calor por conducción, convección y radiación. Con frío ambiental, la excesiva actividad física del animal, se necesita perder calor activamente.
La TERMÓLISIS solo puede utilizar un solo mecanismo, es activo, pérdida de calor por un proceso física basado en la evaporación del agua corporal: Sudoración: en humanos produce un filtrado del plasma que moja la piel que al evaporarse enfriará.
Jadear: en animales con piel o pluma, hiperventilación de las vías altas del respiratorio (cavidad bucal, nasal, traqueal…), evapora agua de las mucosas, las enfría y reparte el efecto por todo el cuerpo.
MECANISMOS TERMOLÍTCOS DE EVAPORACIÓN Evaporación de un gramo de agua  2.45 KJ.
SUDORACIÓN A nivel de la superficie de la piel, las glándulas ecrinas de la secreción del sudor, el filtrado del plasma tienen una composición similar, abundante en iones agua + sales.
4 Cuando la glándula saca sustancia al exterior, salen moléculas orgánicas que sirven de alimento a bacterias, la modificación por bacterias es la que provoca el olor. La sudoración no se produce en ambientes saturados en vapor de agua. Si un animal suda grandes cantidades de agua, pierde sales, que pueden afectar al balance mineral como por ejemplo el potasio puede afectar al funcionamiento del corazon, debe utilizarse bebidas ricas en agua y sales.
JADEO O PANTEO No afecta a la presión parcial de los gases en pulmón (no causa alcalosis respiratoria). Movilizan el gas a nivel de vías altas, evaporan agua a nivel de mucosas, la sal que segrega es reabsorbida y vuelve al individuo. La secreción de saliva aumenta incluso que en algún animal puede llegar a caer.
Termólisis contra calor, termogénesis contra frio.
Cuando la temperatura ambiental es baja, se disparan las termogénesis. En condiciones de mucha calor, se disparan los mecanismos de perdida de calor, si el ambiente es muy caluroso, se dispara con muy pocas décimas, si el ambiente es menos calurosos, se necesita mayor temperatura para disparar.
La temperatura interna es 36-37, en un ambiente de 29 ya es demasiado, ya hay que disparar un mecanismo para enfriar el cuerpo.
CONDUCTANCIA < = > AISLAMIENTO El grueso de la capa de aire dependerá del pelaje y del plumaje. Para un gran animal, en zonas frías 10-15 cm de pelo es posible. En todos los casos los animales no son homogéneos. Hay partes del cuerpo que dependiendo de la función no pueden estar tan aisladas. Las zonas periféricas con una elevada relación S/V, la cara y extremidades y cola la protección no puede ser muy gorda. En la cara se encuentran los órganos de los sentidos, en las extremidades para dar una fácil locomoción, y la cola lo mismo. En estas zonas el trabajo muscular es pequeño, pero tienen una gran capacidad de perder calor, dependen de la temperatura del núcleo del cuerpo que le lleve la sangre, pero en algunos casos puntos donde se escape calor que necesita gran producción de energía.
5 HETEROTERMIA REGIONAL Los puntos donde se puede producir pérdida descontrolada del calor interno, como consecuencia disminuirán las pérdidas energéticas. Zonas respecto S/V grande, zonas que por su función están menos aisladas que el resto del cuerpo, son puntos de fuga, el circulatorio actuará como trampa de calor. El circulatorio ha de atrapar el calor dejarlo en condiciones de frío en el núcleo. Ha de tener un sistema circulatorio que atrape el calor en estas zonas.
En el caso humano, se encuentra una arteria que se divide en dos, si se hace un corte se ve arteria cubital y radial, se ve 3,4 venas adosadas, su recorrido es próximo a la arteria. De manera que en condiciones de frío, la sangre que avanza por las arterias retorna por las venas el frío para compensar produce una vasoconstricción periférica. Tenernos venas superficiales muy cerradas. La sangre pasa a sangre venosa que retorna al exterior, la sangre más caliente arterial da calor... la extremidad cada vez es más fría y en algunos casos puede estar a la misma temperatura que el ambiente, una extremidad a la misma temperatura ambiental no intercambia calor neto, si está a 10 grados por encima intercambia más y así sucesivamente. Es una trampa física, si un animal no tiene problema de frío, en condiciones de calor determina las venas internas están cerradas llevan poca sangre y las venas superficiales pasa mucha sangre. En el primer caso, evita el desprendimiento de calor, y en el segundo caso actúa de radiador, calor en la superficie para eliminarlo.
Este concepto depende de la eficiencia del sistema circulatorio, de la longitud de esta zona de la extremidad… y de la cantidad de vasos que intercambian el calor es decir de la superficie de contacto.
Una trampa de calor funciona durante todo el recorrido. La extremidad está a 26 grados pero dentro del cuerpo 37, la sangre arterial se enfriara de 37 a 26, la sangre de 26 volverá a calentarse a 37.
6 ADAPTACIONES AL FRIO EN HOMEOTERMOS Los homeotermos necesitan aislamiento. Los animales de uno u otro tamaño harán una cosa u otra. En animales intermedios, aumentan el aislamiento térmico, presentan muda, sustitución de pelos que atrapan fuertemente el calor, pelos para temperaturas frías. En aislamiento, la zona termoneutral se alarga, la línea de termogénesis es más baja, En un animal pequeño muda, pero el pelo de verano y de invierno, el pelo cambia un 12 %, es decir, cambia poco, incrementan las capacidades de producción de calor lo que quiere decir es que si durante el verano la TM tiene unos máximos, una vez adaptado al invierno la termogénesis es igual pero se alarga la producción de calor, que condiciona… contra el frio acusado entrarán en hibernación porque supondría demasiado gasto energético, o huida.
FALTA PARTE FINAL DEL TEMA.
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