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TEMA 3: CONDICIONES ECOLÓGICAS. TEMPERATURA 1. Factores ecológicos. Condiciones y recursos Factor ecológico: magnitud variable del ambiente relevante para los seres vivos. Abióticos o físico-químicos: son los factores del medio físico que influyen sobre un organismo. Bióticos: son los otros organismos que ejercen influencia sobre un organismo.

1.1.

Condiciones y recursos

Las condiciones son factores ecológicos que varían en el espacio y en el tiempo y a los que el organismos responden de modos distintos y pueden ser modificados por los organismos, pero no son consumidas. Ejemplos: temperatura, humedad, pH, la salinidad, la concentración de contaminantes, la presencia de un depredador. Los recursos son factores ecológicos que sufren una disminución en sus magnitudes por ser consumidos por los seres vivos. Pueden ser objeto de competencia si son relativamente escasos (recursos limitantes) Los recursos pueden incluir aquellos que son consumidos por los animales (agua, plantas, presas animales), incorporados a la biomasa por las plantas (nitratos, agua, etc), o simplemente utilizados (una cueva como refugio).

1.2.

Curva de respuesta y límites de tolerancia

Ley de Tolerancia: cada organismo puede vivir dentro de un rango de valores del factor ecológico, limitado por un valor mínimo y no máximos, sus límites de tolerancia.

Estas curvas no siempre son como esta, existen otro tipo de curva.

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a) Los valores extremos de la condición son letales. La reproducción se produce sólo dentro del rango preferido. b) La condición es letal sólo a niveles elevados. c) Un recurso esencial para el organismo que a niveles altos se convierte en una condición letal.

Organismos eurioicos: tienen amplios rangos de tolerancia a las condiciones ambientales. Por ejemplo organismos que comen de todo. Organismos estenoicos: Tienen estrechos rangos de tolerancia a las condiciones ambientales. Por ejemplo se alimentan de un solo alimento.

2. La temperatura. Microclimas La temperatura es el factor ecológico más importante, los organismos suelen vivir en unos rasgos estrechos de temperatura. La temperatura es tan importante porque nos va a determinar la velocidad de las reacción químicas, por ese es tan importante y los organismos presentan tantas adaptaciones. La temperatura a nivel global nos dará un macroclima, y este macroclima cuando se combina con factores locales nos dará un microclima. La temperatura varía con: - A mayor altitud menor temperatura, ya que a mayor altitud hay menos capas de atmosfera para retener el calor. -Las áreas sombreadas serán más frías. -Color del sustrato: los colores oscuros absorben más radiación. -Vegetación: dan sombra y crean microclimas. -Cantos rodados y madrigueras: crean ambientes sombreados más frescos.

Usuario: aimarcar Temperatura del agua: el agua tiene una propiedad emergente gracias a la interacción entre las moléculas en forma de puentes de hidrogeno que favorecen la cohesión, de esta forma todo el calor empleado debe primero romper los puentes de hidrogeno antes de aumentar la temperatura del agua.

3. La temperatura y la función de los organismos Los organismos intercambian energía con el ambiente, y debe mantener un balance entra ganancias y pérdidas. Pueden mantener su equilibrio térmico mediante diferentes mecanismos morfológicos, fisiológicos y etológicos. Los organismos pierden calor: - Irradiándolo. -Pueden perder calor por evaporación -Por conducción del calor de un cuerpo caliente a otro frio, o por dos superficies que están en contacto. -Por convección por una corriente que transporta el calor.

3.1. Efectos de la temperatura sobre los procesos metabólicos La velocidad de la mayor parte de los procesos metabólicos se incremente exponencialmente con la temperatura. EL coeficiente Q10 es el cociente entre dos tasas o velocidad de reacción cuyas temperaturas presentan 10º de diferencia. Ejemplo: la tasa de consumo de oxígeno del escarabajo de la patata aumenta de forma exponencial con la temperatura. En la mayor parte de las temperaturas, la tasa se multiplica aproximadamente por 2,5 por cada aumento de la temperatura de 10ºC.

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3.2. Efectos de la temperatura sobre la velocidad de desarrollo o crecimiento La velocidad de crecimiento o desarrollo de un organismo se incrementa linealmente con la temperatura. Es decir a mayor temperatura mayor será la velocidad de desarrollo. EL tiempo fisiológico es el tiempo en que un organismo ectotermo se desarrolla en una combinación de tiempo y temperatura. Es decir los días que tardan en desarrollarse un organismo pero dependiendo de la temperatura. Ejemplo: si se desarrolla a mayor de 16 ºC 20 ºC -> 17.5d x 4 = 70 grados día 30 ºC -> 5d x 14 = 70 grados día

4. Regulación de la temperatura El calor por convección, conducción y radiación se puede ganar o se puede perder, pero por evaporación solo se puede perder calor.

4.1.

Clasificación de las relaciones organismo-temperatura

Según su grado de regulación de la temperatura corporal: 



Homeotermos o reguladores: organismos que mantienen una temperatura corporal relativamente constante, generalmente por encima de la del ambiente externo. Poiquilotermos o conformistas: organismos cuya temperatura corporal se encuentra fuertemente correlacionada con la temperatura del ambiente externo.

Según el modo en que regulan su temperatura corporal: 

Endotermos: organismos que son capaces de generar calor dentro de sí mismos (calor metabólico) para mantener constante su temperatura corporal, en general son todas las aves y todos los mamíferos.



Ectotermos: organismos cuya temperatura corporal depende fundamentalmente de las fuentes de calor externas. Son: invertebrados, anfibios, reptiles y peces, pero también plantas, hongos y protistas.

Los heterotermos son organismos que regulan su temperatura corporal unas veces por endotermia y otras por ectotermia dependiendo de las situaciones ambientales y de las necesidades metabólicas. Por ejemplo: colibríes, murciélagos, abejas…

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4.2.

Respuestas fisiológicas: regulación

La regulación u homeostasis es la capacidad de un organismo para mantener sus condiciones internas constantes, independientes del medio externo. 

Regulador: mantiene las condiciones internas constantes cuando el medio ambiente varía.



No regulador o conformador: su medio interno varía con el ambiente externo.

4.3.



    

Características de la regulación térmica en ectotermos

Suelen tener una conductancia térmica (tasa de flujo de calor entre su cuerpo y el ambiente) alta y una tasa metabólica (gasto energético necesario para mantener los procesos vitales) baja. Tienen la capacidad de reducir su actividad metábolica cuando baja la temperatura. Tienen capacidad de aclimatación. Su poder de regulación es limitado. Regulan su temperatura corporal fundamentalmente mediante mecanismos etológicos. Su tamaño mínimo no está limitado, pero sí el máximo. Tienen costes ecológicos (depredación al exponerse o bajar su metabolismo).

4.4.

Mecanismos de regulación térmica en ectotermos

Mecanismos morfológicos: posesión de estructuras y formas capaces de evitar un calentamiento o un enfriamiento excesivo. La morfología de las plantas del desierto reduce la ganancia de calor y facilita el enfriamiento. Para evitar la pedida de calor por conducción evitan el contacto con otros cuerpos, extienden las hojas y su pigmentación es reflectante para irradiar el calor y evitar ganarlo. Así mismo orientan sus hojas paralelas al sol, quedando los estomas por la parte inferior y evitando así la evaporación. La morfología de las plantas del ártico aumenta la ganancia de calor y facilita el calentamiento. Para ganar calor y mantenerlo la pigmentación es oscura, orientan sus hojas perpendiculares al sol y se compactan para evitar la pérdida de calor por convección. Mecanismos fisiológicos: aclimatación mediante cambios en los enzimas y otros sistemas biológicos.

Usuario: aimarcar En ambientes estacionales, las plantas desarrollan resistencia en las heladas sintetizando y acumulando sustancias anticongelantes (azúcares, alcoholes, aa), que permiten el sobreenfriamiento de la savia. El sobreenfriamiento es la regulación de la temperatura corporal por debajo de tu punto de congelación sin llegar a congelarse La aclimatación es la habituación de la respuesta fisiológica de un organismo a las condiciones ambientales por medio de la exposición durante un periodo de tiempo prolongado a esas condiciones. La aclimatación es:   

Reversible. Un caso de plasticidad fenotípica. Tiene implicaciones metodológicas en la determinación de la curva de tolerancia.

Respuesta etológica: es la selección de hábitat o adopción de posturas termorreguladoras según la temperatura del ambiente. Ejemplo: las ranas según el momento del día y de la temperatura están en una posición u otra en la charca. Ejemplo: es un caso de plasticidad irreversible. Son unos saltamontes que según se crían a temperaturas altas o bajas tienen una pigmentación más oscura o más clara para poder absorber más o menos radiación, y esta pigmentación ya la tienen para toda su vida. Se exponen unos saltamontes siempre a la sombra, y a otro grupo se le deja elegir entre sol y sombra. Los que están siempre en sombra su temperatura es la del aire, mientras que los que eligen siempre eligen luz y suben su temperatura 12ºC por encima del ambiente. Esto se debía a que existen unos hongos que infectan a los saltamontes y que son incapaces de vivir a temperaturas altas.

4.5.     

Características de la regulación térmica en endotermos Mantiene una alta temperatura corporal mediante la oxidación de glucosa y de otras moléculas energéticas. Permanecen activos en un amplio intervalo de la temperatura ambiental. Tienen costes energéticos elevados (baja eficiencia energética). Presentan mecanismos para disminuir y para acelerar la pérdida de calor. Su tamaño mínimo está limitado.

Gran parte de lo que comemos se utiliza en forma de energía para realizar las tasas metabólicas. Estas tasas son altas, pero estables dentro de su zona térmica neutra. Zona térmica neutra: el intervalo de temperaturas del ambiente en las que un endotermo debe realizar el mínimo esfuerzo metabólico para mantener una temperatura corporal constante.

Usuario: aimarcar La tasa metabólica basal de los homeotermos crece exponencialmente al disminuir el tamaño. Esta relación limita el tamaño mínimo que puede tener un animal homeotermo para mantener el equilibrio térmico.

4.6.

Reglas térmicas

Regla de Allen: los mamíferos de los climas fríos tienen extremidades más cortas que los de climas más cálidos con características, por lo demás, similares. Regla de Bergmann: los zorros, los ciervos y otros mamíferos con una vasta distribución son a menudo de mayor tamaño en las zonas más frías. La explicación en ambos casos descansa sobre las relaciones superficie/volumen. La Regla de Allen, que implica cambios en la forma tiene una aplicación más universal que la de Bergmann, ya que el tamaño corporal depende también de muchos otros factores.

4.7.

Mecanismos de regulación térmica en endotermos

1. Respuestas morfológicas    

Aislamiento: plumas, pelo, grasa. “Pantallas” de radiación: algunas partes del cuerpo sirven para perder calor rápidamente. Sudoración y jadeo: enfriamiento por evaporación moviendo partes de la garganta, utilizando por las aves, que no pueden sudar. Tiriteo: contracción involuntaria de músculos esqueléticos, producción de calor.

2. Mecanismos fisiológicos   

Torpor o dormancia Ajuste metabólico: en la producción de calor o en el volumen del flujo sanguíneo. Intercambio de calor a contracorriente: mecanismo vascular para conservación del calor o enfriamiento en las extremidades de mamíferos. El intercambio de calor se realiza gracias a la diferencia de temperatura en artería y venas, por lo que el calor no se pierde sino que se distribuye. 3. Respuesta etológicas:

   

Hábitos nocturnos Elección de lugares sombríos Baño Inactividad Ejemplo: a medida que disminuye la temperatura la planta aumenta su consumo de oxígeno para producir calor

Usuario: aimarcar

5. Supervivencia a temperaturas extremas 5.1.

Efectos dañinos de las altas y las bajas temperaturas

a) Daños por altas temperaturas  



Desnaturalización enzimática Desequilibrio de funciones: cuando la temperatura aumenta mucho aumenta la tasa de respiración y la de la fotosíntesis, pero la tasa de respiración es mayor, por lo cual no consigue crear los suficientes recursos para consumir. Deshidratación.

b) Daños por bajas temperaturas



Formación de cristales por las temperaturas bajas. Algunos organismos poseen sustancias anticongelantes para evitar esta situación. Si rompemos la fluidez de membrana empieza a aparecer un goteo de iones que nos rompe el gradiente electroquímico y las células dejan de funcionar correctamente.



Daños en membranas biológicas por enfriamiento.



5.2.

Supervivencia a temperaturas extremas

Torpor = letargo

dormancia = latencia

Hay muchos organismos que pasan por un estado de latencia para evitar situaciones extremas. Ejemplo: los escarabajos que viven en desiertos por el día se meten en la sobra, se inactivan. Podemos ralentizar la tasa metabólica, reduciendo el ritmo de respiración, etc. Ejemplo: los colibrís lo hacen cuando llegan a una zona donde no pueden alimentarse lo suficiente como para realizar sus funciones. Si no entran en letargo pierden massa corporal.

Usuario: aimarcar

5.3.

Temperatura y distribución

La distribución de muchas especies se ajusta muy estrechamente a algún aspecto de la temperatura ambiental....