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

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1 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.

Variabilidad y diversidad morfológica de los animales frente a unos aspectos de organización anatómica interna y funcional comunes.

2 1.1.- Diversidad y variabilidad del reino animal Filogenia y clasificación Organización corporal y funcional básica de los animales Sistemas termodinámicos abiertos cuyas funciones se ven afectadas por el entorno Diversidad y variabilidad del medio ambiente Factores bióticos y abióticos: disponibilidad de nutrientes o recursos Espacial: macro y microambientes. Una cuestión de tamaño Temporal: variaciones estacionales. Dependencia de la latitud Interacción entre animal y medio ambiente: respuestas funcionales a los cambios Escala temporal Actuando sobre individuos Instantánea (s, min): sistema nervioso, comportamiento (metabólicas) Plazo medio (días, meses) Aclimatización: cambios en los factores naturales (ej., estacionales en zonas templadas) Aclimatación: cambios controlados de un factor en el laboratorio Normas de reacción que determinan el fenotipo Actuando sobre varias generaciones de una especie: adaptación Tipos de selección: estrategias r, K y A.

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.

3 Randall et al. 2002

4 (Tomadas de Romer y Parsons, 1985) Weisz, 1987 Kardong, 1999

5 (Tomada de Willmer et al. 2005)

6 Ecofisiología animal. (Tomada de Willmer et al. 2005)

7 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). m E Información Reacciones irreversibles m E Información S = cte Vida

objeto de mantener un grado de organización constante (entropía

8 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. m E Información m E Información Ruido Medio interno constante Función celular estable Medio externo

E e Info con su entorno: el medio interno del animal.

9 (Modificada de Gardiner, 1987)

10 % volumen 21% 1% Aguas profundas Aguas superficiales Terrestre 78%

11 (Tomadas de Hill et al. 2007)

12 Adaptación (Modificada de Willmer et al. 2005)

13 Ej.: coloración de la superficie corporal (Tomada de Willmer et al. 2005)

14 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 Baja Alta Baja energética 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 Producción reproductora Normalmente lenta rápida lenta Colonialistas Comunidades clímax Clímax simple Generalistas Especialistas Especialistas Ejemplos Charcos estacionales Sabanas africanas Polos o desiertos Fuente: Willmer et al., 2005

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

15 1.3.- Interacción entre animal y medio ambiente: respuestas a los cambios Tipos de respuestas Evitación: comportamiento Espacial (ej., escape) Temporal (ej., hibernación) Conformidad: individuos conformistas: el medio interno cambia paralelamente al medio externo Cambia el medio interno cambian las velocidades de las funciones Puede haber una compensación funcional con la aclimatación (o la aclimatización) recuperación de la velocidad funcional anterior al cambio Tipos de compensación Consecuencias de la compensación: Homeocinesis (velocidad constante de las funciones = independencia) Regulación: cambia la velocidad de algunas funciones necesarias para mantener la constancia del medio interno Individuos reguladores: hipo e hiperregulación Consecuencias: Homeóstasis (mantenimiento del medio interno de composición constante) Modelos reales: entre conformista y regulador (depende: factor y especie) Márgenes de supervivencia Estenotolerancia: estrecho (conformistas > reguladores) Euritolerancia: amplio (conformistas < reguladores).

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.

16 Niveles de organización en los que las respuestas adaptativas pueden ocurrir. Evitación espacial (escape) Comportamiento Evitación temporal (ej. hibernación) Morfológico Conformidad (MI ME) Bioquímico Regulación (MI cte.) Fisiológico Willmer et al. 2005

Evitación espacial (escape) Comportamiento Evitación temporal

17 E = I Conformista perfecto Factor en el medio interno (I) Factor en el medio externo (E)

18 (Tomada de Willmer et al. 2005)

19 (Modificada de Willmer et al. 2005)

20 Compensación independencia del cambio ambiental Alteración de la velocidad con el cambio agudo Factor ambiental (ej, temperatura: T 1 <T 2 <T 3 ) (Modificada de Prosser y Heath, 1991)

21 Compensación inversa Velocidad de función Sin compensación Compensación parcial Compensación completa Sobrecompensación (Modificada de Prosser y Heath, 1991) Factor de aclimatación (temperatura)

22 1.4.- Algunas generalizaciones válidas Los animales pequeños y de cuerpos blandos del medio marino suelen ser evitadores (buscan los microhábitats adecuados) y conformistas. Puede haber terrestres más grandes evitadores temporales (hibernación) Los animales medianos y de cuerpo duro (exoesqueleto) pueden mostrar algo de capacidad de regulación Los animales grandes terrestres son reguladores Una misma especie puede ser reguladora para un factor ambiental y conformista para otro (ej., peces teleósteos).

23 Bibliografía utilizada: 1. Gardiner, M.S Biología de los invertebrados. Ediciones Omega, S.A., Barcelona. 940 págs. 2. Hill, R.W., Wyse, G.A. y Anderson, M Fisiología animal. 3ª ed. Editorial Médica Panamericana, Madrid. 655 págs. ISBN: Kardong, V.K 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 Fisiología animal. Pearson/Addison Wesley, Madrid. 300 págs. 5. Prosser, C.L. y Heath, J.E Temperature. En: Environmental and metabolic animal physiology, 4ª ed. (Prosser, C.L. Ed.) Wiley-Liss, págs Randall, D.J., Burggren, W.W., French, K. y Fernald, R Eckert's animal physiology. 5ª ed. W.H. Freeman, New York. 768 págs Romer, A.S. y Parsons, T.S Anatomía comparada (vertebrados). 5ª ed. McGraw- Hill/Interamericana, Madrid. 435 págs. 8. Somero, G.N Hydrostatic pressure and adaptations to the deep sea. En: Environmental and metabolic animal physiology, 4ª ed. (Prosser, C.L. Ed.) Wiley-Liss, págs Weisz, P.B La ciencia de la zoología. 6ª ed. Omega S.A., Barcelona. 954 págs. 10. Willmer, P.G., Stone, G.N. y Johnston, I.A Environmental physiology of animals. 2ª ed. Blackwell Science, Oxford, U.K. 816 págs.

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