Autoecologia
- 1. INTERACCIÓN ORGANISMO-AMBIENTE: AUTOECOLOGIA Unidad Curricular Ecologia y Fauna Silvestre II Semestre Programa de Ciencias Veterinarias Profra. Angela M.G. Martino Universidad Nacional Experimental Francisco de Miranda UNEFM Coro-Falcón Martino 2011
- 2. AUTOECOLOGÍA Un organismo vivo es un ente que es capaz obtener en forma activa energía para mantenerse y reproducirse Área de la ecología que se ocupa de estudiar las relaciones que tiene un organismo con su entorno Martino 2011
- 3. Obtención de Energía Seres autotrofos Seres heterotrofos Energía solar y energía química Martino 2011
- 4. Crecimiento Almacenamiento Reproducción Reparación Defensa Resultado Reproductivo Metabolismo y síntesis Captura de Recurso Recursos Emisión de Calor El organismo como un transformador energético Martino 2011
- 5. ¿Cómo los organismos invierten su energía para lograr su equilibrio interno? Martino 2011 http://guillermonahum.wordpress.com/2011/03/28/bioquimica-clinica/
- 6. CUANDO HAY UN CAMBIO EN EL AMBIENTE EXISTE UNA RESPUESTA Inmediata: Mantenimiento de las condiciones internas – FISIOLÓGICA (implica también comportamiento) Mediano plazo: Reducción de costos – ACLIMATACIÓN (es fundamentalmente fisiológico) Largo plazo: Permanente, poblacional - GENÉTICA (adaptación en sentido estricto) y/o morfológica Martino 2011
- 7. Adaptaciones al ambiente Los organismos pueden responder a las variaciones del ambiente con una variedad de adaptaciones: Comportamentales que son casi instantaneas en sus efectos y son fácilmente reversibles Fisiológicas pueden ser implementadas y cambiadas sobre una escala temporal que va desde segundos a semanas Morfológicas pueden desarrollarse a lo largo de la vida de los individuos o entre generaciones Los cambios genéticos adaptivos en poblaciones son lentos, generalmente se desarrollan a lo largo de muchas generaciones Martino 2011
- 8. Tipos de adaptaciones de un organismo cuando hay un cambio ambiental Tiempo Segundos/ minutos horas días años Miles de años (tiempo evolutivo) meses Comportamentales Fisiológicos Aclimatación Adaptación (implica Fijación genética y Modificaciones morfológicas) Tiempo de respuesta Martino 2011
- 9. Adaptación Proceso por el cual el organismo se va haciendo capaz de sobrevivir en determinadas condiciones ambientales. Esta capacidad de supervivencia a largo plazo puede fijarse genéticamente, transmitiéndose de generación en generación, permitiendo aumentar la capacidad de supervivencia de la especie. Martino 2011
- 10. ¿Es diferente adaptarse que aclimatarse? Aclimatación: es el proceso por el cual un organismo se adapta fisiológicamente a los cambios en su medio ambiente. Se suele usar este término para referirse a procesos que ocurren durante un período de tiempo corto. ES ADAPTACION A NIVEL FISIOLÓGICO Este poder de aclimatación lleva un tiempo, tiene unos límites, y desaparece cuando las condiciones que lo provocan han desaparecido. La complejidad de los sistemas de homeostasis permiten al individuo hacer frente a ambientes excepcionales. Martino 2011
- 11. Existen dos grandes bloques de factores estresantes: factores biológicos y no biológicos. Factores como la reproducción o el crecimiento acelerado provocan un estrés en el organismo aunque son procesos fisiológicos normales, pero provocan un debilitamiento y una vulnerabilidad ante determinados factores estresantes en esos momentos puntuales. www.elergonomista.com Esquema sobre cómo los elementos abióticos interactúan entre si y con una planta Martino 2011 Estres, resistencia y tolerancia
- 12. Adaptaciones al cambio ambiental Mecanismos de escape : hace referencia a la adaptación del ciclo biológico de un organismo buscando las condiciones medio-ambientales más favorables. Ej. Migrar, germinar en el momento mas adecuado. No significa totalmente un mecanismo de resistencia pero se le puede considerar como tal. Mecanismos de resistencia estricta: son los que evitan que un factor externo (stress) afecte al organismo. Ej. Estivar, pérdida temporal de las hojas. Mecanismos de tolerancia : son aquellos que permiten a un organismo soportar el stress pero que ello no afecte su correcto funcionamiento fisiológico. Ej. Reducir requerimientos de agua, cambio de dieta. Martino 2011
- 14. Principios de Asignación Principio de Asignación: “Cada organismo posee una limitada cantidad de energía que puede ser utilizada para obtener nutrientes, escapar de los depredadores, resistir las fluctuaciones ambientales, crecer y reproducirse.” Conformistas: Organismos cuyo ambiente interno se ajusta, física o químicamente, a su ambiente externo (no gastan mucha energía, no recurren a mecanismos de homeostasis para mantener el equilibrio) Reguladores: Organismos cuyo ambiente interno NO se ajusta a su ambiente externo (debido a mecanismos reguladores energéticamente costosos y recurren a la homeostasis para mentener el equilibrio) Martino 2011
- 15. Conformistas / Reguladores Variable ambiental Martino 2011
- 16. Homeostasis Es la propiedad o capacidad de un sistema para regular su medio interno con el fin de mantener unas condiciones estables, mediante múltiples ajustes de equilibrio controlados por mecanismos de regulación interrelacionados. Esto permite a los sistemas biológicos y ecológicos amortiguar y adaptarse a los cambios que ocurren en su seno, permitiendo la autoconservarción y autoregulación dentro de ciertos limites. Martino 2011
- 17. Funcionamiento de un sistema autoregulador Martino 2011
- 18. Martino 2011
- 19. Y… ¿para qué todo esto? EQUILIBRIOS Hídrico Salino e Iónico Energético Térmico Presión Martino 2011
- 20. Balance hídrico en animales La regulación del agua en animales se resume en la siguiente ecuación: Wi = Wd – Ws ± Wo donde Wd = ingesta de agua, Ws= secreción y excreción y Wo= osmosis. Un organismo acuático puede ganar o perder agua a través de osmosis, dependiendo del gradiente de sales que existe entre organismo y el ambiente. Muchos invertebrados marinos reducen sus problemas de regulación de agua siendo isoosmóticos con el agua de mar (quiere decir que son conformistas). Algunos invertebrados de agua dulce también reducen el gradiente osmótico entre ellos y su ambiente. Martino 2011
- 21. Efecto osmótico Está relacionado con la disminución del potencial osmótico del agua en el suelo, originado por la presencia de las sales disueltas. Esto produce en la planta una disminución de la capacidad de las raíces para absorber agua del medio. En un principio, la reducción del rendimiento por la salinidad se relaciona con la alteración en el balance del agua. Proceso de ósmosis Martino 2011
- 22. OSMOREGULACION Término que se refiere a los procesos relacionados con la regulación de la presión osmótica y la concentración de sales. La osmoregulación implica el mantenimiento de una concentración osmótica interna diferente de la del medio, además de la regulación de la composición de las concentraciones iónicas en diversos compartimentos para asegurar el funcionamiento correcto de las células y tejidos Martino 2011
- 23. www.forest.ula.ve Plantas Animales Martino 2011
- 24. Los animales deben resolver: Retener cierta cantidad de agua para mantener el medio interno estable. Retener cierta concentración de sales en el líquido intra y extracelular. Para muchos invertebrados marinos el medio externo es su medio extracelular, para otros más complejos, su medio interno es semejante al externo (con la misma composición o concentración). En vertebrados NO es así, el medio interno tiene 1/3 de la concentración de sales marinas. Martino 2011
- 25. Organismos acuáticos Pueden ser clasificados de acuerdo a sus capacidades para sobrevivir en ambientes osmóticos diferentes: Estenohalinos : tiene una tolerancia limitada a los cambios en las concentraciones osmóticas del ambiente externo, la mayoría de los animales caen en este grupo. Eurihalinos : toleran un intervalo más amplio de concentraciones osmóticas, aunque el grado de tolerancia depende del tiempo de exposición, edad, temperatura ambiental y otros factores. Martino 2011
- 26. Gasto energético de los organismo de acuerdo el tipo de regulación osmótica c Martino 2011 Respuesta de crecimiento de la Dorada según la salinidad del agua
- 27. Organismos terrestres Pérdidas por respiración en Animales en general: Su piel es impermeable por lo que la mayor pérdida de agua es por los epitelios respiratorios . Se observa el mayor desarrollo de los riñones para concentrar la orina y diversos mecanismos para adquirir y conservar el agua, incluyendo patrones conductuales. Vertebrados marinos: Las aves y reptiles marinos tienen glándulas de sal que les permiten tomar el agua marina y excretar el exceso de sales por estos órganos. Mamíferos desérticos: Su principal problema es la pérdida de agua . La compensan a través de mecanismos más eficientes para la conservación el agua en el tracto respiratorio, riñones especializados que concentran la orina a niveles mayores que los demás mamíferos y aprovechan el agua metabólica (depósitos grasos extensos que se emplean en situaciones de escasez de agua). Martino 2011
- 28. ¿Cómo conservan el agua los animales terrestres? Los animales terrestres presentan problemas de conservación de agua y por tanto no pueden eliminar demasiada agua corporal con sus desechos. Presentan estructuras mucho mas sofisticadas para procesar los desechos nitrogenados. Estos son compuestos energéticamente costosos pero requieren de poca dilución y se pueden almacenar. Se puede dividir en dos grandes grupos : Ureotelicos (producen urea como desecho): Anfibios, mamíferos y peces cartilaginosos. Uricotelico (producen ácido úrico como desecho): El ácido úrico es relativamente insoluble de baja toxicidad se precipita y se excreta con poca agua. Por ejemplo en los artrópodos, reptiles y aves. Martino 2011
- 29. Equilibrio Térmico Calor El calor se define como la energía cinética total de todos los átomos o moléculas de una sustancia . En el Sistema Internacional (SI), el calor se mide en Joule, J. Otra unidad común de energía es la caloría, cal. CALOR = INFRAROJO Martino 2011
- 30. Temperatura La temperatura es una medida de la energía cinética promedio de los átomos y moléculas individuales de una sustancia . Cuando se agrega calor a una sustancia, sus átomos se mueven más rápido y su temperatura se eleva, o viceversa. La temperatura se mide en grados Celsius, ° C, Fahrenheit, ° F, o en el SI en Kelvin, K. Grado de calor de un cuerpo Mide excitación molecular o atómica Energía cinética Martino 2011
- 31. INTERCAMBIO TÉRMICO PIEDRA RADIACIÓN CONDUCCIÓN CONVECCIÓN EVAPORACIÓN ¿Y EL SAPO ? ¿POR ESTAR VIVO TENDRÁ OTRA FORMA? Martino 2011
- 32. Radiación La radiación es transferencia de energía por ondas electromagnéticas , se produce directamente desde la fuente hacia afuera en todas las direcciones. La radiación es un proceso de transmisión de ondas o partículas a través del espacio o de algún medio. Las ondas electromagnéticas no necesitan un medio material para propagarse. Así, estas ondas pueden atravesar el espacio interplanetario e interestelar y llegar a la Tierra desde el Sol Martino 2011
- 33. metros nanómetros Martino 2011 (1 metro = 10 2 cms = 10 3 mms = 10 9 nanómetros = 10 10 angstroms)
- 34. RADIACIÓN DEPENDE: Objetos están separados Diferencia de temperatura (T 2 4 -T 1 4 ) Area superficial Emisividad (grado real de radiación de un cuerpo) Martino 2011 Radiación
- 35. Conducción. Transferencia de calor a través del contacto de la materia por actividad molecular, por choque de unas moléculas con otras. Agitación térmica Depende: Estrecho contacto entre los objetos Area superficial en contacto Gradiente de temperatura Conductancia (capacidad de transmitir calor) Martino 2011 Radiación Conducción
- 36. Convección Transferencia de calor por movimiento de masa o circulación dentro de la sustancia, sólo se produce en líquidos y gases donde los átomos y moléculas son libres de moverse en el medio. Depende: Movimiento del fluido Densidad Area superficial Diferencial de temperatura Martino 2011 Radiación Conducción Convección
- 37. Evaporación Cambio de estado físico De líquido a vapor A diferencia de las otras tres formas, solo se puede perder energía calórica, NO ganar Depende: Cantidad de agua disponible Humedad relativa del aire Temperatura ambiental No depende de la diferencia de temperatura Martino 2011
- 38. Resumen de los tipos de procesos de intercambio térmico Radiación Conducción Convección Evaporación Martino 2011
- 39. Intercambio térmico entre el plato de sopa caliente y una mesa Evaporación Conducción Radiación Martino 2011
- 40. Estrategias de termoregulación E= Rad. Cond. Conv. -Evap = Fuentes de calor interno Metabolismo = Reacciones Químicas Martino 2011
- 41. TEMPERATURA CORPORAL Martino 2011 ¿Qué diferencia existe entre la zona iluminada y la de sombra entre estos tres organismos?
- 42. http://prodanimal.fagro.edu.uy/cursos/AFA/TEORICOS/13%20-%20Termorregulacion.pdf
- 43. INTERCAMBIO TÉRMICO El flujo de calor siempre va desde el objeto mas caliente al mas frío Martino 2011
- 44. http://prodanimal.fagro.edu.uy/cursos/AFA/TEORICOS/13%20-%20Termorregulacion.pdf
- 46. Estrategias de termoregulación Según la estabilidad de la temperatura corporal: Poiquilotermos vs homeotermos Según la fuente utilizada para mantener la temperatura corporal: Ectotermos vs endotermos Martino 2011
- 47. Estrategias de termoregulación Naturaleza de la temperatura corporal HOMEOTERMOS: Según la capacidad para regular su temperatura interna, los organismos pueden contar con mecanismos internos que utilizan la energía almacenada en el cuerpo para mantener constante la temperatura aunque en el exterior ésta varíe. Martino 2011
- 48. Estrategias de termoregulación POIQUILOTERMOS: Su temperatura corporal depende de mecanismos externos, por lo tanto su temperatura corporal varía según la temperatura del ambiente. Estos organismos parecen fríos al tacto y por ello se conocen vulgarmente como animales de ‘sangre fría’. Martino 2011
- 49. Estrategias de termoregulación Mecanismos que determinan la temperatura corporal Ectotermia La fuente de la temperatura corporal es el medio externo: Heliotermos, Geotermos. Endotermia: La fuente de la temperatura corporal es interna. El Metabolismo Martino 2011
- 50. Martino 2011
- 51. Estrategias de termoregulación HETEROTERMOS: Algunos investigadores consideran un tercer tipo de organismos, los que regulan su temperatura interna a veces por mecanismos propios y otras veces por mecanismos externos. Entre ellos encontramos a los murciélagos, los colibríes y las abejas. Martino 2011
- 52. Estrategias de termoregulación Martino 2011 Homeotermo Heterotermo y poiquilotermos
- 53. TASA METABOLICA BASAL TASA METABOLICA BASAL (TMB) Tasa metabólica de un organismo en reposo en ayuno y que se encuentra realizando SOLO funciones vitales para la vida (Ej. respiración, circulación, tono muscular, etc.). Martino 2011
- 54. Estrategias de termoregulación Temperatura Ambiental Martino 2011
- 55. TASA METABOLICA (TM) Y TAMAÑO CORPORAL (Pc) Un elefante (Pc = 4 toneladas) es un millón de veces mayor que una musaraña (Pc = 4 gramos.). La TM (VO 2 ) de un animal mas grande sera mayor: Elefante 268000 mLO 2 /h Mas si la TM se calcula por gramo de Pc: 0.07 mLO 2 /h Musaraña 35.5 mLO 2 /h 7.4mLO 2 /h Martino 2011
- 56. Curva elefante - ratón Metabolismo Peso corporal Martino 2011
- 57. Relación superficie / volumen Martino 2011
- 58. Relación superficie / volumen Martino 2011
- 59. TASA METABOLICA (TM) Y TAMAÑO CORPORAL (Pc) Asumiendo que VO 2 es proporcional a Pc: Vaca diseñada a partir del VO 2 de ratón: Ratón diseñado a partir del VO 2 de una vaca: tendría una temperatura de 100 ºC para mantenerse fría tendría que tener un pelaje de 20 cm. de espesor para mantenerse caliente Martino 2011
- 60. Relación superficie / volumen Implicaciones: Gasto energético Raciones Drogas Vacunas El concurso de la alometría permite la obtención de parámetros fisiológicos y anatómicos cuya utilidad, aplicada por ejemplo al campo de la Zootecnia, permite, entre otras cosas, valorar y predecir los rendimientos de las especies de producción. Necesidades energéticas distintas Las necesidades de energía de los cachorros en crecimiento son dos veces mayores que las de los perros adultos del mismo tamaño. Dada la velocidad extrema con que se producen cambios en el desarrollo durante este período, los cachorros necesitan una dieta balanceada y completa con un alto contenido energético y una alta densidad de nutrientes. Los cachorros de raza más pequeña tienen una tasa metabólica mayor por libra y alcanzan la madurez rápidamente. Martino 2011