12 efectos más importantes de la temperatura en organismos vivos

¡Los efectos más importantes de la temperatura en los organismos vivos!

Se ha encontrado que la temperatura afecta a los organismos vivos de varias maneras, por ejemplo, tiene un papel importante en las células, morfología, fisiología, comportamiento, crecimiento, desarrollo ontogenético y distribución de plantas y animales.

Algunos de los efectos bien estudiados de la temperatura en los organismos vivos son los siguientes:

1. Temperatura y celda:

Las temperaturas mínimas y máximas tienen efectos letales sobre las células y sus componentes. Si está demasiado frío, las proteínas celulares pueden destruirse a medida que se forma el hielo, o al perderse el agua y los electrolitos se concentran en las células; El calor coagula las proteínas (Lewis y Taylor, 1967).

2. Temperatura y metabolismo:

La mayoría de las actividades metabólicas de los microbios, plantas y animales están reguladas por diversos tipos de enzimas y las enzimas a su vez están influenciadas por la temperatura, por lo que el aumento de la temperatura, hasta cierto límite, provoca un aumento de la actividad enzimática, lo que resulta en un aumento del ritmo del metabolismo.

Por ejemplo, se encuentra que la actividad de la enzima arginasa hepática sobre el aminoácido arginina aumenta gradualmente y gradualmente, con el aumento simultáneo de la temperatura de 17 ° C a 48 ° C. Pero un aumento en la temperatura más allá de 48 ″ C tiene un efecto adverso en la tasa metabólica de esta actividad enzimática que se retrasa rápidamente.

En las plantas, la tasa de absorción se retarda a baja temperatura. La fotosíntesis opera en un amplio rango de temperaturas. La mayoría de las algas requieren un rango de temperatura más bajo para la fotosíntesis que las plantas superiores. Sin embargo, la tasa de respiración en las plantas aumenta con el aumento de la temperatura, pero más allá del límite óptimo, la temperatura alta disminuye la tasa de respiración. La tasa de respiración se duplica (como en los animales) al aumentar 10 ° C por encima de la temperatura óptima, siempre que otros factores sean favorables (ley de Vant Hoff).

Sin embargo, la temperatura óptima para la fotosíntesis es más baja que la de la respiración. Cuando la temperatura desciende por debajo del mínimo para el crecimiento, una planta permanece inactiva a pesar de que la respiración y la fotosíntesis pueden continuar lentamente. Las bajas temperaturas afectan aún más a la planta al precipitar la proteína en hojas y ramas tiernas y deshidratando los tejidos.

3. Temperatura y reproducción:

La maduración de las gónadas, la gametogénesis y la liberación de gametos tiene lugar a una temperatura específica que varía de una especie a otra. Por ejemplo, algunas especies se reproducen de manera uniforme durante todo el año, algunas solo en verano o en invierno, mientras que otras tienen dos períodos de reproducción, uno en primavera y otro en otoño. Así, la temperatura determina las temporadas de reproducción de la mayoría de los organismos.

La temperatura también afecta a la fecundidad de los animales. La fecundidad de un animal se define como su capacidad reproductiva, es decir, el número total de jóvenes que han dado a luz durante el tiempo de vida del animal. Por ejemplo, las hembras del insecto acrídido Chrotogonus trachyplerus alcanzaron la madurez sexual a 30 ° C y 35 ° C que a 25 ° C, y el mayor número de huevos por hembra se colocó a temperaturas de 30 ° C. El número de huevos disminuyó de 243 a 190 cuando la temperatura se elevó a 30-35 ° C (Grewal y Atwal, 1968).

Del mismo modo, en las especies de saltamontes: Melanoplus sanguinipes y Camnula pellucida cuando se crían a 32 ° C producen 20-30 veces más huevos que los criados a 22 ° C (ver Ananthakrishan y Viswanathan, 1976). Por otro lado, se observó que la fecundidad de ciertos inseets, como el gorgojo del tallo del algodón (Pempherulus affinis), disminuyó con un aumento de la temperatura más allá de 32.8 ° C (A Jyar y Margabandhu, 1941).

4. Temperatura y proporción de sexos:

En ciertos animales la temperatura ambiental determina la proporción de sexos de la especie. Por ejemplo, la proporción de sexos del copépodo Maerocyclops albidu depende de la temperatura. A medida que aumenta la temperatura, hay un aumento significativo en el número de machos. Del mismo modo, en la pulga de la plaga, Xenopsylla cheopis, los machos superaron en número a las hembras en ratas, en los días en que la temperatura media permanece entre 21 y 25 ° C. Pero la posición se invierte en días más fríos.

5. Temperatura y desarrollo ontogenético:

La temperatura influye en la velocidad y el éxito del desarrollo de los animales poiquilotérmicos. En general, el desarrollo completo de huevos y larvas es más rápido en temperaturas cálidas. Los huevos de trucha, por ejemplo, se desarrollan cuatro veces más rápido a 15 ° C que a 5 ° C. El insecto, Chironomid fly Metriocnemus hirticollis, requiere 26 días a 20 ° C para el desarrollo de una generación completa, 94 días a 10 ° C, 153 días a 6.5 ° C y 243 días a 20 ° C (Andrewartha y Birch, 1954).

Sin embargo, las semillas de muchas plantas no germinarán y los huevos y pupas de algunos insectos no eclosionarán o desarrollarán normalmente hasta que se enfríen. La trucha de arroyo crece mejor de 13 ° C a 16 ° C, pero los huevos se desarrollan mejor a 8 ° C. En el bosque común, el escarabajo de tierra Pterostichus oblongopunctatus desde el huevo hasta el escarabajo maduro toma 82 días a 15 ° C, mientras que a 25 ° C toma solo 46 días. En pino lappet, la tasa de desarrollo de Dendroliniuspini y la mortalidad de varias etapas de desarrollo se efectúan por la temperatura.

6. Temperatura y crecimiento:

Las tasas de crecimiento de diferentes animales y plantas también están influenciadas por la temperatura. Por ejemplo, las truchas adultas que no se alimentan mucho, no crecen hasta que el agua está más caliente que 10 ° C. Del mismo modo, en la ostra Ostraea virginica, la longitud del cuerpo aumenta de 1.4 mm a 10.3 mm cuando la temperatura aumenta de 10 ° C a 20 ° C. El gasterópodo Urosalpinx cinerea y el erizo de mar Echinus esculcntus muestran el tamaño máximo en aguas más cálidas. Los corales florecen bien en aquellas aguas que contienen agua por debajo de 21 ° C.

7. Temperatura y coloración:

El tamaño y la coloración de los animales están sujetos a la influencia de la temperatura. En climas cálidos y húmedos, muchos animales como insectos, aves y mamíferos tienen una pigmentación más oscura que las razas de algunas especies que se encuentran en climas frescos y secos. Este fenómeno se conoce como regla de Gioger.

En la rana Hyla y el sapo cornudo Phrynosoma, se sabe que las bajas temperaturas inducen el oscurecimiento. Algunas gambas (invertebrados crustáceos) se vuelven de color claro al aumentar la temperatura. Se sabe que el bastón Carausius se volvió negro a 15 ° C y marrón a 25 ° C.

8. Temperatura y morfología:

La temperatura también afecta el tamaño absoluto de un animal y las propiedades relativas de varias partes del cuerpo (regla de Bergman). Las aves y los mamíferos, por ejemplo, alcanzan un tamaño corporal mayor cuando están en regiones frías que en regiones cálidas, y las regiones más frías albergan especies más grandes. Pero los poicilotermos tienden a ser más pequeños en las regiones más frías.

El tamaño corporal ha jugado un papel importante en la adaptación a bajas temperaturas porque ha influido en la tasa de pérdida de calor. Según Brown y Lee (1969), las ratas de madera más grandes tienen una ventaja selectiva en climas fríos, aparentemente porque su relación superficie-aire y su mayor aislamiento les permiten conservar el calor metabólico. Por razones opuestas, los animales de pequeño tamaño son favorecidos en los desiertos.

Las extremidades de los mamíferos como la cola, el hocico, las orejas y las patas son relativamente más cortas en las partes más frías que en las partes más cálidas (regla de Allen). Por ejemplo, ocurre una diferencia en el tamaño de las orejas del zorro ártico (Alopex lagopus), el zorro rojo (Vulpes Vulpes) y el zorro del desierto (Megalotis zerda) (Fig. 11.17).

Como el calor se pierde a través de la superficie, las orejas pequeñas del zorro ártico ayudan a conservar el calor; Mientras, las orejas grandes del zorro del desierto ayudan en la pérdida de calor y la evaporación. Del mismo modo, Gazella picticanda del Himalaya tiene patas, orejas y cola más cortas que las de Gazella benetti que se encuentran en las llanuras del Himalaya, aunque ambas tienen el mismo tamaño corporal.

Asimismo, los esquimales tienen brazos y piernas más cortos en proporción al tamaño de su tronco, que es comparativamente más grande que en cualquier otro grupo contemporáneo. Los ratones criados a 31 ° C a 33.5 ° C tienen colas más largas que las de la misma cepa criada a 15.5 ° C a 20 ° C. Todos estos ejemplos de la regla de Allen muestran claramente la importancia adaptativa de las extremidades cortas para reducir la pérdida de calor del cuerpo en climas fríos.

Las razas de aves con alas relativamente estrechas y más acuminadas tienden a ocurrir en regiones más frías, mientras que las de climas más cálidos tienden a ser más amplias (regla de Rensch). La temperatura también influye en la morfología de ciertos peces y se encuentra que tiene alguna relación con el número de vértebras (regla de Jordon). El bacalao que eclosiona New Foundland a una temperatura entre 4 ° y 8 ° C tiene 58 vértebras, mientras que el este de Nantucket a una temperatura entre 10 ° y 11 ° C tiene 54 vértebras.

Cabezas de zorro ártico (Alopex lagnpus), zorro rojo (Vulpes Vulpes) y zorro del desierto (zerda de Megalot) que muestran una graduación en el tamaño de las orejas e ilustran la regla de Allen (después de Clark, 1954).

9. Temperatura y ciclomorfosis:

La relación entre los cambios estacionales de la temperatura y la forma corporal se manifiesta en un fenómeno notable denominado ciclomorfosis que presentan ciertos cladoceranos como Daphnia durante los meses cálidos del verano (Fig. 1118). Estos crustáceos muestran una sorprendente variación en el tamaño de su casco o proyección de cabeza entre el invierno y el mes de verano (Coker, 1931).

El casco se desarrolla en la cabeza de Daphnia en primavera; alcanza su tamaño máximo en verano y desaparece por completo en invierno para proporcionar la forma redonda habitual a la cabeza. Este tipo de ciclomorfosis en términos de tamaño del casco está mostrando claramente una correlación con el grado de calidez de diferentes estaciones.

Estas prolongaciones del casco se han interpretado como una adaptación que ayuda a la flotación, ya que la flotabilidad del agua se reduce a medida que aumenta la temperatura (la hipótesis de flotabilidad). Según otra interpretación (es decir, hipótesis de estabilidad), el casco actúa como el timón y le da mayor estabilidad al animal. Además de la temperatura, este polimorfismo estructural puede ser causado por otros factores ambientales, incluido el alimento.

10. Temperatura y comportamiento animal.

La temperatura generalmente influye en el patrón de comportamiento de los animales. En aguas templadas, la influencia de la temperatura en el comportamiento de los taladradores de madera es profunda. Por ejemplo, en los meses de invierno en general, tanto Martesia como Teredo ocurren en números más pequeños en comparación con Bankia campanulaia cuya intensidad de ataque es máxima durante los meses de invierno.

Además, la ventaja obtenida por ciertos animales de sangre fría a través de la termotaxis u orientación hacia una fuente de calor es bastante interesante. Las garrapatas localizan sus anfitriones de sangre caliente por una reacción de giro al calor de sus cuerpos. Ciertas serpientes como la serpiente de cascabel, las cabezas de cobre y las víboras de hoyo pueden detectar mamíferos y aves por el calor de su cuerpo, que permanece ligeramente más cálido que el entorno.

Incluso en la oscuridad, estas serpientes atacan a sus presas con una precisión desconcertante, debido a la radiación de calor que proviene de la presa. La llegada del clima frío en las zonas templadas hace que las serpientes se enrosquen y se apiñen.

Ciclomorfosis en Daphnia cucullata debido a un cambio estacional en la temperatura (después de Clarke, 1954).

11. Temperatura y distribución animal:

Debido a que la temperatura óptima para completar las varias etapas del ciclo de vida de muchos organismos varía, la temperatura impone una restricción en la distribución de las especies. En general, el rango de muchas especies está limitado por la temperatura crítica más baja en la etapa más vulnerable de su ciclo de vida, generalmente, la etapa reproductiva. Aunque la langosta del Atlántico vivirá en el agua con un rango de temperatura de 0 ° a 17 ° C, se reproducirá solo en agua más caliente que 11 ° C.

La langosta puede vivir y crecer en aguas más frías, pero una población reproductora nunca se establece allí. No solo la temperatura afecta la reproducción en la distribución geográfica, sino también la temperatura afecta la supervivencia (es decir, el efecto letal de la temperatura), la alimentación y otras actividades biológicas son responsables de la distribución geográfica de los animales.

Como se señaló anteriormente en este artículo, los animales de regiones geográficas más frías son generalmente menos tolerantes al calor y más tolerantes al frío que los animales de las regiones más cálidas; por ejemplo, miembro de Aurelia, una medusa de Nueva Escocia muere a una temperatura del agua de 29-30 ° C, mientras que Aurelia de Florida puede tolerar temperaturas de hasta 38.5 ° C. Por lo tanto, el límite letal de temperatura puede regular el rango de distribución de Aurelia.

En general, la distribución de las especies marinas de aguas poco profundas se puede asignar a cuatro tipos de zonificación. En el primer tipo, la distribución hacia el norte depende de los límites térmicos letales durante los meses de invierno, y la distribución del sur depende de los límites de temperatura del verano. En un segundo tipo, los límites térmicos requeridos para la población determinan la distribución de norte a sur.

En el tercer tipo de zonificación, los requisitos térmicos para la repoblación determinan
mina el hábitat hacia el polo en verano, y la temperatura máxima determina el área de supervivencia del ecuador. Finalmente, la temperatura mínima para la supervivencia determina el límite hacia el polo en invierno y las temperaturas que limitan la repoblación determinan el rango hacia el sur.

Los invertebrados terrestres, particularmente los artrópodos, generalmente se distribuyen en todos los ambientes térmicos donde se encuentra la vida. Muchos artrópodos que han invadido las áreas más frías tienen una etapa en su ciclo de vida que es muy resistente al frío, lo que les permite permanecer en el invierno hasta que vuelva el clima más cálido (Salt, 1964). Las aves y los mamíferos también están adaptados para vivir en casi todos los ambientes térmicos.

La distribución de anfibios y reptiles, sin embargo, se limita a los climas térmicos relativamente más cálidos. Mock (1964) ha enumerado tres factores que limitan la invasión de reptiles en ambientes fríos: la temperatura ambiente diaria debe ser lo suficientemente alta para permitir la actividad, la temperatura ambiente diaria debe ser lo suficientemente alta y lo suficientemente larga para permitir la reproducción y para permitir que adultos y jóvenes para adquirir alimentos para “pasar el invierno” y debe haber sitios adecuados para la hibernación.

12. Temperatura y humedad:

El calentamiento diferencial de la atmósfera que resulta de la variación de la temperatura en la superficie de la tierra produce una serie de efectos ecológicos, incluidos vientos locales, huracanes y otras tormentas, pero lo más importante es que determina la distribución de las precipitaciones.