Cómo regulan el calor los animales

Mecanismos de termorregulación en vertebrados

¿Qué adaptaciones tienen los mamíferos a la temperatura?

Los mamíferos han sido capaces, como ningún otro animal, de independizarse de las condiciones del medio. Esto les ha permitido que puedan vivir en casi cualquier lugar del mundo y que los podamos encontrar en hábitats muy distintos, incluso en medios radicalmente diferentes. Así podemos ver mamíferos terrestre, como el ciervo o la liebre, que todo cabe decir que son los que más abundan. Sin embargo, también hay mamíferos subterráneos como el topo, mamíferos arborícolas (muchos primates, como el chimpancé y otros mamíferos como el panda rojo), mamíferos acuáticos como los manatíes o los delfines, mamíferos planeadores como los lémures voladores, mamíferos voladores como los murciélagos. Incluso existen mamíferos de hábitos anfibios, como es el caso del hipopótamo, del coipú, de la nutria o del lobo de mar.

Verdaderamente, la capacidad de prescindir de los efectos del clima, como la temperatura, principalmente, ha representado el enorme éxito biológico que han tenido los mamíferos respecto al resto de vertebrados y que les ha hecho ser los dueños del mundo.

Su anatomía se ha visto influida por las costumbres de cada mamífero, adaptándose a la perfección como verdadera ingeniería genética, cuando no ha sido más que el fruto de la selección natural, proceso arbitrario y ciego regido por las leyes del ensayo-error.

Los mamíferos son capaces de mantener constante la temperatura corporal gracias a que presentan una serie de adaptaciones.

¿Qué mecanismos de termorregulación existen?

Los mamíferos tienen una serie de estrategias propias para conservar el calor que se basan en regular la temperatura interna de su cuerpo. Encontramos primero los mecanismos pasivos de termorregulación, formados por la radiación, la conducción y la radiación.

La circulación, con los cambios en el diámetro de los vasos, y con estructuras específicas, interviene en la regulación de la temperatura.

La sudoración es otra estrategia para regular la temperatura, en este caso, favoreciendo la pérdida de calor.

En conjunto, estos mecanismos pertenecen a la termorregulación y hacen posibles que los mamíferos puedan mantener invariable la temperatura interna de su cuerpo.

El aumento del metabolismo en los mamíferos

Los mamíferos han conseguido producir ellos mismos calor (fenómeno llamado endotermia) porque tienen un metabolismo muy alto.
Los peces, los anfibios o los reptiles son incapaces de producir calor por sí solos. Estos tienen un metabolismo mucho más bajo que los mamíferos, por lo que no han conseguido independizarse de la temperatura ambiental. Los mamíferos son una clase de animales homeotermos, junto con las aves, es decir, saben mantener la temperatura de su cuerpo a lo largo del tiempo sin que sufra casi cambios casi perceptibles.

Las especies marinas pequeñas, como la nutria marina (Enhydra lutris), tienen una adaptación a su medio acuático que se basa en el mismo fundamento que han adquirido el conjunto de los mamíferos, sólo que de forma exagerada. Su metabolismo funciona mucho más rápidamente que el de los otros mamíferos de su mismo tamaño. Ello se debe a que las pérdidas de calor que se dan en el agua son mucho más altas que en los otros medios, porque este fluido es tremendamente más conductor del calor que el aire. Todoello se traduce en que esta especie, la nutria marina, a pesar de no ser muy pequeña, tiene grandes gastos energéticos que le obligan a ingerir mucho alimento. Al cabo de un día puede consumir perfectamente el 25% de todo su peso en comida.

A la nutria común (Lutra lutra) le sucede algo parecido, aunque a menor escala, porque el agua de los ríos está menos fría que la del mar. Esta especie se ve obligada a ingerir 1kg de alimento al día, que representa el 10% de su peso total.

El aumento del tamaño corporal de los mamíferos

No obstante, la mayoría de mamíferos marinos, si comparamos su metabolismo con el metabolismo de los mamíferos terrestres, no tiene aumentado su metabolismo porque ha ideado otra estrategia para conservar el calor, aumentar la talla. De este modo, una orca tiene, proporcionalmente, menos superficie corporal con la que perder calor que la nutria marina que no ha desarrollado la estrategia de aumentar el tamaño de su cuerpo, sino otra.

El aumento en el tamaño de una especie es otra estrategia que permite reducir la pérdida de calor. Cuando un animal se hace más grande, el aumento del volumen corporal es mucho mayor, proporcionalmente, al aumento asociado de la superficie del cuerpo. El animal en aumentar su tamaño, su volumen corporal, que es el responsable de generar el calor, se eleva al cubo, mientras que la superficie crece sólo al cuadrado. Por lo que, el mamífero más grande pierde menos calor del que produce comparándolo con un mamífero más pequeño. Las pérdidas de calor de un mamífero de gran talla, asociadas a la transmisión de calor a través de la superficie de calor por fenómenos de conducción o convección, son mínimas comparándolo con el calor que gana por ser de gran tamaño. Este aspecto tiene gran importancia en los animales que viven en medios fríos, como los animales marinos. Ello explica que las especies marinas alcancen grandes tallas.

Como hemos dicho, el aumento en el tamaño del cuerpo implica unos menores gastos energéticos en forma de calor, en relación a los animales homeotermos (de sangre caliente) de pequeño tamaño, por lo que, proporcionalmente, sus necesidades de alimentos son menores también.
Por lo tanto, proporcionalmente, necesita comer más un mamífero pequeño que uno grande.
Así por ejemplo, el hipopótamo, pese al enorme peso que tiene este mamífero, superior a 1 tonelada, su consumo es, proporcionalmente, menor a un animal más pequeño.

Sin embargo, hemos de resaltar que los mamíferos más grandes tienen menos necesidades de alimento que los mamíferos pequeños, solamente en términos relativos. Es decir, comparando unos animales a otros del mismo tamaño
En valores absolutos, las necesidades de alimentos son mucho mayores en los grandes mamíferos. Es decir, lógicamente comen muchos más quilos los grandes mamíferos, como el rinoceronte o el elefante, que un animalito pequeño, como la musaraña, o un roedor pequeño, como el hámster.

Esto se traduce en que el nivel del metabolismo depende del tamaño de la especie. En las especies pequeñas, siendo la musaraña uno de los ejemplos más significativos, es claramente superior el nivel metabólico mientras que es menor en las especies de gran tamaño, por ejemplo, el cachalote.

El cuidado de las crías en los mamíferos

Foto de suricata (Suricata suricata)

Los mamíferos son unos grandes protectores de sus crías, a las que ofrecen alimento, calor, cobijo, protección contra los depredadores y todos los cuidados que necesitan.

Las crías tienden a perder más calor del que producen, por lo es muy importante, durante el periodo de cría, el alimento rico en calorías que les proporcionan la madre a sus descendientes cuando los amamantan. (la leche, de forma natural, siempre tiene más grasa que proteína). Además, las crías suplen la característica de tener un balance de calorías ligeramente negativo, antes mencionada, es decir, de producir menos calor que del que pierden a través de la superficie de su cuerpo, porque tienden a estar junto a su madre. Los mamíferos, cuando somos pequeños, tenemos unas grandes necesidades de contacto físico con nuestra madre, verdadera estufa viviente.

No obstante, las crías muchas veces evitan perder su calor, cuando la madre abandona momentáneamente el nido, quedándose bien juntas. Esto se puede ver claramente en la rata común (Rattus norvegicus). En este roedor las crías se amontonan unas a las otras para conservar mejor el calor.

No obstante, las madres no solamente proporcionan el calor cuando cuidan a su descencendia con el amamantamiento, los cuidados empiezan en la etapa fetal en los mamíferos viviparos, que son la mayoría. En los animales vivíparos, como los mamíferos, las crías se desarrollan en el interior del cuerpo de la madre para protegerlos del medio externo; para protegerlos, en este caso, de las variaciones de tempertura.

El pelaje de los mamíferos

Los mamíferos están protegidos por su pelaje. El pelaje les puede servir tanto para protegerles del frío como del calor. No obstante, algunos mamíferos, como los delfines, las orcas o los manatíes, carecen, prácitcamente, de pelo.

La capa de grasa de los mamíferos

La nutria marina se sirve del pelaje para protegerse del frío. Sin embargo, la mayoría de mamíferos marinos tienen la necesidad de aislar su cuerpo de las frías aguas oceánicas y no tienen pelaje. Esto es lo que les sucede a los cachalotes o a las ballenas, por ejemplo. Esta de clase de animales se sirve de la capa de grasa subcutánea. Esta grasa se encuentra debajo de la dermis y se acumula en lo que se denomina, también, panículo adiposo. Un caso muy ilustrativo es el de la ballena de Groenlandia (Balaena mysticetus), cuyo panículo adiposo está enormemente desarrollado hasta el punto que la capa de grasa en este animal llega a medir hasta medio metro de grosor.

Gracias a la grasa subcutánea los mamíferos marinos, como la foca, pero también los terrestres, como el oso pardo, consiguen evitar las pérdidas de calor. Los osos, a pesar de no tener una capa de grasa subdérmica tan gruesa como la ballena de Groenlandia, también tienen una capa de grasa muy espesa.

Una estructura especial del aparato circulatorio: La red admirable de los mamíferos

Los mamíferos que viven en lugares fríos necesitan una estrategia para minimizar las pérdidas de calor de las zonas que están expuestas al frío, como la cola y las extremidades en los mamíferos en general, y a las aletas en los mamíferos marinos. El calor se pierde, básicamente, por convección entre el cuerpo del animal y el agua o el aire que se encuentran a baja temperatura.
Como habíamos dicho, para que se de este fenómeno de transporte, la convección, es necesario que existe una diferencia importante entre los dos cuerpos. Por lo tanto, si consigue reducir la temperatura del cuerpo del animal, el mamífero habrá conseguido minimizar las pérdidas de calor asociadas a la circulación sanguínea. Pero no hace falta que baje la temperatura de todo su cuerpo, además de que sería algo peligroso. Con que se enfríen las partes por las que pierde el calor el animal es suficiente. Consigue enfriar las partes externas de su cuerpo (cabeza, aletas y cola) mediante la red admirable.

La red admirable está formada por la comunicación de distintas arterias con varias venas que se encuentran debajo de la dermis. Con la rete mirabilis (o red admirable) el calor se transporta por las venas y se consigue que le sangre que se dirija hacia las zonas desprovistas de grasa, a través de las arterias, tenga una temperatura lo más baja posible. Se basa en que la sangre venosa transporta el calor de la sangre arterial, ya que ambas transcurren en sentido opuesto. De todos modos, es un proceso reversible. La sangre se calienta en alejarse de esas zonas y adentrarse hacia el cuerpo del mamífero. Ya sea en los mamíferos marinos o en los terrestres, la rete mirabilis o también llamada red admirable, ha permitido que minimizar las pérdidas de calor de las partes del cuerpo apartadas del centro del animal, como las extremidades, la cabeza o la cola sin que haya pérdida de irrigación.
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Resumiendo, si conseguimos reducir la temperatura en las zonas exteriores del animal que quedan muy influenciadas por la temperatura ambiental por la falta de aislamiento, que le daría un buen pelaje o una espesa capa subcutánea, conseguiremos minimizar los fenómenos de transporte de calor. En reducir la temperatura del animal evitaremos que se den los fenómenos de transporte de calor porque los intercambios de calor sólo se dan si existe una diferencia de temperatura entre los cuerpos. Todo esto se consigue mediante la red admirable.

El aparato respiratorio sofisticado de los mamíferos

La eficacia de su sistema respiratorio, sólo superada por las aves, permite un metabolismo alto y, en consecuencia, la producción propia de calor en cantidades suficientes (fenómeno llamado endotermia), como para no depender del medio ambiente

La eficacia del sistema respiratorio en los mamíferos está relacionada con el fenómeno de la hematosis. La hematosis no es más que una estrategia que permite la oxigenación de la sangre. La superficie de oxigenación de la sangre (o superfície de hematosis) corresponde a la superficie alveolar porque los alveolos son los que posibilitan la oxigenación de sangre. Los mamíferos tienen, particularmente, un aparato respiratorio muy eficaz porque la superficie de oxigenación de la sangre en estos animales esta aumentada.

El oxigeno se combina con los compuestos orgánicos en la combustión para producir calor. Por lo tanto, un metabolismo muy alto supone unas demandas de oxigeno muy grandes. Tener un sistema respiratorio que funcione con una alta eficacia, es decir, que la sangre se oxigene muy rápidamente posibilita, en resumen, un mayor aporte de oxigeno a los mamíferos.

Para entender mejor porque la eficacia del sistema respiratorio es una adaptación de los mamíferos a la temperatura es necesario saber como producen calor los mamíferos.

El comportamiento de los mamíferos adaptable a la temperatura

Los mamíferos de las llanuras de la sabana africana, como el león, cuando las temperaturas suben en pleno día, buscan refugio en las pocas sombras que existen formadas por aisladas acacias y vegetaciones semejantes.

En tiempos fríos, los mamíferos buscan el calor del sol. Esto lo podemos ver en los gatos domésticos que viven en los pueblos o los leones marinos que pasan largos tiempos tomando el sol. Pero en los animales que viven en el desierto, encontrar sombra a veces es muy difícil y han ideado otra estrategia. En los momentos de descanso, los camellos permanecen agrupados para hacerse sombra los unos a los otros y reducir considerablemente la superficie corporal expuesta al sol.

Otros animales que utilizan la estrategia del camello, pero con un principio distinto, son los pingüinos emperadores (Aptenodytes forsteri). Este pingüino de gran tamaño forma agrupaciones entre los distintos miembros de su misma especie para conserva mejor el calor corporal.

Más información sobre adaptaciones de los mamíferos

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