La energía y los seres vivos
Antoine Laurent Lavoisier (1749-1794) y Pierre Simón de Laplace (1749-1827) calcularon el calor liberado por el animal según la cantidad de hielo circundante que fundía. Determinaron que el calor animal era producido por las combustiones de los tejidos; los animales oxidan la materia organica para obtener energía tanto calórica como para crecer y moverse.
Cien años mas tarde Claude Bernard observo que la estabilidad de algunos parametros (temperatura) del medio interno confiere a los seres vivos una gran independencia con las fluctuaciones del medio externo
Lo seres vivos en su ambiente
En el planeta Tierra existe una gran variedad de ambientes. Las condiciones climaticas son muy heterogéneas y fluctúan entre extremos tan fríos, como la Antartida, hasta temperaturas tan altas como las zonas desérticas africanas.

La naturaleza física del ambiente, determina qué tipo de organismos viven en él. La principal fuente de energía para la vida en el planeta Tierra proviene del Sol. Del 100% de la energía solar que llega a la Tierra, solo el 51% alcanza la superficie del planeta. Esta energía es aprovechada de diferentes maneras por los seres vivos. Estos incorporan materia y energía del media, las transforman en su interior y las aprovechan para su crecimiento y mantenimiento. También generan desechos que liberan al ambiente, a la vez que disipan energía en forma de calor. Por eso sedice que los seres vivos son sistemas abiertos.

La importancia de la temperatura
Los principales factores que determinan la distribución de las comunidades y organismos sobre la Tierra son la temperatura del aire y la disponibilidad de agua. Todos los organismos poseen una temperatura fuera de la cual no pueden sobrevivir, que se conoce como temperatura critica.
La energía y los alimentos
La energía disponible para la vida de todos los animales proviene de los alimentos y se utiliza en una amplia variedad de funciones


Funciones fisiológicas esenciales Trabajo muscular externo Producción de calor Fotosíntesis (plantas)
Sistema nervioso, Corazón, pulmones, digestión, etc. Caminar, levantar peso, hablar, etc. Mantiene estable la temperatura del cuerpo. Obtención de energía del Sol

El balance energético requiere que la ingesta calórica a lo largo del tiempo sea igual al número de calorías consumidas en cada una de las funciones antes mencionadas.
El metabolismo energético
El metabolismo es la suma de todas las reacciones químicas que se producen en un organismo. El metabolismo energético es el balance global de las transformaciones metabólicas que tienen lugar en todos y cada uno de los tejidos de un organismo vivo.
El metabolismo energético varía fundamentalmente en función de la actividad del animal, la temperatura ambiental y el tamaño. La tasa metabólica basal (TMB) es la cantidad mínima de energía requerida por el animal paramantenerse vivo en condiciones normales de reposo.
El tamaño corporal es una de las características mas importantes que inciden en la fisiología de un organismo.
El calor y la temperatura corporal
Si un organismo se encuentra a la misma temperatura que su ambiente, no se producira intercambio de calor. En cambio, si estan a distintas temperaturas habra un flujo de calor entre ellos. Esto último es lo que en general ocurre en la naturaleza.
De toda la energía química absorbida por el organismo, procedente de los alimentos, una parte se libera al ambiente en forma de calor. El intercambio de calor en un organismo depende de la producción de calor mediante el metabolismo; de la ganancia de calor externo y de la perdida de calor al ambiente. La temperatura corporal de un organismo es un indicador importante del medio interno y del resultado del equilibrio entre la producción y la perdida de calor.
Los mecanismos de transferencia de calor
La transferencia de calor se produce de diferentes maneras, según el medio en que circula la energía. Entre los seres vivos y su ambiente este flujo de calor se da a través de una variedad de procesos físicos cuya importancia varía entre los ambientes. Los organismos acuaticos, por ejemplo intercambian calor con su entorno vía conducción y convección, preferentemente. En cambio, para organismos terrestres, la conducción, convección, radiación y evaporación contribuyen significativamente a la temperatura delcuerpo.
El contenido calórico total de un animal esta determinado por la producción metabólica de calor y el flujo térmico entre el animal y su entorno.


La regulación de la temperatura en los animales
La temperatura es un indicador del estado de agitación molecular, es decir, queda determinada por el promedio de las velocidades con que se mueven (vibran, rotan o se desplazan) las moléculas, incluso las que forman el cuerpo de los animales. Cuanto mas lento sea el movimiento de las moléculas, mas baja sera la temperatura y, por lo tanto, con mayor lentitud se llevaran a cabo las reacciones químicas. El calor, incrementa la velocidad de estas reacciones. Por consiguiente, mantener el medio interno en un estado que permita el funcionamiento normal de las células es crucial para la supervivencia de los seres vivos. La regulación de la temperatura es un mecanismo homeostatico.
La clasificación térmica de los animales

Los zoólogos, científicos que se dedican al estudio de los animales, usan como criterio para clasificar a los seres vivos según su temperatura, el grado de control de la temperatura corporal. Podemos clasificar dos tipos

Homeotermos Poiquilotermos
Mantienen constantes su temperatura independientemente de la ambiental y la regulan en un rango bien estrecho. Su temperatura corporal puede fluctuar entre margenes amplios, para adaptarse a la temperatura ambiental del aire o el agua


Otra clasificación es la fisiológica,que describe las temperaturas corporales como el resultado de un equilibrio entre la ganancia y la pérdida de calor, se clasifican en:

Ectotermos Heliotermos Tigmotermos Endotermos
Su temperatura corporal esta determinada únicamente por el ambiente. La fuente de energía para regular la temperatura corporal es externa. La fuente de energía es el Sol. Obtienen calor de alguna superficie, ya sea por contacto o por radiación. Son capaces de producir y retener suficiente calor para elevar su temperatura corporal por encima de la del entorno. La fuente de energía para regular la temperatura corporal es interna.

Características de los animales Endotermos.

Poseen una superficie corporal con conductividad térmica baja. Esto les permite conservar el calor aunque haya una gran diferencia de temperaturas entre el ambiente y el cuerpo. Ejemplo: Las plumas y los pelos atrapan y retiene el aire que tiene una conductividad térmica muy baja.
El grado de aislamiento térmico de un animal esta relacionado con el tamaño y la forma geométrica del cuerpo. La pérdida de calor en las especies grandes es menor que en las pequeñas. Los animales pueden controlar su superficie aparente con cambios de postura.
Generan calor a través del metabolismo. La tasa metabólica basal de un Endotermo es 5 veces mayor que la de un Hectotermo, de igual tamaño y temperatura corporal.



Características de los animales Hectotermos.
Los animales Hectotermos poseensuperficies corporales con conductividades térmicas elevadas. Por ello el calor generado por los procesos metabólicos se irradiarían rapidamente al ambiente.
Es posible encontrar animales Hectotermos tanto en ambientes calidos como fríos, donde se registran importantes fluctuaciones diarias de temperatura. Una estrategia de los Hectotermos para regular su temperatura es cambiar de lugar a medida que pasa el día.
Los mecanismos de regulación en Endotermos
Los animales Endotermos emplean una diversidad de mecanismos ficiologicos y de comportamiento, de manera que su temperatura corporal se mantiene relativamente estable. Esta temperatura es controlada por mecanismos homeostaticos que regulan la producción y perdida de calor.
Ambientes calidos

El calor se transfiere desde el interior del cuerpo a la superficie, principalmente por la circulación de la sangre. En los Endotermos la tasa de perdida de calor se regula por el flujo de sangre a los vasos sanguíneos de la superficie corporal. Ej: el Camello y el Tucan.
Cuando la vaso dilatación no es suficiente para mantener la temperatura en un valor normal, se desencadena otro mecanismo denominado enfriamiento por evaporación. Algunas aves y mamíferos que no transpiran toman agua del ambiente, la distribuyen por diferentes partes del cuerpo y dejan que se evapore.

Ambientes fríos
A medida que disminuye la temperatura ambiental los Endotermos conservan el calor por medio de la vasoconstricción.Es respuesta al ambiente frio la sangre no se dirige hacia la superficie de un Endotermo. El pelaje esta por fuera de la piel y de la circulación. La piloerección aumenta el aislamiento y disminuye la perdida de calor. La capa de grasa esta debajo de la piel y es irrigada por vasos sanguíneos, su aislamiento se regula desviando la sangre por debajo de la grasa, lejos de la superficie.
Otra respuesta fisiológica de los animales Endotermos es la termogénesis. El cuerpo genera grandes cantidades de calor a partir de las reservas energéticas; convierten la energía química exclusivamente en calor, en lugar de utilizarla para otros procesos vitales (tiritar).
Otra adaptación de algunos animales es cambiar su plumaje a lo largo del año.
Intercambiador térmico entre corriente

Es una adaptación que presentan muchos animales terrestres y marinos de ambiente frío. La sangre caliente y fría fluye en direcciones opuestas en dos vasos sanguíneos adyacentes. Uno de los vasos (venas) lleva sangre fría hacia el interior del cuerpo, mientras que el otro (arterias) lleva sangre caliente desde las extremidades. Ej: el lobo que habita en el Artico.

Intercambios térmicos en las plantas
Las plantas carecen de la movilidad que poseen los animales. Debido a ello son muy afectadas por los cambios en la temperatura ambiental, los que determina que en su gran mayoría sean poiquilotermas. Cuando las temperaturas no son las adecuadas, las plantas pueden detectar elcambio y activar respuestas específicas. La enorme cantidad de calor es disipada por radiación de onda larga pero también por conducción y convección, asi como por transpiración. Una estrategia es variar el angulo en que la hoja recibe la radiación del Sol para evitar que incida directamente sobre ella. También pueden producir proteínas específicas, denominadas de choque térmico que ayudan a las proteínas involucradas en el metabolismo a no perder su funcionalidad.
Adaptaciones y temperatura
Existen diversos tipos de hojas, cuyas formas y tamaños son de gran importancia en relación con el intercambio de calor. El menor tamaño de la hoja se relaciona, en forma directa con una mayor pérdida de calor por convección.
Se aprecia una gran diferencia en la perdida de calor por convección entre las hojas lobuladas y las de bordes enteros. En algunos ambientes extremos, como en el desierto las hojas se han transformado en espinas para evitar la pérdida de agua por transpiración (cactus).
Algunas plantas también pueden generar grandes cantidades de calor en alguna parte de su cuerpo.
Estados metabólicos especiales
Adaptaciones especiales frente a las temperaturas extremas de los Endotermos.
El letargo es una disminución de las actividades corporales que incluye una reducción de la tasa metabólica. Los tipos de letargo conocidos son los siguientes
Sueño Torpor Hibernación Sueño invernal Estivación o sueño estival
Todos lo experimentamos.Disminución profunda de la temperatura corporal. Se trata de un periodo de torpor profundo y prolongado. La temperatura relativamente mas alta y el ahorro de energía no es el mismo, se produce en la mayoría de los osos y otros mamíferos de talla grande. Es un estado de aletargamiento en el que caen algunos vertebrados e invertebrados en respuesta a temperaturas elevadas o a deshidratación.

hgiLos animales heterotermos temporales abandonan temporalmente los procesos homeotermicos y dejan que la temperatura de su cuerpo se aproxime a la del ambiente.
La energía en la célula
Todos los seres vivos estan formados por células. Ellas requieren un suministro de energía continua, necesario para la síntesis de moléculas complejas, la ejecución de trabajo mecanico y el transporte de sustancias a través de sus membranas esto se consigue por medio del metabolismo.
Algunas de las reacciones que tiene lugar en la célula son productoras de energía; se denominan exergónicas. Por el contrario las reacciones endergónicas requieren energía para producirse. Los seres vivos hacen uso de sustancias intermediarias capaces de almacenar energía transitoriamente (ATP).
La gran mayoría de los seres vivos obtienen energía de los nutrientes por medio de un proceso denominado respiración celular que se realiza en presencia de oxigeno (aeróbica). Como0 resultado del proceso se fabrican moléculas de ATP que intervienen en todas las reacciones químicas de las células.