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Termorregulación

La termorregulación es la capacidad de un organismo para mantener su temperatura corporal dentro de ciertos límites, incluso cuando la temperatura ambiente es muy diferente. Un ...

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La termorregulación es la capacidad de un organismo para mantener su temperatura corporal dentro de ciertos límites, incluso cuando la temperatura ambiente es muy diferente. Un organismo termoconforme , por el contrario, simplemente adopta la temperatura ambiente como su propia temperatura corporal, evitando así la necesidad de termorregulación interna. El proceso de termorregulación interna es un aspecto de la homeostasis : un estado de estabilidad dinámica en las condiciones internas de un organismo, mantenido lejos del equilibrio térmico con su entorno (el estudio de estos procesos en zoología se ha denominado ecología fisiológica ).

Si el cuerpo no puede mantener una temperatura normal y esta aumenta significativamente por encima de lo normal, se produce una condición conocida como hipertermia . Los humanos pueden experimentar hipertermia letal cuando la temperatura de bulbo húmedo se mantiene por encima de 35 °C (95 °F) durante seis horas. [ 1 ] Un trabajo realizado en 2022 estableció mediante un experimento que una temperatura de bulbo húmedo superior a 30,55 °C causó estrés térmico incompensable en adultos jóvenes y sanos . La condición opuesta, cuando la temperatura corporal disminuye por debajo de los niveles normales, se conoce como hipotermia . Ocurre cuando los mecanismos de control homeostático del calor dentro del cuerpo fallan, lo que provoca que el cuerpo pierda calor más rápido de lo que lo produce. La temperatura corporal normal es de alrededor de 37 °C (98,6 °F), y la hipotermia se presenta cuando la temperatura corporal central desciende por debajo de 35 °C (95 °F) . [ 2 ] Generalmente causada por la exposición prolongada a temperaturas frías, la hipotermia generalmente se trata con métodos que intentan elevar la temperatura corporal de nuevo a un rango normal. [ 3 ]       

No fue hasta la introducción de los termómetros que se pudieron obtener datos exactos sobre la temperatura de los animales. Entonces se descubrió que existían diferencias locales, ya que la producción y la pérdida de calor varían considerablemente en diferentes partes del cuerpo, aunque la circulación de la sangre tiende a generar una temperatura media de las partes internas. Por lo tanto, es importante identificar las partes del cuerpo que reflejan con mayor precisión la temperatura de los órganos internos . Además, para que dichos resultados sean comparables, las mediciones deben realizarse en condiciones comparables. Tradicionalmente se ha considerado que el recto refleja con mayor precisión la temperatura de las partes internas, o en algunos casos de sexo o especie, la vagina , el útero o la vejiga . [ 4 ] Algunos animales experimentan una de varias formas de dormancia en la que el proceso de termorregulación permite temporalmente que la temperatura corporal descienda, conservando así energía. Ejemplos de ello son los osos hibernando y el letargo en los murciélagos .

Clasificación de los animales según sus características térmicas.

Endotermia vs. ectotermia

La termorregulación en los organismos abarca un espectro desde la endotermia hasta la ectotermia . Los endotermos generan la mayor parte de su calor mediante procesos metabólicos y se les denomina coloquialmente de sangre caliente . Cuando las temperaturas del entorno son frías, los endotermos aumentan la producción de calor metabólico para mantener constante su temperatura corporal, lo que hace que la temperatura corporal interna de un endotermo sea más o menos independiente de la temperatura del ambiente. [ 5 ] Los endotermos poseen un mayor número de mitocondrias por célula que los ectotermos, lo que les permite generar más calor al aumentar la tasa a la que metabolizan grasas y azúcares. [ 6 ] Los ectotermos utilizan fuentes externas de temperatura para regular su temperatura corporal. Se les denomina coloquialmente de sangre fría a pesar de que sus temperaturas corporales suelen mantenerse dentro de los mismos rangos de temperatura que los animales de sangre caliente. Los ectotermos son lo opuesto a los endotermos en lo que respecta a la regulación de las temperaturas internas. En los ectotermos, las fuentes fisiológicas internas de calor son de importancia insignificante; El factor más importante que les permite mantener temperaturas corporales adecuadas se debe a las influencias ambientales. Vivir en zonas que mantienen una temperatura constante durante todo el año, como los trópicos o el océano, ha permitido a los ectotermos desarrollar mecanismos de comportamiento que responden a las temperaturas externas, como tomar el sol para aumentar la temperatura corporal o buscar la sombra para disminuirla. [ 6 ] [ 5 ]

ectotermos

Buscar sombra es un método para refrescarse. Aquí, los polluelos de charrán sombrío utilizan a un polluelo de albatros de patas negras como refugio.

Refrigeración ectotérmica

  • Vaporización:
  • Convección:
    • Aumentar el flujo sanguíneo hacia las superficies corporales para maximizar la transferencia de calor a través del gradiente advectivo.
  • Conducción:
    • Pérdida de calor por contacto con una superficie más fría. Por ejemplo:
      • Tumbado sobre el suelo fresco.
      • Permanecer mojado en un río, lago o mar.
      • Cubierto de barro fresco.
  • Radiación:
    • Liberar calor irradiándolo lejos del cuerpo.

Calentamiento ectotérmico (o minimización de la pérdida de calor)

La línea roja representa la temperatura del aire. La línea morada representa la temperatura corporal del lagarto. La línea verde representa la temperatura base de la madriguera. Los lagartos son ectotermos y utilizan adaptaciones conductuales para regular su temperatura. Regulan su comportamiento según la temperatura exterior: si hace calor, salen hasta cierto punto y regresan a su madriguera cuando es necesario.
  • Convección:
    • Ascendiendo a terrenos más elevados, trepando árboles, crestas y rocas.
    • Entrar en una corriente de agua o aire caliente.
    • Construir un nido o madriguera aislada.
  • Conducción:
    • Tumbado sobre una superficie caliente.
  • Radiación:
    • Tomar el sol (el calentamiento de esta manera se ve afectado por el ángulo del cuerpo con respecto al sol).
    • Doblar la piel para reducir la exposición.
    • Ocultar las superficies de las alas.
    • Exponiendo las superficies de las alas.
  • Aislamiento:
    • Modificar la forma para alterar la relación superficie/volumen.
    • Inflando el cuerpo.
Imagen termográfica de una serpiente alrededor de un brazo.

Para hacer frente a las bajas temperaturas, algunos peces han desarrollado la capacidad de mantenerse funcionales incluso cuando la temperatura del agua está bajo cero; algunos utilizan anticongelantes naturales o proteínas anticongelantes para resistir la formación de cristales de hielo en sus tejidos. [ 7 ] Los anfibios y reptiles hacen frente al aumento de calor mediante enfriamiento por evaporación y adaptaciones conductuales. Un ejemplo de adaptación conductual es el de un lagarto que se tumba al sol sobre una roca caliente para calentarse por radiación y conducción.

Endotermia

Un endotermo es un animal que regula su propia temperatura corporal, generalmente manteniéndola a un nivel constante. Para regular la temperatura corporal, un organismo puede necesitar evitar la acumulación de calor en ambientes áridos. La evaporación del agua, ya sea a través de las superficies respiratorias o a través de la piel en aquellos animales que poseen glándulas sudoríparas , ayuda a enfriar la temperatura corporal dentro del rango de tolerancia del organismo. Los animales con el cuerpo cubierto de pelo tienen una capacidad limitada para sudar, dependiendo en gran medida del jadeo para aumentar la evaporación del agua a través de las superficies húmedas de los pulmones, la lengua y la boca. Los mamíferos como los gatos, los perros y los cerdos dependen del jadeo u otros medios para la regulación térmica y tienen glándulas sudoríparas solo en las almohadillas de las patas y el hocico. El sudor producido en las almohadillas de las patas, las palmas y las plantas de los pies sirve principalmente para aumentar la fricción y mejorar el agarre. Las aves también contrarrestan el sobrecalentamiento mediante el aleteo gular , o vibraciones rápidas de la piel gular (de la garganta) . [ 8 ] Las plumas de plumón atrapan el aire caliente, actuando como un excelente aislante, al igual que el pelo en los mamíferos actúa como un buen aislante. La piel de los mamíferos es mucho más gruesa que la de las aves y a menudo tiene una capa continua de grasa aislante debajo de la dermis. En los mamíferos marinos, como las ballenas, o en los animales que viven en regiones muy frías, como los osos polares, esto se llama grasa subcutánea . Los pelajes densos que se encuentran en los endotermos del desierto también ayudan a prevenir la acumulación de calor, como en el caso de los camellos.

Una estrategia para afrontar el frío consiste en disminuir temporalmente la tasa metabólica, reduciendo así la diferencia de temperatura entre el animal y el aire y minimizando la pérdida de calor. Además, una tasa metabólica más baja requiere menos energía. Muchos animales sobreviven a las noches frías y heladas mediante el letargo , una disminución temporal y breve de la temperatura corporal. Cuando los organismos se enfrentan al problema de regular su temperatura corporal, no solo desarrollan adaptaciones conductuales, fisiológicas y estructurales, sino que también cuentan con un sistema de retroalimentación que activa estas adaptaciones para regular la temperatura en consecuencia. Las principales características de este sistema son: estímulo, receptor, modulador, efector y, posteriormente, la retroalimentación de la temperatura ajustada al estímulo. Este proceso cíclico contribuye a la homeostasis.

Comparación entre homeotermia y poiquilotermia

La homeotermia y la poiquilotermia se refieren a la estabilidad de la temperatura interna de un organismo. La mayoría de los organismos endotérmicos son homeotermos, como los mamíferos . Sin embargo, los animales con endotermia facultativa suelen ser poiquilotermos, lo que significa que su temperatura puede variar considerablemente. La mayoría de los peces son ectotermos, ya que obtienen la mayor parte de su calor del agua circundante. No obstante, casi todos los peces son poiquilotermos.

Vertebrados

Mediante numerosas observaciones en humanos y otros animales, John Hunter demostró que la diferencia esencial entre los llamados animales de sangre caliente y de sangre fría radica en la constancia observada de la temperatura de los primeros y la variabilidad observada de la temperatura de los segundos. Casi todas las aves y mamíferos tienen una temperatura elevada casi constante e independiente de la del aire circundante ( homeotermia ). Casi todos los demás animales muestran una variación de la temperatura corporal, que depende de su entorno ( poiquilotermia ). [ 9 ]

Control cerebral

La termorregulación en ectotermos y endotermos está controlada principalmente por el área preóptica (APO) del hipotálamo anterior . [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] En ratas, las neuronas del APO que expresan el receptor 3 de prostaglandina E (EP3) desempeñan un papel crucial en la termorregulación al regular la temperatura corporal en ambas direcciones. [ 13 ] Las neuronas que expresan EP3 en el APO proporcionan señales inhibitorias continuas (tónicas) con el neurotransmisor ácido gamma-aminobutírico (GABA) para controlar las neuronas de salida simpáticas en el hipotálamo dorsomedial (DMH) y el núcleo rostral del rafe pálido de la médula oblongada (rRPa). [ 13 ] [ 14 ] En un ambiente cálido, las señales inhibitorias tónicas de las neuronas del APO que expresan EP3 se incrementan para suprimir la salida simpática. Esto resulta en una producción de calor suprimida y vasos sanguíneos cutáneos dilatados, lo que promueve la pérdida de calor de la superficie corporal. En un ambiente frío, la inhibición tónica de las neuronas POA que expresan EP3 se atenúa para aumentar (desinhibir) la actividad simpática. Esto resulta en una mayor producción de calor y vasos sanguíneos cutáneos contraídos para reducir la pérdida de calor. [ 13 ] [ 15 ] La inhibición tónica de las neuronas POA que expresan EP3 también se atenúa por la acción de la prostaglandina E 2 (PGE 2 ) para inducir fiebre . [ 13 ] Este control inhibitorio tónico de la temperatura corporal se propuso por primera vez como un mecanismo de fiebre en 2002 [ 14 ] y se demostró que era el principio fundamental de la homeostasis de la temperatura corporal en mamíferos en 2022. [ 13 ] Dicho control homeostático es independiente de la sensación de temperatura . [ 16 ] [ 17 ]

En aves y mamíferos

El canguro se lame los brazos para refrescarse.

En ambientes fríos, las aves y los mamíferos emplean las siguientes adaptaciones y estrategias para minimizar la pérdida de calor:

  1. Mediante pequeños músculos lisos ( los erectores del pelo en los mamíferos), que están unidos a los tallos de las plumas o del pelo, se produce una deformación de la superficie de la piel que hace que los tallos de las plumas o del pelo se pongan erguidos (lo que se conoce como piel de gallina), lo que ralentiza el movimiento del aire a través de la piel y minimiza la pérdida de calor.
  2. Aumentar el tamaño corporal para mantener más fácilmente la temperatura corporal central (los animales de sangre caliente en climas fríos tienden a ser más grandes que especies similares en climas más cálidos (véase la regla de Bergmann )).
  3. Tener la capacidad de almacenar energía en forma de grasa para el metabolismo.
  4. Tienen extremidades acortadas
  5. Tener flujo sanguíneo contracorriente en las extremidades: esto es donde la sangre arterial caliente que viaja a la extremidad pasa la sangre venosa más fría de la extremidad y se intercambia calor calentando la sangre venosa y enfriando la arterial (por ejemplo, lobo ártico [ 18 ] o pingüinos [ 19 ] ).

En ambientes cálidos, las aves y los mamíferos emplean las siguientes adaptaciones y estrategias para maximizar la pérdida de calor:

  1. Adaptaciones de comportamiento como vivir en madrigueras durante el día y ser nocturnos.
  2. Enfriamiento por evaporación mediante transpiración y jadeo o urohidrosis en el caso de las aves.
  3. Almacenar las reservas de grasa en un solo lugar (por ejemplo, la joroba del camello) para evitar su efecto aislante.
  4. Extremidades alargadas, a menudo vascularizadas, para conducir el calor corporal al aire.

En los humanos

Circuito de control simplificado de la termorregulación humana. [ 20 ]

Como en otros mamíferos, la termorregulación es un aspecto importante de la homeostasis humana . La mayor parte del calor corporal se genera en los órganos internos, especialmente el hígado, el cerebro y el corazón, y en la contracción de los músculos esqueléticos. [ 21 ] Los humanos han sido capaces de adaptarse a una gran diversidad de climas, incluyendo climas cálidos húmedos y cálidos áridos. Las altas temperaturas representan un estrés serio para el cuerpo humano, poniéndolo en gran peligro de lesiones o incluso la muerte. Por ejemplo, una de las reacciones más comunes a las altas temperaturas es el agotamiento por calor, una enfermedad que puede ocurrir si una persona se expone a altas temperaturas, resultando en síntomas como mareos, desmayos o taquicardia. [ 22 ] [ 23 ] Para los humanos, la adaptación a las diversas condiciones climáticas incluye tanto mecanismos fisiológicos resultantes de la evolución como mecanismos conductuales resultantes de adaptaciones culturales conscientes. [ 24 ] [ 25 ] El control fisiológico de la temperatura central del cuerpo se lleva a cabo principalmente a través del hipotálamo, que asume el papel de "termostato" del cuerpo. [ 26 ] Este órgano posee mecanismos de control, así como sensores clave de temperatura, que están conectados a células nerviosas llamadas termorreceptores. [ 27 ] Los termorreceptores se dividen en dos subcategorías: los que responden a temperaturas frías y los que responden a temperaturas cálidas. Dispersas por todo el cuerpo, tanto en el sistema nervioso periférico como en el central, estas células nerviosas son sensibles a los cambios de temperatura y pueden proporcionar información útil al hipotálamo mediante el proceso de retroalimentación negativa, manteniendo así una temperatura central constante. [ 28 ] [ 29 ]

Un perro jadeando después de hacer ejercicio.

Existen cuatro vías de pérdida de calor: evaporación, convección, conducción y radiación. Si la temperatura de la piel es mayor que la del aire circundante, el cuerpo puede perder calor por convección y conducción. Sin embargo, si la temperatura del aire circundante es mayor que la de la piel, el cuerpo gana calor por convección y conducción. En tales condiciones, el único medio por el cual el cuerpo puede eliminar el calor es mediante la evaporación. Por lo tanto, cuando la temperatura ambiente es mayor que la de la piel, cualquier cosa que impida una evaporación adecuada provocará un aumento de la temperatura corporal interna. [ 30 ] Durante la actividad física intensa (por ejemplo, deportes), la evaporación se convierte en la principal vía de pérdida de calor. [ 31 ] La humedad afecta la termorregulación al limitar la evaporación del sudor y, por lo tanto, la pérdida de calor. [ 32 ]

En los reptiles

La termorregulación también es una parte integral de la vida de un reptil, específicamente de lagartos como Microlophus occipitalis y Ctenophorus decresii , que deben cambiar de microhábitat para mantener una temperatura corporal constante. [ 33 ] [ 34 ] Al moverse a áreas más frescas cuando hace demasiado calor y a áreas más cálidas cuando hace frío, pueden termorregular su temperatura para mantenerse dentro de sus límites necesarios.

En las plantas

La termogénesis ocurre en las flores de muchas plantas de la familia Araceae , así como en los conos de las cícadas . [ 35 ] Además, el loto sagrado ( Nelumbo nucifera ) puede termorregularse, [ 36 ] manteniéndose en promedio 20 °C (36 °F) por encima de la temperatura del aire durante la floración. El calor se produce al descomponer el almidón almacenado en sus raíces, [ 37 ] lo que requiere el consumo de oxígeno a una velocidad similar a la de un colibrí en vuelo . [ 38 ]  

Una posible explicación para la termorregulación de las plantas es que les proporciona protección contra las bajas temperaturas. Por ejemplo, la col de mofeta no es resistente a las heladas, pero comienza a crecer y florecer cuando aún hay nieve en el suelo. [ 35 ] Otra teoría es que la termogenicidad ayuda a atraer polinizadores, lo cual se confirma con las observaciones de que la producción de calor va acompañada de la llegada de escarabajos o moscas. [ 39 ]

Se sabe que algunas plantas se protegen de las bajas temperaturas mediante proteínas anticongelantes . Esto ocurre en el trigo ( Triticum aestivum), las patatas ( Solanum tuberosum ) y varias otras especies de angiospermas . [ 7 ]

Regulación conductual de la temperatura

Los animales, a excepción de los humanos, regulan y mantienen su temperatura corporal mediante ajustes fisiológicos y comportamientos. Los lagartos del desierto son ectotermos y, por lo tanto, no pueden regular su temperatura interna por sí mismos. Para regularla, muchos se trasladan a un lugar con un ambiente más favorable. Pueden hacerlo por la mañana simplemente levantando la cabeza de su madriguera y exponiendo todo su cuerpo. Al tomar el sol, absorben el calor solar. También pueden absorber calor por conducción a través de rocas calientes que han almacenado energía solar radiante. Para bajar su temperatura, los lagartos exhiben diversos comportamientos. Los mares de arena, o ergs , producen hasta 57,7 °C (135,9 °F) , y el lagarto de arena levanta las patas para refrescarse, busca objetos más frescos con los que entrar en contacto, encuentra sombra o regresa a su madriguera. También se refugian en sus madrigueras para evitar enfriarse cuando baja la temperatura. Los animales acuáticos también pueden regular su temperatura mediante el cambio de posición en el gradiente térmico. [ 40 ] Se ha observado que las ardillas se tumban boca abajo en un lugar fresco y sombreado, en días calurosos. [ 41 ]  

Durante el clima frío, muchos animales aumentan su inercia térmica apiñándose.

Los animales también practican la cleptotermia, en la que comparten o roban el calor corporal de otros. La cleptotermia se observa, particularmente entre los jóvenes, en endotermos como los murciélagos [ 42 ] y las aves (como el pájaro ratón [ 43 ] y el pingüino emperador [ 44 ] ). Esto permite a los individuos aumentar su inercia térmica (como en la gigantotermia ) y así reducir la pérdida de calor. [ 45 ] Algunos ectotermos comparten madrigueras de ectotermos. Otros animales explotan los termiteros . [ 46 ] [ 47 ]

Algunos animales que viven en ambientes fríos mantienen su temperatura corporal evitando la pérdida de calor. Su pelaje se vuelve más denso para aumentar el aislamiento térmico . Algunos animales son heterotermos regionales y pueden enfriar sus extremidades, menos aisladas, a temperaturas mucho más bajas que su temperatura corporal central, casi hasta los 0 °C (32 °F) . Esto minimiza la pérdida de calor a través de las partes del cuerpo menos aisladas, como las patas, los pies (o pezuñas) y la nariz.  

Las distintas especies de Drosophila que habitan el desierto de Sonora explotan diferentes especies de cactus en función de las diferencias de termotolerancia entre especies y huéspedes. Por ejemplo, Drosophila mettleri se encuentra en cactus como el saguaro y la senita ; estos dos cactus se mantienen frescos almacenando agua. Con el tiempo, los genes que favorecen una mayor tolerancia al calor se redujeron en la población debido al clima más frío de los huéspedes que la mosca puede aprovechar.

Algunas moscas, como Lucilia sericata , depositan sus huevos en masa. El grupo de larvas resultante, según su tamaño, es capaz de termorregularse y mantenerse a la temperatura óptima para su desarrollo.

Un avestruz puede mantener su temperatura corporal relativamente constante, incluso aunque el ambiente sea muy caluroso durante el día y frío por la noche.

Los koalas también termorregulan su comportamiento buscando las partes más frescas de los árboles en los días calurosos. Se envuelven preferentemente alrededor de las partes más frescas de los árboles, generalmente cerca de la base, para aumentar la radiación pasiva de su calor corporal interno. [ 48 ]

Hibernación, estivación y letargo diario

Para hacer frente a la escasez de alimentos y las bajas temperaturas, algunos mamíferos hibernan durante los períodos fríos. Para permanecer en "estasis" durante largos períodos, estos animales acumulan reservas de grasa parda y ralentizan todas las funciones corporales. Los verdaderos hibernadores (por ejemplo, las marmotas) mantienen su temperatura corporal baja durante toda la hibernación, mientras que la temperatura central de los falsos hibernadores (por ejemplo, los osos) varía; ocasionalmente, el animal puede salir de su madriguera por breves períodos. Algunos murciélagos son verdaderos hibernadores y dependen de una termogénesis rápida y sin escalofríos de su depósito de grasa parda para salir de la hibernación. [ 49 ]

La estivación es similar a la hibernación; sin embargo, suele ocurrir en épocas cálidas para permitir que los animales eviten las altas temperaturas y la desecación . Tanto los invertebrados terrestres como los acuáticos y los vertebrados entran en estivación. Algunos ejemplos son las mariquitas ( Coccinellidae ), [ 50 ] las tortugas del desierto norteamericanas , los cocodrilos , las salamandras , los sapos de caña [ 51 ] y la rana que almacena agua . [ 52 ]

El letargo diario se produce en pequeños endotermos como murciélagos y colibríes , que reducen temporalmente sus altas tasas metabólicas para conservar energía. [ 53 ]

Variación en los animales

Gráfico que muestra la variación diurna de la temperatura corporal.

Temperatura humana normal

Anteriormente, la temperatura oral promedio para adultos sanos se consideraba de 37,0 °C (98,6 °F) , mientras que los rangos normales son de 36,1 a 37,8 °C (97,0 a 100,0 °F) . En China, Polonia y Rusia, la temperatura se medía axilarmente (debajo del brazo). En estos países, 36,6 °C (97,9 °F) se consideraba la temperatura "ideal", mientras que los rangos normales son de 36,0 a 36,9 °C (96,8 a 98,4 °F) . [ 54 ]        

Estudios recientes sugieren que la temperatura promedio para adultos sanos es de 36,8 °C (98,2 °F) (el mismo resultado en tres estudios diferentes). Las variaciones (una desviación estándar ) de otros tres estudios son:  

  • 36,4–37,1 °C (97,5–98,8 °F)  
  • 36,3–37,1 °C (97,3–98,8 °F) para los machos, 36,5–37,3 °C (97,7–99,1 °F) para las hembras    
  • 36,6–37,3 °C (97,9–99,1 °F) [ 55 ]  

La temperatura medida varía según la colocación del termómetro, siendo la temperatura rectal 0,3–0,6 °C (0,5–1,1 °F) más alta que la temperatura oral, mientras que la temperatura axilar es 0,3–0,6 °C (0,5–1,1 °F) más baja que la temperatura oral. [ 56 ] La diferencia promedio entre las temperaturas oral y axilar de niños indios de 6 a 12 años fue de solo 0,1 °C (desviación estándar 0,2 °C), [ 57 ] y la diferencia media en niños malteses de 4 a 14 años entre la temperatura oral y axilar fue de 0,56 °C, mientras que la diferencia media entre la temperatura rectal y axilar para niños menores de 4 años fue de 0,38 °C. [ 58 ]        

Variaciones debidas a los ritmos circadianos

En los humanos, se ha observado una variación diurna que depende de los períodos de descanso y actividad, siendo la más baja entre las 11 p. m. y las 3 a. m. y la más alta entre las 10 a. m. y las 6 p. m. Los monos también presentan una variación diurna bien marcada y regular de la temperatura corporal que sigue los períodos de descanso y actividad, y no depende de la incidencia del día y la noche; los monos nocturnos alcanzan su temperatura corporal más alta por la noche y la más baja durante el día. Sutherland Simpson y JJ Galbraith observaron que todos los animales y aves nocturnos —cuyos períodos de descanso y actividad se invierten naturalmente por hábito y no por interferencia externa— experimentan su temperatura más alta durante el período natural de actividad (noche) y la más baja durante el período de descanso (día). [ 9 ] Estas temperaturas diurnas pueden invertirse invirtiendo su rutina diaria. [ 59 ]

En esencia, la curva de temperatura de las aves diurnas es similar a la de los humanos y otros animales homeotermos, excepto que el máximo se produce más temprano por la tarde y el mínimo más temprano por la mañana. Además, las curvas obtenidas de conejos, cobayas y perros fueron bastante similares a las de los humanos. [ 9 ] Estas observaciones indican que la temperatura corporal está parcialmente regulada por ritmos circadianos .

Variaciones debidas a los ciclos menstruales humanos

Durante la fase folicular (que dura desde el primer día de la menstruación hasta el día de la ovulación ), la temperatura basal corporal promedio en las mujeres oscila entre 36,45 y 36,7 °C (97,61 y 98,06 °F) . Dentro de las 24 horas posteriores a la ovulación, las mujeres experimentan una elevación de 0,15–0,45 °C (0,27–0,81 °F) debido al aumento de la tasa metabólica causado por los niveles elevados de progesterona . La temperatura basal corporal oscila entre 36,7–37,3 °C (98,1–99,1 °F) durante toda la fase lútea , y desciende a niveles preovulatorios a los pocos días de la menstruación. [ 60 ] Las mujeres pueden registrar este fenómeno para determinar si están ovulando y cuándo, para así facilitar la concepción o la anticoncepción.      

Variaciones debidas a la fiebre

La fiebre es una elevación regulada del punto de ajuste de la temperatura central en el hipotálamo , causada por pirógenos circulantes producidos por el sistema inmunitario. [ 61 ] Para el sujeto, un aumento de la temperatura central debido a la fiebre puede resultar en sensación de frío en un ambiente donde las personas sin fiebre no lo sienten. La fiebre y la fiebre conductual pueden mejorar la defensa inmunitaria, sin embargo, existen algunas salvedades [ 62 ] .

Variaciones debidas a la biorretroalimentación

Se sabe que algunos monjes practican Tummo , técnicas de meditación de biorretroalimentación , que les permiten elevar sustancialmente la temperatura de su cuerpo. [ 63 ]

Efecto sobre la esperanza de vida

Los efectos de tal cambio genético en la temperatura corporal sobre la longevidad son difíciles de estudiar en humanos. [ 64 ]

Límites compatibles con la vida

Existen límites tanto de calor como de frío que un animal endotérmico puede soportar, y otros límites mucho más amplios que un animal ectotérmico puede resistir y aun así sobrevivir. El efecto de un frío demasiado extremo es la disminución del metabolismo y, por lo tanto, la reducción de la producción de calor. Tanto las vías catabólicas como las anabólicas participan en esta depresión metabólica, y, aunque se consume menos energía, se genera aún menos. Los efectos de este metabolismo disminuido se hacen evidentes primero en el sistema nervioso central , especialmente en el cerebro y las partes relacionadas con la conciencia; [ 65 ] disminuyen tanto la frecuencia cardíaca como la respiratoria ; el juicio se ve afectado a medida que sobreviene la somnolencia, que se vuelve cada vez más profunda hasta que el individuo pierde el conocimiento; sin intervención médica, la muerte por hipotermia sobreviene rápidamente. En ocasiones, sin embargo, pueden aparecer convulsiones hacia el final, y la muerte es causada por asfixia . [ 66 ] [ 65 ]

En experimentos con gatos realizados por Sutherland Simpson y Percy T. Herring, los animales no pudieron sobrevivir cuando la temperatura rectal descendió por debajo de 16 °C (61 °F) . [ 65 ] A esta baja temperatura, la respiración se debilitó progresivamente; el impulso cardíaco generalmente continuaba después de que la respiración cesara, los latidos se volvieron muy irregulares, pareciendo detenerse para luego comenzar de nuevo. La muerte parecía deberse principalmente a asfixia , y el único signo certero de que había ocurrido era la pérdida de los reflejos rotulianos. [ 66 ]  

Sin embargo, una temperatura demasiado alta acelera el metabolismo de los diferentes tejidos a tal ritmo que su capital metabólico se agota rápidamente. La sangre demasiado caliente produce disnea al agotar el capital metabólico del centro respiratorio; [ 67 ] la frecuencia cardíaca aumenta; los latidos se vuelven arrítmicos y finalmente cesan. El sistema nervioso central también se ve profundamente afectado por la hipertermia y el delirio , y pueden aparecer convulsiones. También puede perderse la conciencia, lo que lleva a la persona a un estado de coma . Estos cambios a veces también se pueden observar en pacientes que experimentan fiebre aguda . El músculo de los mamíferos se vuelve rígido con el rigor mortis a unos 50 °C, y la rigidez repentina de todo el cuerpo hace imposible la vida. [ 66 ] 

HM Vernon realizó estudios sobre la temperatura de muerte y la temperatura de parálisis (temperatura de rigor mortis) de diversos animales. Descubrió que las especies de la misma clase presentaban valores de temperatura muy similares: 38,5 °C en los anfibios examinados , 39 °C en los peces , 45 °C en los reptiles y 46 °C en varios moluscos . Asimismo, en el caso de los animales pelágicos , demostró una relación entre la temperatura de muerte y la cantidad de componentes sólidos del cuerpo. Sin embargo, en animales superiores, sus experimentos tienden a mostrar una mayor variación tanto en las características químicas como físicas del protoplasma y, por lo tanto, una mayor variación en las temperaturas extremas compatibles con la vida. [ 66 ]    

Un estudio de 2022 sobre el efecto del calor en los jóvenes encontró que la temperatura crítica de bulbo húmedo a la cual el estrés por calor ya no puede ser compensado, T wb,crit , en adultos jóvenes y sanos que realizan tareas a tasas metabólicas moderadas que imitan actividades básicas de la vida diaria fue mucho menor que los 35  °C que se asumen habitualmente, alrededor de 30,55  °C en  ambientes húmedos de 36–40 °C, pero disminuyó progresivamente en ambientes ambientales más cálidos y secos. [ 68 ] [ 69 ]

Artrópodos

Las temperaturas máximas toleradas por ciertos artrópodos termófilos superan las temperaturas letales para la mayoría de los vertebrados. [ 70 ]

Los insectos más resistentes al calor son tres géneros de hormigas del desierto registrados en tres partes diferentes del mundo. Estas hormigas han desarrollado un estilo de vida de carroñeo durante cortos periodos de tiempo durante las horas más calurosas del día, por encima de los 50 °C (122 °F) , para alimentarse de los cadáveres de insectos y otras formas de vida que han muerto por estrés térmico. [ 71 ]  

En abril de 2014, el ácaro Paratarsotomus macropalpis, originario del sur de California , fue registrado como el animal terrestre más rápido del mundo en relación con su longitud corporal, alcanzando una velocidad de 322 longitudes corporales por segundo. Además de la inusual velocidad de estos ácaros, los investigadores se sorprendieron al encontrarlos corriendo a tales velocidades sobre concreto a temperaturas de hasta 60 °C (140 °F) , lo cual es significativo porque esta temperatura está muy por encima del límite letal para la mayoría de las especies animales. Asimismo, los ácaros son capaces de detenerse y cambiar de dirección con gran rapidez. [ 70 ]  

Las arañas como Nephila pilipes exhiben un comportamiento de termorregulación activa. [ 72 ] Durante los días soleados de alta temperatura, alinean su cuerpo con la dirección de la luz solar para reducir el área corporal expuesta a la luz solar directa. [ 72 ]

Véase también

Referencias

  1. ↑ "Calentamiento global: las temperaturas futuras podrían superar los límites habitables, según investigadores" .
  2. ↑ "Hipotermia" . Mayo Clinic . Consultado el 1 de mayo de 2017 .
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