La energía es la capacidad de realizar un trabajo fisiológico, es decir, es la capacidad para aumentar el orden en un sistema. Los seres vivos, al ser sistemas no aislados, necesitan de esa energía para mantener el orden en el organismo y disminuir la entropía.
En los animales encontramos principalmente cuatro tipos de energía, los cuales tienen un uso determinado en los diferentes procesos del individuo: química (la energía encontrada en los enlaces químicos, como en el ATP); eléctrica (la energía obtenida en la separación de cargas, como ocurre en las despolarizaciones de membrana); mecánica (la energía de los objetos en movimiento), y calor (que se debe al movimiento y la velocidad con la que se mueven los átomos de un objeto).
El trabajo fisiológico es cualquier trabajo vital que va dirigido a aumentar el orden. Las tres primeras pueden llevar a cabo trabajo fisiológico, mientras que el calor no. De ahí que se las llame energías de alto grado, mientras que al calor se conoce como calor de bajo grado.
Aún así, el calor puede ser utilizado para incrementar la velocidad de las reacciones químicas, es decir, para incrementar la tasa metabólica. En cada transformación de energía, en el paso de una energía a otra, existe una pérdida de energía en forma de calor. Existe una ineficiencia.
Por ejemplo, cuando la glucosa se transforma en ATP se aprovecha el 70% de la energía contenida en la glucosa, el 30% restante se pierde en forma de calor. Pero hay procesos menos eficientes, como cuando trasformamos el ATP en movimiento, donde solo el 30% se transforma en energía mecánica.
- El flujo de la energía en el trabajo fisiológico
La principal fuente de entrada de energía al cuerpo se realiza a través de los alimentos en forma de energía química. Pero esta energía es totipotente y se puede transformar en otros tipos de energía.
Lo que no se aprovecha sale en forma de energía química a través de las heces. Pero lo que es absorbido se puede utilizar para diferentes procesos:
. Procesos de biosíntesis
Consiste en generar nuevos tejidos, moléculas, etc que se pueden utilizar como reserva o como crecimiento del organismo. Otras sustancias biosintetizadas son las que se crean para expulsarse fuera del animal (gametos, exoesqueleto, piel descamada, pelo, etc). Parte de la energía que se utiliza se pierde en forma de calor.
. Procesos de mantenimiento
Como ejemplos, la digestión, la circulación, los intercambios, la respiración, etc. Todos estos procesos, al final de ellos, lo único que producen es calor.
. Procesos para generar trabajo externo
Es el movimiento del animal o de partes del mismo. La generación de este movimiento es muy ineficiente, generando gran cantidad de calor.
+ Tasa metabólica o índice metabólico
Los alimentos se pueden transformar en energía química, trabajo externo y calor. El trabajo externo y el calor es lo que consideramos energía consumida.
La tasa metabólica se define como la energía consumida por el animal por unidad de tiempo. Las unidades en las que se mide esta tasa metabólica es julios/hora o kcalorias/hora.
1 Kcaloría = 1 Caloría = 1000 calorías.
La tasa metabólica basal es aquella que se mide cuando el animal se encuentra en reposo, en una zona termoneutra y en ayunas. La zona termoneutra es aquella zona en las que el animal no tiene que cambiar su tasa metabólica para compensar la diferencia de la temperatura ambiente con su temperatura corporal.
+ Relación entre tasa metabólica y tamaño corporal
A medida que aumentamos el peso del animal la tasa metabólica del mismo aumenta, pero no de forma lineal, ya que si duplicamos el peso no se duplica la tasa metabólica.
Los animales pequeños son capaces de consumir varias veces su peso, mientras que en animales grandes esto no ocurre ni de cerca. De aquí se deriva una tasa metabólica específica, es decir, la tasa metabólica entre el peso del animal.
Con esta nueva medida vemos que los animales más grandes tienen una tasa metabólica específica más baja. Esto se debe a que los animales pequeños tienen una mayor relación S/V, lo que implica que necesitan generar más energía para evitar esa mayor pérdida de calor.
- Temperatura y calor
La temperatura es un reflejo de la velocidad o la intensidad con la que se mueven de forma aleatoria los átomos y moléculas de un cuerpo, mientras que el calor es una energía que va a depender de la temperatura pero que también depende del número de átomos que tenga ese cuerpo.
De modo que, los cuerpos más grandes, aunque tengan menor temperatura tienen más energía debido a que tienen más átomos. El calor siempre fluye siguiendo un gradiente de temperatura, de menor a mayor. El objeto que cede calor disminuye su temperatura, y el que la acepta ganará temperatura. Esto será así hasta que se alcance un equilibrio térmico.
+ Calor y temperatura corporal
El calor de un cuerpo y la temperatura corporal dependen de dos factores principales, el calor producido y el calor intercambiado.
. Calor producido
Es el calor que se produce en el interior del animal debido a las reacciones metabólicas y al movimiento de sus músculos.
. Calor intercambiado
Es el calor que recibe y que expulsa al medio. Este valor depende a su vez de factores como el gradiente de temperatura entre ambos medios, la capacidad de conducción de la superficie del animal o de la ya conocida relación S/V.
- Clasificación térmica de los animales
Los animales se pueden clasificar de diferentes formas.
+ Según su estabilidad de la temperatura corporal
. Homeotermos
Mantienen su temperatura corporal cerca de un valor establecido por medio de la producción endógena de calor y controlando los intercambios de calor con el ambiente.
. Poiquilotermos
Su temperatura corporal fluctúa más o menos con la temperatura del ambiente.
+ Según su capacidad de producir energía endógena en forma de calor
. Endodermos
Generan gran cantidad de calor metabólico, lo que les permite tener una temperatura corporal por encima de la temperatura ambiental. Tienen una baja conductividad térmica (aislamiento), conservando mejor el calor y pudiendo vivir en climas fríos. Requiere un alto coste metabólico.
. Ectotermos
Producen relativamente poca cantidad de calor metabólico. Su temperatura corporal depende más del ambiente. Tienen una alta conductividad térmica (bajo aislamiento). Pueden tener cierta capacidad de regulación de la temperatura corporal, pero solo por mecanismos comportamentales.
+ Según sus tipos de relaciones térmicas
. Heterotermos regionales
Pueden presentar distintas temperaturas en distintas regiones del cuerpo.
. Heterotermos temporales
Dependiendo de la época del año el animal presenta una temperatura u otra, variando con el tiempo.
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Artículo redactado por Pablo Rodríguez Ortíz, Graduado en Biología por la Universidad de Málaga.