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3.2 La adaptación de los seres vivos al frío y a la estacionalidad

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Las plantas

El frío, el déficit hídrico y la falta de luz a lo largo de todo el invierno son circunstancias que condicionan las posibilidades de supervivencia de los vegetales en las regiones frías de altas latitudes y frente a las que las plantas han adoptado distintos tipos de estrategias:

La primera de ellas, y la más evidente, es de tipo morfológico y consiste en la reducción del tamaño. Por eso, la mayor parte de las plantas de las regiones frías son pequeñas y adoptan un porte rastrero o almohadillado.

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La escasa productividad de estos ecosistemas y las ventajas que ello supone para soportar el frío favorecen a las plantas de pequeño tamaño y con porte rastrero o almohadillado.

Foto: "bosque" de abedules enanos en el área de Godafoss (Islandia)

 


Estas pequeñas dimensiones se deben, ante todo, a la escasez de nutrientes del suelo (especialmente de nitrógeno) y a la lentitud con la que crecen las plantas de las regiones frías. Sin embargo, se convierten en una ventaja ya que las formas resultantes son las más idóneas para hacer frente a los fuertes vientos y mantener un ambiente húmedo y con menos contrastes de temperatura en su interior a la vez que para aprovechar de forma óptima el calor que desprende el suelo. Por otra parte, permiten que durante el invierno las plantas queden totalmente recubiertas por una capa de nieve que, actuando como aislante térmico, mantiene las temperaturas cerca de 0ºC evitando los fríos extremos.

De forma complementaria, muchas plantas se recubren de una borra o pilosidad que retiene eficazmente la humedad y el calor.

En los lugares en los que se producen situaciones de aridez climática o donde el suelo se hiela y la absorción a través de las raíces se vuelve particularmente difícil, numerosas especies presentan adaptaciones xeromórficas que les permiten reducir las pérdidas de agua por transpiración. Pueden aparecer entonces plantas suculentas y con cutícula cerosa, hojas pequeñas y coriáceas u otras adaptaciones similares a las que se producen, con idéntico motivo, en las demás regiones secas o desérticas de toda la tierra.

Pese a la importante ayuda que suponen los recursos descritos, los inviernos son excesivamente adversos para las plantas y éstas se ven obligadas a paralizar su actividad cada año durante la estación fría. Por eso, al llegar el otoño las plantas leñosas ralentizan al máximo su actividad fisiológica entrando en un estado de reposo vegetativo. Al mismo tiempo aumenta la concentración de los jugos celulares lográndose un efecto anticongelante y el “endurecimiento” de diversos órganos que mejoran con ello su resistencia a las bajas temperaturas.

 

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La xeromorfia, que se asocia a los desiertos cálidos, también proporciona ventajas a las plantas de las zonas frías sometidas a temperaturas moderadas pero expuestas a riesgo de deshidratación.

Foto: Rhodiola rosea, planta suculenta muy extendida por las regiones frías del Norte de Europa

 

Dado que durante gran parte del año la actividad de las plantas queda forzosamente paralizada por razones climáticas, el tiempo del que éstas disponen para el desarrollo de sus ciclos vitales es muy limitado y puede quedar reducido a una breve estación de algunas semanas de duración. Por eso, muchas de las especies presentes en las regiones frías son tributarias de distintos mecanismos para contrarrestar los inconvenientes derivados de la brevedad del periodo vegetativo y sin los cuales su presencia no sería posible en estas regiones.

Entre ellas existe un grupo que ha adoptado la estrategia de extender sus ciclos vitales a lo largo de dos o más años. Durante la primera temporada dichas especies desarrollan sus yemas florales que, tras soportar el invierno bajo la nieve, estarán listas para florecer rápidamente en primavera dejando tiempo suficiente para la maduración del fruto y la producción de semillas a lo largo del segundo verano.

En Groenlandia la mitad de las plantas adoptan esta estrategia: producen hojas y yemas un año pero retasan la floración hasta el siguiente lo que obliga a las partes verdes a soportar temperaturas de -30ºC bajo la nieve pero, a cambio, permiten una floración casi inmediata al llegar la estación favorable.

Existen incluso especies aperiódicas cuyo desarrollo se prolonga durante varios años interrumpiéndose en cualquiera de sus fases cada vez que llega el invierno y acelerando sus ciclos vitales en verano. Gracias a ello, estas plantas logran librarse relativamente de las limitaciones que impone la brevedad del periodo vegetativo aprovechando al máximo la larga duración de las jornadas estivales. 

La lentitud del crecimiento y las sucesivas y prolongadas interrupciones que se producen cada invierno implican un inevitable alargamiento de los ciclos vitales de las plantas y muchas de ellas necesitan años para superar etapas que en otras regiones del mundo no requieren más que algunos días. Eso explica que las plantas de las regiones frías sean normalmente muy longevas: los típicos arbustos enanos de la tundra suelen alcanzar entre 40 y 200 años y  la vida de algunas herbáceas supera un siglo.

 

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El viento es el agente dispersante del polen y semillas de la mayor parte de las plantas de las regiones frías. Para favorecer su propagación, las semillas reducen mucho su tamaño y adoptan formas adecuadas para ello.

Foto: algodón ártico (Eriophorum sp) en Leppäjärvi, Finlandia.

 

La reproducción es una etapa especialmente crítica para las plantas de estas regiones y en su forma más habitual, sexuada, resulta imposible muchos años favoreciendo a las especies que, de forma complementaria, recurren a la multiplicación vegetativa (normalmente mediante la propagación de sus rizomas o bulbos).

En cuanto a la polinización, no puede depender exclusivamente de los insectos ya que éstos son escasos o pueden faltar totalmente ciertas temporadas. De ahí que la mayor parte de las plantas sean anemófilas (dependientes del viento para la dispersión del polen) y no necesiten disponer de flores muy sofisticadas.

Por otra parte, dada la escasa productividad de los medios fríos y el poco tiempo disponible para generarlas, las semillas son muy pequeñas no superando 1mg de peso en tres cuartas partes de las especies presentes en la tundra y favoreciendo su propagación que, del mismo modo que ocurría con el polen, es realizada casi siempre por el viento o por el agua. Sin embargo, su número puede ser muy grande lo que, unido a la eficacia dispersante del viento, confiere a estas plantas una elevada capacidad para colonizar espacios vacíos.

Sólo en las regiones más productivas, en la tundra arbolada o en el bosque boreal, la vegetación diversifica sus estrategias y adquieren importancia otras formas de dispersión apareciendo entonces las bayas, pequeños frutos o semillas de mayores dimensiones que aprovechan a los animales para su dispersión (“zoocoria”).

Gracias a todos los recursos descritos, las plantas se acomodan bien al ritmo de las estaciones utilizando incluso el frío en su beneficio para regular el desarrollo de sus embriones y poder germinar adecuadamente en primavera. Las mejor adaptadas suelen ser herbáceas perennes (hemicriptófitas y geófitas que disponen de gruesas raíces en las que acumulan reservas de un año para otro) o leñosas (caméfitas en la tundra y fanerófitas en el bosque boreal). Sin embargo, las terófitas, que no suelen tener tiempo para desarrollar sus ciclos anuales y otros grupos menores están poco representadas.

 

Adaptaciones de la vida animal

El principal reto con el que se enfrentan los animales de las regiones frías es el de mantener su temperatura corporal dentro de unos límites compatibles con la vida. Para ello, existen dos grandes tipos de estrategias: mientras que los organismos homeotermos (“de sangre caliente”) hacen todo lo posible por conservar el calor, los ectotermos (o animales “de sangre fría”) intentan incrementar su resistencia al frío y hacer coincidir la totalidad de sus ciclos vitales con los periodos más cálidos del año (algo que sólo resulta posible en los animales de vida muy corta y que excluye a los reptiles y anfibios).

La capacidad de un organismo para producir y conservar el calor está muy relacionada con su volumen corporal y morfología: cuanto mayor es un animal menor es la superficie que expone en relación a su masa total lo que significa que un animal grande pierde menos calor que uno pequeño.

La morfología tiene el mismo efecto ya que también determina la superficie corporal: las formas esféricas y redondeadas reducen la superficie de contacto con la atmósfera y, por tanto, protegen del frío, mientras que las alargadas o angulosas lo hacen mucho peor.

Por estas razones, los mamíferos de las regiones frías suelen ser mayores y “más gordos” que sus inmediatos parientes de las regiones más cálidas y suelen tener sus patas o partes salientes (morro, orejas...) más cortos.

 

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En las regiones frías la relación entre la superficie de contacto con la atmósfera y la masa corporal favorece a los animales más voluminosos: 

En un supuesto organismo esférico de 1 litro de volumen (1 kg apr.) esa relación es igual a 3.

En un organismo de 3 litros es igual a 1.

En un organismo de 10 litros, la relación es de tan sólo 0,3.

Ello significa que a igual forma, un organismo de 1 litro debe producir 10 veces más calor para mantener su temperatura que uno de 10 litros.

 

 

Lo anterior explica la tendencia que se observa en la fauna de las regiones frías donde, comparativamente, las grandes especies son muy abundantes. Sin embargo, y aunque se encuentren en desventaja, eso no significa que falten los animales pertenecientes a grupos de dimensiones más moderadas (como los roedores o diversas aves).

Un caso muy representativo es el de los lemmings, pequeños roedores que ni disponen de reservas corporales para superar el invierno ni pueden migrar debido a sus exiguas dimensiones y que permanecen activos durante todo el invierno excavando galerías bajo la nieve para poder sobrevivir. Son capaces de alimentarse prácticamente con cualquier planta y, al cabo de un año, necesitan consumir una cantidad de materia vegetal 1000 veces superior a la de su propio peso para mantener su temperatura y constantes vitales. Son gregarios y forman grandes colonias por lo que sus frecuentes explosiones demográficas resultan muy perturbadoras para la vegetación. 

Otra baza con la que cuentan algunas especies homeotermas es la de ser capaces de reducir la circulación de la sangre en algunas partes de su cuerpo lo que permite rebajar la temperatura de los órganos implicados y, por tanto, sus necesidades energéticas.

De este modo, mientras que la temperatura corporal de los renos (Rangifer tarandus) es de 38ºC, la de su morro puede bajar a 20º y las patas, en contacto con la nieve, pueden alcanzar 9ºC.

Los animales homeotermos se protegen del frío recubriéndose con gruesas capas de pelo, pluma o grasa subcutánea que ayudan a mantener la temperatura proporcionando un excelente aislamiento. Su eficacia es tal que ciertos animales, como el buey almizclero (Ovibos moschatus), no pueden hacer esfuerzos prolongados al no ser capaces de disipar el calor generado por ellos. En cuanto a la grasa, que es particularmente espesa en los mamíferos acuáticos, resulta doblemente útil ya que, además de aislar, constituye una reserva que los animales van utilizando en caso de escasez. 

Muchas especies mudan estacionalmente su pelaje o plumaje adaptándolo a las necesidades de cada época. De este modo, en verano la capa de pelo o pluma es fina y oscura para facilitar la absorción del calor solar mientras que en invierno se vuelve muy espesa y blanca brindando protección contra el frío y mimetismo. Gracias a ello en invierno, tanto los predadores (lobo, zorro ártico...) como sus víctimas (liebres, lagópodos...) son perfectamente blancos y se confunden en la superficie nevada pero todos ellos presentan tonos oscuros en la estación cálida.

 

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Los animales de las regiones frías tienden a tener formas redondeadas y una gran corpulencia. Además, se protegen del frío con gruesas pieles aislantes que, en invierno, se vuelven blancas para lograr una buena mimetización en la nieve.   

Foto: lobo ártico (Canis lupus arctos)

 

En las regiones marcadas por una fuerte estacionalidad algunas especies optan por la hibernación. El hecho no es muy frecuente en las zonas de clima más extremo ya que los animales se exponen a morir congelados en caso de permanecer inmóviles durante largos periodos. Sin embargo, es un mecanismo adaptativo que resulta eficaz en las regiones de clima algo más benigno y donde los animales son capaces de acumular buenas reservas en su cuerpo.

La hibernación es un estado de hipotermia regulada que permite un descenso gradual de la temperatura corporal hasta valores próximos al punto de congelación. Durante la misma, la respiración y el ritmo cardiaco disminuyen notablemente y las distintas funciones metabólicas se reducen hasta prácticamente quedar paralizadas con lo que el animal es capaz de sobrevivir durante todo el invierno con sus propios recursos y sin necesidad de exponerse a la intemperie.

Existen distintos grados de letargo o hibernación que producen desde un sueño profundo y muy prolongado a una simple modorra más o menos pasajera. En los casos más extremos resulta arriesgada ya que los animales van consumiendo sus recursos y pueden terminar excesivamente debilitados.   

Pero las especies capaces de hibernar son muy pocas y la mayor parte de las aves y grandes mamíferos optan por abandonar la región durante la temporada invernal migrando hacia zonas más clementes.

La capacidad migratoria de algunas especies es sorprendente y alcanza su máxima expresión en las que viven en el mar o dependen de él. El ejemplo más llamativo lo ofrece el charrán ártico (Sterna paradisaea), ave marina de tamaño intermedio que cría en las orillas del Ártico pero vuela cada temporada hasta las del Antártico permitiéndole “disfrutar” de dos veranos al año a cambio de realizar desplazamientos superiores a 50.000 km. Dada su gran longevidad, un charrán puede recorrer cerca de 800.000 km a lo largo de su vida.

 

charran-artico,-Sterna-paradisea,-Strandarkirkja,-Islandia 

La mayoría de las aves y un buen número de mamíferos de las regiones frías emigran durante la estación fría realizando desplazamientos muy importantes. El charrán ártico (foto) se desplaza anualmente desde el Ártico, donde tiene lugar la reproducción, hasta el Antártico recorriendo varias decenas de miles de kilómetros cada temporada.

 

Aunque los desplazamientos de la mayor parte de las especies son mucho más reducidos, bastan para que, en la práctica, sean muy pocas las especies que pasan el invierno en las regiones polares y de tundra.

La diferente distribución de tierras y mares explica que las regiones polares del hemisferio boreal sean mucho más ricas en fauna que las del austral: mientras que en el primero los animales pueden migrar sin problemas a través de todo el Norte de América o Eurasia, el continente antártico está totalmente rodeado por mar bloqueando cualquier posible desplazamiento de los animales terrestres.

Para facilitar los movimientos sobre la nieve, las patas de algunos animales se recubren de un denso pelaje (o plumaje) que protege del frío a la vez que facilita los desplazamientos al ensanchar la superficie de contacto y actuar a modo de raquetas de nieve.

 

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