Película delgada de baja temperatura

Efectos de la baja temperatura en los organismos Cuando la temperatura es inferior a un cierto valor, los organismos sufrirán una baja temperatura. Esta baja temperatura se denomina temperatura crítica. Por debajo de la temperatura crítica, cuanto menor sea la temperatura, mayor será el daño biológico. Hay tres tipos de daños causados ​​por las bajas temperaturas a los organismos: daños por frío, daños por congelación y daños por congelación. El daño por frío se refiere a la muerte o lesión de organismos mesotérmicos en temperaturas superiores al punto de congelación. Cuando la temperatura baje a 6,1°C, las briznas de hierba de avión se dañarán. Cuando la temperatura baje a 3,4°C, la parte superior se secará y el daño será grave. Cuando la temperatura baja de 25°C a 5°C, la quina puede causar envenenamiento de las plantas debido a trastornos del sistema enzimático, provocando que el peróxido de hidrógeno se acumule en el cuerpo. Los peces tropicales, como las salamandras gigantes, morirán cuando la temperatura del agua sea de 10°C porque el centro respiratorio está inhibido por el frío y carece de oxígeno. El daño por frío es el principal obstáculo para la introducción y distribución de organismos mesófilos hacia el norte.

El daño por congelación se refiere al daño causado por la formación de cristales de hielo en los organismos vivos (dentro de las células y entre las células) a bajas temperaturas por debajo del punto de congelación. La formación de cristales de hielo rompe la membrana plasmática, inactivando y desnaturalizando las proteínas. Cuando la temperatura no es inferior a -3°C o -4°C, el principal daño a las plantas es la ruptura de membranas celulares; cuando la temperatura baja a -8°C o -10°C, el principal daño a las plantas es; desecación fisiológica y daño a la capa de hidratación. El límite de tolerancia (temperatura crítica) de los animales a las bajas temperaturas varía de una especie a otra. Algunos animales pueden tolerar un cierto grado de congelación corporal, que es una forma adaptativa que tienen los animales de evitar daños por bajas temperaturas. Por ejemplo, los quironómidos pueden sobrevivir a múltiples heladas a temperaturas tan bajas como -25°C para salvar sus vidas. Sin embargo, después de que algunos animales intermareales se exponen a bajas temperaturas de -30°C durante varias horas, aunque el 90% del agua de sus cuerpos está congelada, los cristales de hielo generalmente sólo aparecen fuera de las células y vuelven a la normalidad después de derretirse. Otra forma adaptativa en la que los animales evitan el daño por frío es la presencia de sobreenfriamiento, un fenómeno descubierto por primera vez en los insectos. Cuando la temperatura corporal de un insecto desciende por debajo del punto de congelación, los fluidos corporales no se congelan sino que se sobreenfrían. En ese momento, hubo un breve coma frío pero sin deterioro físico. Si la temperatura ambiente aumenta, los insectos aún pueden reanudar sus actividades normales. Cuando la temperatura continúa bajando hasta el punto de sobreenfriamiento (punto crítico), los fluidos corporales comienzan a congelarse, pero el calor latente liberado durante el proceso de congelación hace que la temperatura corporal del insecto rebote. Cuando el calor latente se agota por completo, los fluidos corporales comienzan a congelarse y el insecto muere. El punto de sobreenfriamiento de los insectos varía según la especie de insecto, el estado del insecto, el entorno de vida y el estado fisiológico interno. Cuando las moscas sierra pasan el invierno, pueden sobrevivir a temperaturas frías de -25°C o -30°C sin morir, y pueden reducir aún más el punto de congelación de los fluidos corporales al secretar glicerol. En invierno, la concentración de glicerina en el cuerpo de la avispa puede llegar a 30, lo que puede reducir el punto de congelación de los fluidos corporales a -17,5°C, o incluso bajar a -47,7°C sin congelarse.

La adaptación de los organismos a ambientes de bajas temperaturas. Al vivir en un ambiente de baja temperatura durante mucho tiempo, a través de la selección natural, han mostrado muchas adaptaciones obvias en morfología, fisiología y comportamiento. Morfológicamente, los brotes y las hojas de las plantas árticas y alpinas suelen estar protegidos por aceites. Los cogollos son escamosos y hay polvo de cera y pelos densos en la superficie de la planta. Las plantas son bajas y a menudo postradas, en forma de cojín o de roseta, lo que resulta beneficioso para mantener altas temperaturas y mitigar los efectos del frío intenso. Los animales de sangre caliente que viven en latitudes altas tienden a ser más grandes que individuos similares que viven en latitudes bajas, porque los animales grandes disipan relativamente menos calor por unidad de peso. Esta es la ley de Bergmann. Además, las partes sobresalientes del cuerpo de los animales de sangre caliente, como las extremidades, la cola, las orejas externas, etc., tienden a volverse más pequeñas y más cortas en ambientes de baja temperatura. Esta es también una adaptación morfológica para reducir la disipación de calor. Estas adaptaciones suelen denominarse Ley de Allen y se ejemplifican con los cambios en el tamaño de la oreja de los zorros orejudo árticos, rojos y africanos. Otra adaptación morfológica de los animales de sangre caliente es aumentar la cantidad y calidad del pelo y plumas o aumentar el espesor de la grasa subcutánea en zonas frías y estaciones frías, mejorando así las propiedades de aislamiento térmico del cuerpo.

Fisiológicamente, las plantas que viven en ambientes de baja temperatura a menudo reducen el punto de congelación de la planta y aumentan su resistencia al frío al reducir el contenido de agua en las células y aumentar el azúcar, la grasa, los pigmentos y otras sustancias en el células. Por ejemplo, la gaulteria reduce su punto de congelación al almacenar una gran cantidad de pentasacáridos, mucílagos y otras sustancias en las células de sus hojas, lo que permite que su temperatura de congelación baje a -31°C. Además, las plantas polares y alpinas tienen bandas de absorción más amplias en el espectro visible y pueden absorber más rayos infrarrojos. En invierno, las hojas de plantas resistentes al frío como las saxífragas se vuelven rojas debido a la destrucción de la clorofila y al aumento de otros pigmentos, lo que resulta beneficioso para absorber más calor.

Los animales pueden mejorar su resistencia al frío y mantener una temperatura corporal constante aumentando la producción interna de calor. Sin embargo, los animales en áreas frías a menudo pueden mantener una temperatura corporal constante con poco o ningún aumento en la producción de calor metabólico debido al buen aislamiento de su pelaje. temperatura.