eckert fisio animal15-16

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  1. 1. 4;AD~QUltSI-CION DE ENER+GiA:ALIMENTACION,DIGESTION Y METABOLISM-OUs animales requieren materias primas y cnergia 3.4 para ereeer.mantcnerse y reproducirse.Estos ma- terialcs y la cnergia usados en su metabolismo proceden de los alimcntos.si bien lo que pucde considerarse como tal varia muelio dc unos animales a otros,desde las mo- leculas individuales absorbidas a travs de la superlieie general del euerpo hasta las presas vivas tragadas ente- ras.(on indcpendeneia de su origen.que pucdc ser una planta.animal 0 materia inorganica.el alimento SC usa como un material para la produceion de tejido nuevo.Ia reparacion del tejido existente y para la reproduccion.El alimcnto tambien sirvc como una fuente dc cncrgia para los proeesos permanentcs.tales como el movimiento y el metabolismo. La cncrgia quimiea eontenida en los alimentos deriva en ultima instancia del sol (vase la Fig.3-3).Las plantas que eontienen clorola son lotosinlticas.organismos autotrofos (que se nutren por si mismos) que capturan Ia energia radiantc para sintetizar eomplejos compuestos dc carbono a partir de precursores simples.CO2 _v H20. listos eompuestos almacenan la cnergia quimica quc puede ser liberada y utilizada mcdiante reacciones aco- pladas a los procesos que eonsumen energia en el lejido vivo.Praeticamente todos los organismos son heter6tro- los.dcpcndicndo de los compuestos dc carbono que pro- poreionan energia derivados de la ingestion de otras plantas o animales y en delinitiva.de los fotosintetizado- res.que acumulan en su interior la energia solar.La ex- eepeion tle los invertebrados dc las surgcncias de las prolundidades>>,recienlemente descubiertos y que obtic- nen sus nutrientes de las aguas dc las surgencias ricas en minerales.no haeen mas que remarcar la dcpendencia normal de la Vida animal rcspecto de la cnergia del sol. En la Figura 15-l se muestra el ujo dc energia desdc cl sol.a traves de un autotrofo fotosintetico.hasta una molecula dc ATP en un animal heterotrolo.Los mono- sacaridos.tales como la glucosa,son sintetizados por las plantas verdes a partir de CO2 y H20. Estos compues- los elcmentales de carbono se presentan en el principio683de la cadena alimenticia,q ue representa una serie de orga- nismos unidos por cl hecho de que cada eslabon de la cadena sirve de alimento al siguiente.Cada grupo de or- ganismos rcprcscnta un nivel troco.En una cadena ali- menticia corta.con solo dos niveles troeos.las plantas verdes son comidas por Lin heterotrol'0 grandc.como un elelante.Este.que no tiene depredadores naturales excep- to los humanos.csta al nal dc la cadena alimenticia hasta que muere y es consumido por las baeterias y los carroe- ros.En una cadena mas larga.una sucesion representativa seria litoplancton > 7,ooplancton pez pequeo > pez mcdiano > pez grande.Por otro lado.cl llujo de nutrien- tcs es,generalmente.mas complejo (vasc la Fig.3-3). El material utilizable y la energia libre se pierden al pasar de un nivel troco a otro en la cadena alimenticia.El grano producido en un Campo de l hectarca dc trigo conticne mas material y energia directamcnte aprove- ehable para el consumo humano que si la misma canti- dad de grano se usa para alimentar ganado.convertirlo en carne y.a continuacion.ser consumido por los huma- nos.Por ejemplo,cl campo de grano de 1 ha produce.en promedio.cinco veces mas proteina que una heetarea dedieada a la produceion de came,mientras que una hectarea de legumbres produce 10 veces mas.Una vaca dcbe comer mas de 20 kg dc protcina vcgctal para pro- ducir solo 1 kg dc proteina para cl consumo humano.Los seres humanos estan en el nivel troco superior de la cadena de alimentos.En eada nivel de alimentacion.di- gestion e incorporacion a lo largo dc la cadena dc ali- mentos hay una considerable prdida dc energia debida debido al coste energtico del mantenimiento de los te- jidos.la digestion de los alimentos y cl ensamblaje en nuevas molculas para ser incorporadas al tejido.En consecuencia.una cadena alimenticia corta conserva.generalmente.mayores cantidades de energia captura- da fotosintticamente para el consumidor superior que la que eontiene una mas larga.si la elicacia de la transfe- rcncia dcsdc cada nivel troco al siguiente es aproxima- damcnte igual. '15
  2. 2. 684 INTEGRACION DE SISTEMAS FISIOLOGICOS Autotrofo fotosintetizadorHeterotrofoFigure 15-1. En este diagrama de flujo generalizado de la energla quimica a travs de la cadena de alimentos se presentan dos niveles troficos.El diagrama empieza con la formacion fotosinttica de molculas que contienen mucha energI'a(azt'1cares)a partir de materiales brutos con un bajo contenido en energia (CO2 y H10) en las plantas.La oxidacion de los compuestos do carbono proporciona energia libre acoplada para la sintesis de compuestos de alta energia,tales como el ATP,usados como una moneda energtica comun en el metabolis- mo.El contenido de energla quimica est en su mximo tras Ia produceion fotosinttica de azticares.Cuando el material vegetal es consumido por un heterotrofo,pane de la energia quimica es convertida en calor V,asl,se pierde como una fuente de energia directa para mantener los procesos biologlcos.Esta cadena de alimentos solo tiene dos niveles troficos,pero la mayoria de las cadenas tienen muchosmas niveles interpuestos. Consideraremos.a continuacion,como adquieren sus alimcntos los distintos animales. TIPOS DE ALIMENTACIONLa obtencion adecuada dc alimento,tanto en cantidad como calidad,ocupa la mayor parte del comportamicn- to rutinario en los animales.Maniestamente.tanto la lisiologia como la morfologia del animal son el resultado de la seleccion natural que favorece la adquisicion electi- va dc energia proccdente del alimento a la vez que se cvita el convertirse uno mismo en comida.La complcji- dad y solisticacion dc los sistemas nervioso y muscular,por ejemplo,atestiguan la potcncia de las fuerzas selecti- vas que actuan sobre el organismo.Conforme stas Va- rian.tambin lo haeen los mtodos por los que el animal se alimenta.Las espeeies ssiles (inmoviles),jadas al fondo,frecuentemente rccurren a la absorcion a travs de la superlicie.la alimcntacion por ltracion 0 :1] atm- pamiento.Los animales moviles siguen una secuencia mas acliva.que en el extremo de muchos carnivoros (co-medorcs dc carne) incluye la biisqueda,acecho,ataque por sorpresa,captura y mucrte. Absorcion de alimento a travs de la superficie corporalEl mtodo de alimentaeion que menos depende de la captura cspecializada y los organos digcstivos implica la absorcion directa dc nutrientes a travs de la pared cor- poral.Ciertos protozoos,cndoparasitos (animales que viven dentro de otros animales) y los invertebrados acuaticos son capaces de obtener molculas de nutrien- tes del medio ambicnle directamente a travs de su pa- red corporal blanda.Los endoparasitos,tales como los protozoos parasitos,las tenias,y ClCIl. OS moluscos y crustaceos estan rodeados por tejidos hostiles del hus- ped o por los fluidos del tubo digcstivo.ambos ricos en nutrientes.Las tenias,que tienen muchos metros de lon- gilud,carecen incluso de un sistema digestivo rudimen- tario.Han cvolucionado a partir de un platelminto pri mitivo que careeia de cavidad corporal (es decir,er
  3. 3. ADOUISICION DE ENERGlA:ALIMENTACION,DIGESTION v METABOLISMO 685acelomado).Sin embargo,algunos endoparasitos pare- cen habcr pcrdido dc forma secundaria el aparato diges- tivo presente en sus ancestros.Por ejemplo,los crusta- ceos parasites.que pertenecen a los cirripedos (grupo dc la bellota dc mar),carecen dc un tubo digestivo.aunque parece ser que evolucionaron a partir de ancestros no parasitos que poseian un intestino. Algunos protozoos c invertebrados de vida libre ob- tienen partc de sus nutricntcs,procedentcs del medio que lcs rodea.por captacion directa a travs de la super- ficie.Las molculas pequeas tales como los aminoaci- dos son captadas desde solucioncs diluidas por mecanis- mos de transporte (descritos en el Capitulo 4),en contra dc lo que.a menudo.puedc scr un inmenso gradiente de concentracion.En algunos de estos organismos las gran- des molculas 0 las particulas son captadas por un pro- ceso rnasivo.como la fagocitosis,que se describe mas adelantc. EndocitosisLa endocitosis represcnta una forma mas activa de ali- mentacion que la absorcion pasiva directamcnte a tra- vs de la pared corporal.Sin embargo,al igual que la absorcion directa dc nulricntes,tiene lugar a nivel de c- lulas mas que a nivel dc tejidos u organismos.La endoci- tosis incluye dos procesos.la fagocitosis (clula co- micndo) y la pinocitosis (clula bebiendo).En la fagocitosis.unas protuberancias dc tipo pseudopodo se cxliendcn hacia el exterior y envuelven particulas de nu- tricntes relativamente grandes.La pinocitosis tiene lugar euando una pequea particula se une a la supercie de la celula y la membrana plasmatica se invagina (se plicga hacia adcntro) bajo ella.formando una cavidad endocit6- tica.Ya sea capturada por fagoeitosis o por pinocitosis.la poreion es.a continuacion.englobada en una vesicula envuelta por una membrana que sc lorma al pellizcarse los cxtremos dc la cavidad. La vesicula (0 vacuola nutricia en los protozoos) se la- siona con los lisosomas.organulos que contienen en7.i- mas digestivos intracclulares.Formando lo que sc deno- mina una vacuola secundaria.Despus de la digestion.el contenido dc:Ia vacuola pasa a travs de la pared de la misma hacia el citoplasma.El material restantc no dige- rido es excretado hacia afuera por exocitosis,csencial- mentc un proccso inverso a la pinocitosis.La alimenta- cion por pinocitosis y fagocitosis es familiar en los protozoos tales como Paramecium,pero tambin tiene lugar en la cubierta de los tubos digestivos y en otros tejidos dc muchos animales multicelulares. Alimentacion por filtracion Muchos animalcs acuaticos usan la alimentacion por l-tracion.llamada tambin alimentacion en suspension.para eaplurar el alimento.Los alimentos (normalmcntclitoplanclon