Entre la vida y la muerte: la hibernación
Querida hija:
Cuando te hablé de la migración de las aves, te expliqué que la principal motivación para las especies que migran es evitar el invierno boreal, época en la que disminuyen las posibilidades de encontrar alimento suficiente y refugio, al menos para las especies que "deciden" migrar. Las aves, pues, lo tienen fácil para evitar los inviernos y sus inconvenientes. Pero, ¿qué sucede con los demás animales: mamíferos, reptiles, anfibios e invertebrados?. Pues siguen básicamente dos estrategias: adaptarse al invierno o tirar por la calle de en medio, o sea, hibernar. En esta crónica voy a hablarte de la hibernación y sus sutilezas.
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| Lirón enano (Muscardinus avellanarius) hibernando en la hojarasca |
Introducción: conceptos y terminologías
Aunque no tengamos especiales conocimientos de zoología, podemos decir que casi todo el mundo sabe que los osos, las ardillas o los erizos (las especies hibernantes más conocidas, tal vez) hibernan. Esto es, cuando llega el invierno entran en un estado fisiológico de letargo más o menos profundo, del que salen cuando llega la primavera. Pero la "hibernación" sólo es un caso particular de un concepto más amplio que se llama dormición.
En invierno, los animales migran, hibernan o se adaptan.
Así, hablamos de hibernación cuando nos referimos a animales endotermos, o sea, que regulan su temperatura internamente, y más concretamente a algunos mamíferos puesto que las aves, también endotermas, evitan tener que hibernar migrando a latitudes más cálidas. La hibernación supone entrar en un letargo invernal.
Cuando este letargo es estival y no invernal, suele darse en desiertos o zonas semiáridas y su objeto es evitar la sequía veraniega, ahorrando agua al eliminar su consumo. Este letargo se llama estivación, y también son mamíferos los protagonistas.
La brumación afecta a vertebrados ectotermos, o sea, " de sangre fría": los anfibios y los reptiles. De modo que ya puedes aprender aquí un primer concepto básico: los herpetos no hibernan, sino que bruman. Seguramente te preguntarás por las diferencias entre hibernación y brumación. Aunque son procesos paralelos y muy similares, existen ciertas sutiles diferencias que te explicaré más adelante. Las motivaciones de la brumación son dos: escapar del invierno por un lado, o escapar de situaciones de sequía por el otro. La brumación también es practicada por algunos grupos de invertebrados, a la sazón también ectotermos.
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| La brumación es exclusiva de los herpetos. Ilustración: Imogen Foxell |
La diapausa es la suspensión del desarrollo embrionario entre el otoño y la primavera, cuando se reanuda. Es practicada comúnmente por insectos, y también algunos vertebrados como por ejemplo el corzo (Capreolus capreolus), único ungulado que entra en diapausa. El objetivo de la diapausa es "programar" el nacimiento de la prole para el momento más favorable climatológicamente hablando. La implantación diferida del embrión en el útero (practicada por ejemplo por algunos mustélidos) no es una diapausa, sino una estrategia evolutiva diferente pero dirigida al mismo objetivo.
El torpor es una respuesta concreta de algunos animales ante problemas concretos de escasez de alimentos, y es un proceso parecido a la hibernación/brumación pero mucho más leve y sobre todo, es una respuesta concreta a una situación concreta y no se repite estacionalmente como los anteriores conceptos. La duración del torpor suele ser de algunas horas.
En esta crónica te voy a hablar de la hibernación, la estivación y la brumación, que son los procesos de dormición más importantes que afectan a los animales.
La hibernación
Se trata de un mecanismo fisiológico dirigido a ahorrar energía por parte de animales endotermos mediante la disminución de la tasa metabólica, la temperatura corporal y el consumo de oxígeno. Este proceso dura varias semanas e incluso meses, y es lo que le distingue del torpor, que sólo dura unas horas.
Debido a una mayor superficie en relación con su volumen, los mamíferos pequeños experimentan una mayor pérdida de calor cuando hay bajas temperaturas ambientales, de ahí que sean estos animales los que experimentan el estado de torpor en respuesta a momentos de estrés ambiental. Este estado de torpor implica la disminución de la temperatura corporal por debajo de los 30ºC pero en ningún caso por debajo de los 15ºC. La verdadera hibernación, por su parte, implica la reducción de la temperatura corporal en general hasta la temperatura ambiente, y en algunas especies se alcanza y se sobrepasa el punto de congelación, pero típicamente la temperatura se queda en torno de los 5ºC.
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| Gasto anual de energía en el manito del monte (Dromiciops gliroides) y lemur ratón (Microcebus murinus). Fuente: S. Giroud et. al. The Torpid State: recent advances in metabolic adaptations and protective mechanisms. Frontiers in Physiology. Junio 2021 |
El animal que va a hibernar aprovecha el verano y el otoño para comer por encima de lo normal y generar así reservas de grasa corporal de las que va a vivir el organismo durante la hibernación ("hiperfagia"), y cuando llega el momento, busca o construye un refugio o madriguera donde se introduce y adopta una postura típica del sueño. La hibernación en sí constituye una serie de brotes de torpor que duran entre una y tres semanas con la temperatura corporal en torno de los 0ºC, y que alternan con periodos de "recalentamiento" que duran a lo sumo 24 horas en los que la temperatura corporal llega a los 37ºC.
La tasa cardiaca también cae al mínimo: en algunas especies de ardilla el número de latidos del corazón bajan de 165 por minuto en condiciones normales a sólo veinte por minuto. Fisiológicamente hablando, la hibernación es un proceso complejísimo que está bajo el control del sistema nervioso autónomo y el hipotálamo. Si bien el proceso en sí de la hibernación está orientado al ahorro de energía, el momento de entrada en hibernación y la salida del mismo implican un consumo: en un roedor, la entrada en hibernación representa el 13% del consumo energético del total de la hibernación, y la salida incluso mayor.
En realidad, sólo un puñado de mamíferos realizan hibernación y también una sola especie de ave: el chotacabras pachacua (Phalaenoptilus nuttallii), que se distribuye en los matorrales y pastizales secos desde el sur de Canadá hasta el norte de México. Las poblaciones más norteñas de este ave migran hacia México durante el invierno, pero las poblaciones de California y Nuevo México sí hibernan, aunque no todos los autores lo reconocen como una verdadera hibernación sino como un torpor que dura unas semanas. Sin embargo, como ya te he explicado antes, un torpor que dura más de 24 horas ya puede ser considerada una hibernación.
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| El chotacabras pachacua es la única ave que hiberna. Foto: Steve Mlodinow |
En fin, centrándonos ya en los mamíferos hibernantes, son los siguientes:
- Quirópteros: en las latitudes templadas, parte de las especies de murciélagos hibernan y parte emigran. Los murciélagos hibernan en comunidades, en cuevas o casas abandonadas, incluso en infraestructuras humanas habitadas.
- Monotremas: el equidna de hocico corto (Tachyglossus aculeatus) es el único monotrema conocido que hiberna, alcanzando una temperatura corporal mínima de 4 ºC.
- Marsupiales: se conocen cuatro especies de marsupiales hibernantes, el posum pigmeo acróbata (Acrobates pygmaeus), el posum pigmeo oriental (Cercartetus nanus), el posum pigmeo pequeño (Eudromicia lepida) y el posum pigmeo de montaña (Burramys parvus).
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| Posum pigmeo oriental |
- Roedores: el grueso de los mamíferos terrestres hibernantes son los Roedores. Varios grupos de roedores hibernan, como las ardillas de tierra entre las que quiero destacarte la ardilla de tierra ártica (Spermophilus parryi), que es capaz de disminuir su temperatura corporal por debajo del punto de congelación a -2,9 ºC. Aparte de las ardillas, también hibernan los lirones (muy conocidos los lirones careto y gris, especie por cierto que experimenta tanto la hibernación, la estivación y el torpor), las marmotas o los hámsters.
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| Ardilla de tierra de 13 bandas. Foto: Gracheva Lab |
- Macroscélidos: algunas especies de musarañas elefante hibernan
- Eulifotiplos: Los erizos
- Afrosoricidos: al menos el tenrec común (Tenrec ecaudatus)
- Cingulados: una única especie de armadillo hiberna. el pichí (Zaedyus pichyi)
- Primates: sólo dos especies de primates hibernan, el lemur enano de cola gruesa occidental (Cheirogaleus medius) y el loris perezoso pigmeo (Nycticebus pygmaeus)
¿Y el oso? los osos son de los animales hibernantes más conocidos y todo el mundo sabe que el oso pardo (Ursus arctos) y el oso negro americano (U. americanus) hibernan. Lo que pasa es que los especialistas cada vez más tienden a considerar que el oso no es un "verdadero" hibernante. En primer lugar, no todos los individuos hibernan: es relativamente fácil ver en pleno invierno osos activos buscando comida. Es verdad que los osos presentan hiperfagia en otoño, buscan su osera para hibernar y entran en estado de torpor pero sólo bajan su temperatura corporal un cierto número de grados (hasta los 32ºC) sin alcanzar ni de lejos la temperatura corporal.
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| Oso pardo hibernando. Foto: Reuters |
El oso tiene un enorme tamaño, y este hecho limita la supresión metabólica ya que precisamente por su enorme tamaño, los requerimientos metabólicos y energéticos del oso siempre van a ser relativamente mucho menores que los mamíferos de pequeño tamaño: el oso reduce su metabolismo entre el 15 y el 30% mientras que un roedor lo reduce entre el 50 y el 90%. Así, el oso mantiene una tasa metabólica baja, y el "despertar" no le supone un costo energético tan alto como en un roedor. Podemos decir que el oso entra en un estado de "semi-hibernación".
Para que te hagas una idea, la temperatura mínima que alcanzan algunos de los animales hibernantes:
- Equidna: 4ºC
- Marsupiales: 1,3 - 7,1 ºC
- Erizos: 1 - 9,7 ºC
- Tenrec: 8,6 - 15ºC
- Murciélagos: -2 a 13,9ºC
- Lemur: 6,5 - 9,3ºC
- Osos y tejones: 28 - 32,5 ºC
- Roedores: -2,9 a 15 ºC
Por supuesto, debes distinguir entre el estado de hibernación y el de hipotermia: mientras el primero es un estado controlado metabólicamente, el segundo es un fallo catastrófico del sistema regulatorio endotermo, y causa la muerte.
La brumación
Como te dije más arriba, los herpetos no hibernan, sino que bruman. Lo cierto es que en las latitudes templadas, anfibios y reptiles se quitan de en medio cuando llega el frío. ¿Entonces qué hacen, si no hibernan?
Verás, la brumación es un tipo de dormición, por lo que el objetivo es el mismo: ahorrar energía en periodos desfavorables. Para los herpetos, el invierno es un periodo muy desfavorable por dos motivos: escasean los insectos, que son base alimentaria de muchos de ellos, e incluso muchos roedores (presa de las serpientes) están hibernando con lo que no están disponibles para comérselos. Y por otro lado, el Sol es más débil en invierno y aparece menos, algo muy importante para animales que no pueden regular internamente su temperatura, y necesitan tomar el sol para ello. Por eso los herpetos también buscan un refugio y entran en un letargo para "volver" en primavera. Ahora bien, ¿qué diferencias hay entre hibernación y brumación?
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| La brumación en reptiles |
En primer lugar, la brumación dura menos que la hibernación, unos dos meses como mucho. En segundo lugar, en la hibernación, los mamíferos obtienen su energía a partir de las grasas almacenadas en el periodo previo a la hibernación, pero los herpetos no presentan "hiperfagia" antes de su brumación, y obtienen su energía durante el letargo no a partir de grasas, sino del glucógeno.
En tercer lugar, los herpetos necesitan "despertar" de cuando en cuando de su letargo para beber agua, algo ineludible para un herpeto, mientras que el mamífero hibernante no come ni bebe ni orina ni defeca ni nada durante su hibernación. Por eso, en los días soleados del invierno, no es raro ver lagartijas tomando el sol: en la brumación es posible interrumpir el letargo en estas condiciones para "estirar las piernas", tomar el sol, beber agua y, si se tercia, comer algo antes de volver al letargo aunque lo normal es no comer nada durante este periodo.
La brumación es activada por la disminución del fotoperiodo o la escasez de agua (¡ojo!, la brumación también funciona como "estivación" en caso de estrés hídrico).
¿Dónde se meten los herpetos mientras bruman? La mayoría de anfibios (ranas, sapos, salamandras y tritones) se ocultan en el barro del fondo de los estanques. Y esto es así también aunque el estanque esté seco: están debajo de la costra seca del fondo. Al humedecerse de nuevo el fondo, los anfibios se abrirán camino hacia el agua excavando. También pueden refugiarse en agujeros de la tierra, hojarasca, huecos de troncos, madrigueras abandonadas de otros animales, etc. Eso sí, los herpetos durante la brumación pueden alcanzar temperaturas corporales en torno del punto de congelación igual que muchos mamíferos hibernantes.
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| Rana brumando |
Una reflexión importante: si, como te he explicado, la brumación sólo se aplica a los animales "de sangre fría", surge la pregunta: ¿Los peces bruman?
Bueno, los peces ni hibernan ni bruman: ralentizan su actividad y descansan cerca del fondo de ríos y lagos. Básicamente entran en un estado de torpor controlado que varía en función de las condiciones del agua: por muy paradójico que pueda parecerte, las condiciones del agua bajo una superficie congelada pueden ser muy favorables para un pez, ya que el agua queda aislada del frío exterior y el pez puede estar incluso más "calentito". En otras palabras, durante el invierno, a los peces hay que echarles de comer aparte. La excepción la constituyen los dipnoos y algunos peces pulmonados de las áreas tropicales: durante la estación seca, cuando se secan los estanques, se entierran en el barro y segregan un "moco" que mantiene húmedo el refugio: allí entrarán en letargo hasta que lleguen las lluvias y vuelvan a rellenarse los estanques.
La estivación
Como habrás podido deducir según lo que te ido contando más arriba, la estivación no es más que una hibernación (animales endotermos) o brumación (animales ectotermos) o, si lo prefieres, una dormición que se da exclusivamente en situaciones de estrés hídrico o sequía: el animal que estiva lo hace para ahorrar agua, y saldrá del letargo cuando el nivel hídrico recupere la normalidad. La estivación, por tanto, puede darse en el verano en zonas desérticas, áridas o semiáridas, en estación seca de las regiones tropicales o bien en cualquier situación de sequía en latitudes templadas: no tiene por qué asociarse al verano a pesar de su nombre.
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| Definiciones |
Como es lógico, los invertebrados que necesitan humedad son grandes estivadores. ¿Cuántas veces has visto paseando por un campo o bosque durante el verano conchas de caracoles pegadas como con pegamento a árboles y tallos? son caracoles terrestres que están estivando: mantienen la humedad necesaria para la vida dentro de su concha herméticamente sellada.
Artrópodos como las mariquitas, otros escarabajos como algunos gorgojos o algunas polillas también estivan, así como algunas especies de cangrejos.
En cuanto a los vertebrados, salamandras, tortugas terrestres y cocodrilos entran en estivación cuando se dan las condiciones necesarias de sequía prolongada. Un ejemplo interesante de anfibio estivante es la "rana de agua" australiana (Ranoidea platycephala), que almacena mucha agua en sus tejidos cuando entra en estivación, hecho que conocen muy bien los aborígenes, que saben encontrar sus refugios en lo más ardiente del verano australiano, y las desentierran para beber el agua que tienen almacenada como estrategia de supervivencia en el desierto.
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| Caracoles estivando en una valla en Australia meridional |
Un ejemplo de mamífero estivante es el erizo de cuatro dedos (Atelerix albiventris), distribuido por África central y oriental, y que estiva durante la estación seca.
Una diferencia importante entre hibernación y estivación es que, en la primera, la temperatura corporal desciende hasta el punto de congelación o cercanías, pero en la estivación la temperatura corporal no disminuye tanto. Algunos autores indican que el término "estivación" debería reservarse a los animales de sangre fría porque los de sangre caliente entrarían únicamente en un torpor más o menos prolongado.
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