DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA VIDA CARRERA DE INGENIERIA EN BIOTECNOLOGÍA BIOLOGIA VEGETAL II NOMBRE: Geovanny Meza-Berenice Sarmiento-Diego Toscano NRC: 30801 FECHA: 22 de enero de 2015 2015 DOCENTE: María Augusta Chávez M.Sc INFORME DE LABORATORIO No 4 I.
TEMA Efectos de los cambios de temperatura sobre los movimi entos respiratorios en reposo.
II.
OBJETIVO GENERAL
III.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
IV.
Observar los cambios que se producen en los movimientos respiratorios como resultado de los cambios de temperatura y la actividad de los organismos.
Aprender sobre el comportamiento de los peces ante el cambio de temperatura ambiental. Medir la frecuencia respiratoria en peces. Estudiar los factores que alteran la respiración en los peces.
MARCO TEÓRICO
La respiración de los peces se realiza mediante un proceso diferente al que realizamos los animales terrestres. Consiste principalmente en la entrada de agua por la boca, la boca se cierra y el agua llena la cavidad bucal para finalmente pasar por las branquias. El objetivo de esta serie de pasos es el intercambio gaseoso entre CO 2 y O2, el cual se realiza en las laminillas branquiales; la circulación sanguínea juega un papel importante, pues es contracorriente respecto al agua logrando una eficiencia del 80% en el intercambio de gases, caso contrario se lograría tan solo el 50%. La frecuencia respiratoria depende del nivel de estrés del individuo, de su metabolismo, de la cantidad de oxígeno disuelto en el agua, la temperatura, entre otros (Mancini, 2002).
Los peces tienen una Determinación Genética del Sexo, es decir, su género está determinado desde la concepción por su genotipo (Granado, 1996), sin embargo la estimulación del sistema endócrino del organismo permite influir en el proceso de diferenciación sexual, es decir, este proceso puede ser modificado por factores ambientales como la temperatura (Bardach, 1997). Miembros del Consejo Superior de Investigaciones Científicas, CSIC, han encontrado el mecanismo por el cual las hembras de la especie róbalo, Dicentrarchus labrax , se convierten en machos al aumentar la temperatura. El profesor Francesc Piferrer mediante su artículo "Epigenética de la determinación del sexo en los peces: cómo la temperatura durante las fases larvarias determina la proporción de sexos en la lubina y su aplicación a la acuicultura para la obtención de un mayor número de hembras" (2013), expresa que el efecto de cambio de sexo estaría relacionado con el silenciamiento de una enzima responsable de la formación de los órganos femeninos. En el proceso experimental el incremento de temperatura inhibía la formación de la enzima aromatasa que es la responsable de convertir los andrógenos en estrógenos, estos últimos son indispensables para la formación de ovarios (Piferrer, 2013). La frecuencia respiratoria de los peces se ve influenciada por la temperatura debido a que al subirla o bajarla de su nivel normal los peces entran en estado de estrés y cambian su comportamiento, se vuelven más dinámicos (aumento de temperatura) o más quietos (disminución de temperatura), se conoce también que los movimientos respiratorios de peces pueden duplicar su frecuencia cuando se aumenta la temperatura de 10 a 20°C. Además, si aumenta la temperatura, disminuye la solubilidad del oxígeno (Rincón, 2008). Al disminuir concentración de oxígeno disuelto, el coste energético de las adaptaciones cardio-respiratorias influye en el apetito y crecimiento de peces (Caldeler). Al cambiar la temperatura se ven afectados los procesos vitales que implican reacciones químicas y la velocidad a la que se producen, al aumentar la temperatura aumenta también la velocidad de la reacción y viceversa. Por tanto el metabolismo cambia con los cambios de temperatura (González, 2011). La tasa metabólica incrementa cuando la temperatura sube y desciende cuando la temperatura baja; en este último caso, el organismo responde activamente para aumentar la producción de calor corporal lo cual implica un descenso en la frecuencia respiratoria (Curtis, 2007). Al bajar la temperatura del agua, el metabolismo de los peces desciende, disminuyendo también el consumo de oxígeno y la producción de dióxido de carbono (Kubitza, 2009).
V.
MATERIALES & REACTIVOS
Recipiente con capacidad de 10 litros Mechero Vaso de precipitado de 500 ml Termómetro Dos bolsas de cubos de hielo Balanza granataria Caja petri mediana y grande Suficiente agua de estanque (lugar de colecta)
VI.
PROCEDIMIENTO Todos los procedimientos a efectuarse se realizarán en un recipiente con agua dentro de otro de mayor capacidad, con la finalidad de aislar a los ejemplares del contacto directo con hielo o agua caliente. 1. Mida 2 litros de agua del estanque y agréguelos, póngalos en una pecera o charola de paredes altas. 2. Registre la temperatura normal del agua del estanque de donde obtenga los peces o ranas y pese los ejemplares. 3. Introduzca 3 peces de distintos tamaños (grande, mediano y pequeño de la misma especie y del mismo cuerpo de agua). 4. Cuente el número de movimientos ventilatorios que presente cada uno de ellos por minuto a través de los movimientos de contracción y relajación.
VII.
RESULTADOS
Proceso de climatización del pez
Enfriamiento del medio
Calentamiento del medio
Características Peces Grupo 1
Grupo 2
Grupo 3
Grupo 4
Grupo 5
Grupo 6
Especie Sexo
hembra
Edad
Joven
joven
Adulto
Adulto
Adulto
Tamaño (cm)
10
5
16
23
18
Peso
27
3.3
33,8
113
65,65 g
Movilidad
normal
normal
normal
normal
normal
Pez
Frecuencia respiratoria a distintas temperaturas 100C 200C 250C 300C
0
5C Grupo 1 Grupo 2 Grupo 3 Grupo 4 Grupo 5 Grupo 6
VIII.
350C
13 15
46 85
103 132
119 130
116 138
154 115
1 21 49
25 44 58
84 80 90
108 102 109
129 120 115
138 156
ANÁLISIS ESTADÍSTICO
Relación de la temperatura con la frecuencia respiratoria Calculo de la frecuencia respiratoria media de los cinco peces a temperaturas constantes Frecuencia respiratoria
19,8 51,6 97,8 113,6 123,6 140,75
Temperatura 5 10 20 25 30 35
Grafica representativa frecuencia respiratoria vs temperatura
Frecuencia respiratoria vs T
y = 3,9448x + 9,0087 R² = 0,9741
5
30
160 140 120 100 R F
80 60 40 20 0 0
10
15
20 T
25
35
40
Observación 1: Se puede observar que la temperatura es marcadamente directamente proporcional a la frecuencia respiratoria Relación del peso con la frecuencia respiratoria Análisis de la frecuencia respiratoria media de cada pez relacionado con su peso
Frecuencia respiratoria 91,83333333 102,5 80,83333333 87,16666667 84,2
Peso 27 3,3 33,8 113 65,65
Grafica representativa frecuencia respiratoria vs Peso
Frecuencia respiratoria y = -0,1314x + 95,092 R² = 0,4094
120 100 80 r F
60
Frecuencia respiratoria
40
Linear (Frecuencia respiratoria)
20 0 0
20
40
60 Peso (g)
80
100
120
Observación 2: Se puede observar que el peso es inversamente proporcional a la frecuencia respiratoria Relación del tamaño con la frecuencia respiratoria Análisis de la frecuencia respiratoria media de cada pez relacionado con su peso
Frecuencia respiratoria
Tamaño
91,83333333 102,5 80,83333333 87,16666667 84,2
10 5 16 23 18
Grafica representativa frecuencia respiratoria vs temperatura
Frecuencia respiratoria y = -0,9405x + 102,85 R² = 0,6165
120 100 80 r F
60
Frecuencia respiratoria
40
Linear (Frecuencia respiratoria)
20 0 0
5
10 15 Tamaño (cm)
20
25
Observación 3: Se puede observar que el tamaño es inversamente proporcional a la frecuencia respiratoria Relación de la edad con la frecuencia respiratoria Análisis de la frecuencia respiratoria media de los peces en relación a su edad
Frecuencia Edad respiratoria (meses) 97,16666667 0-3 84,06666667 4-12
Grafica representativa frecuencia respiratoria vs la edad
Frecuencia respiratoria 98 96
y = -1,4556x + 101,53 R² = 1
94 92 r F
90
Frecuencia respiratoria
88 Linear (Frecuencia respiratoria)
86 84 82 0
5
10
15
Edad (meses)
Observación 4: Se puede observar que la edad del pez es inversamente proporcional a la frecuencia respiratoria IX.
DISCUSIÓN Según (Mancini, 2002), la frecuencia respiratoria depende del nivel de estrés del individuo, de su metabolismo, de la cantidad de oxígeno disuelto en el agua, la temperatura, entre otros. La temperatura juega un papel muy importante, ya que la taza metabólica del pez aumenta o disminuye debido a la esta. Si el agua del medio está a bajas temperaturas, el pez tiende a ser lento en sus movimientos y baja su frecuencia respiratoria. Si la temperatura aumenta el pez tiene a moverse erráticamente por todo el medio con el fin de captar la mayor cantidad de oxígeno posible, ya que esta disminuye su solubilidad a medida que aumenta la temperatura. La presión del oxígeno y su solubilidad son inversamente proporcionales a la temperatura. (Mancini, 2002) Los peces más grandes tienen mayor superficie branquial por lo que sus movimientos tienden a ser más lentos y su frecuencia respiratoria es menor. En contraste los peces pequeños deben moverse más en su medio y aumentar su frecuencia respiratoria para poder capturar el oxígeno disuelto en el agua. (Granado, 1996) La variedad de especies de peces hace la frecuencia respiratoria también sea proporcional al género del pez y a su edad. (Curtis, 2007) La temperatura normal para los peces está entre 14 y 24ºC, resistiendo un rango de 10ºC a 29ºC según la variedad. El carassius común puede llegar a soportar los 2ºC en estanques, sin embargo, las variedades más ornamentales de carassius no soportan temperaturas tan bajas. (Curtis, 2007)
X.
CONCLUSIONES
XI.
La frecuencia respiratoria en los peces depende de varias variables como son el sexo, la edad, el tamaño, la especie entre otros, lo cual no significa una gran varianza en un promedio para el mismo. Cuando se altera la temperatura en un medio acuático, se altera a todo lo que esté dentro de él, incluyendo los seres vivos (en este caso los peces) y las biomoléculas presentes, lo que podría significar un beneficio o algo perjudicial para sus habitantes. La frecuencia respiratoria en los peces es fácilmente medible a simple vista, contando las contracciones en las branquias y en la boca del pez.
CUESTIONARIO 1. ¿Por qué el cambio de temperatura del agua se manifiesta en los movimientos ventilatorios?
Porque la temperatura influye las reacciones químicas de los procesos vitales y las velocidades a las que se llevan a cabo y también influye en el metabolismo, el coste energético de mantener la temperatura y los procesos vitales en rangos normales incide, en caso de bajar la temperatura, en la disminución de la cantidad de energía para el proceso respiratorio, es decir disminuye la frecuencia respiratoria y por ende los movimientos ventilatorios. Al aumentar la temperatura, disminuye la solubilidad del oxígeno, por lo cual el pez debe producir más ciclos respiratorios para satisfacer sus necesidades de oxígeno, por lo cual la cantidad de movimientos respiratorios aumenta. Esto se puede afirmar de manera general. 2. ¿Qué efecto produce sobre la tasa del consumo de O2, sobre la PO2 y sobre la afinidad de la hemoglobina por el O2, cuando desciende drásticamente la temperatura del agua en peces y anfibios? Al disminuir la temperatura del agua, disminuye el consumo de oxígeno y la presión parcial de oxígeno (PO2) lo cual ocasiona problemas como hipoxia, al existir menor cantidad de oxígeno disponible el organismo reacciona produciendo mayor cantidad de glóbulos rojos y por lo tanto hay mayor cantidad de hemoglobina disponible existiendo mayor afinidad de la hemoglobina por el oxígeno. 3. ¿Por qué se utilizaron para esta práctica animales de distintos de tamaños? Porque el tamaño del pez influye en su frecuencia respiratoria, esto está dado por el metabolismo del animal. A mayor tamaño se reduce el metabolismo disminuyendo la frecuencia respiratoria. A menor tamaño existe mayor metabolismo aumentando la frecuencia respiratoria. 4. ¿Qué relación existe entre el tamaño de un animal y su respuesta a las bajas temperaturas y las altas temperaturas? Mientras más grande sea el animal, va a tener mayor superficie de contacto con el ambiente y viceversa. En el caso de los peces mientras más grande sea, va a necesitar gastar más energía
para poder mantener una temperatura corporal normal y los procesos biológicos funcionando correctamente. 5. Haga una gráfica para cada ejemplar de movimiento ventilatorio por temperatura en reposo
6. ¿Cómo influye la temperatura en la concentración de O2 en el agua? Al aumentar la temperatura disminuye la solubilidad del oxígeno, y al disminuir la temperatura sucede lo contrario. Es decir los cambios de temperatura influyen directamente en la concentración del oxígeno dependiendo si aumenta o disminuye.
XII.
BIBLIOGRAFÍA
Bardach, E. (1997). The role of biotechnology in sustainable aquaculture. Estados Unidos : Jonh Wiley and Sons . Caldeler, A. (s.f.). INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA Y LA SALINIDAD SOBRE EL CRECIMIENTO Y CONSUMO DE OXÍGENO DE LA DORADA (Sparus aurata). Universidad de Barcelona. Curtis, H. (2007). Biología. En Tasa metabólica y regulación térmica (pág. cap 38). Editorial Médica Panamericana. González, C. (2011). Monitoreo de la calidad de agua. Temperatura. Mayaguez: Universidad de Puerto Rico. Granado, C. (1996). Ecología de peces. Sevilla: Universidad de Sevilla. Kubitza, F. (2009). Manejo en la producción de peces, buenas prácticas en el transporte de peces vivos. Panorama de acuicultura. Mancini, A. (2002). Nociones sobre anatomía y fisiología de los peces. Córdova: Universidad Nacional de Río Cuarto. Piferrer, F. (2013). Epigenética de la determinación del sexo en los peces: Como la temperatura durante las fases larvarias determina la proporción de sexos en la lubina y su aplicación a la acuicultura para la obtención de un mayor número de hembras. Investigacion y Ciencia , 37-49. Rincón, R. (2008). Determinación de las relaciones existentes entre la temperatura ambiental, la masa visceral y corporal, la longitud corporal, el área muscular y la frecuencia respiratoria de Carassius auratus. Bogotá: Universidad Militar Nueva Granada .