Bajo cero pero aún en movimiento: cómo las salamandras se mantienen activas en invierno

Es una noche fría en el bosque canadiense. Las temperaturas están bajo cero, hay nieve en el suelo y la mayoría de los animales permanecen escondidos para evitar las duras condiciones. Pero una criatura soporta el frío.

Las salamandras de manchas azules (Ambistoma laterale) están en movimiento. Estos pequeños anfibios abandonaron sus refugios subterráneos de invierno y comenzaron a migrar hacia zonas de reproducción, a menudo arriesgándose a congelarse.

Para los animales cuya temperatura corporal sigue estrechamente la de su entorno, como las salamandras, la congelación puede ser mortal, ya que la formación de hielo en el cuerpo puede dañar las células y alterar las funciones vitales. Sin embargo, las salamandras de manchas azules permanecen activas y aparentemente ilesas en condiciones de congelación.

Como grupo de biólogos que estudian cómo la temperatura influye en el comportamiento y la fisiología de los animales, nuestro equipo lleva mucho tiempo fascinado por los animales que están activos a bajas temperaturas.

En un estudio reciente, mis colegas y yo documentamos salamandras que migran con temperaturas corporales inferiores a 0 C en la naturaleza. Nuestros hallazgos subrayan la evidencia de campo de que estos anfibios pueden funcionar en temperaturas bajo cero sin congelarse. Al hacerlo, es probable que las salamandras extiendan su temporada de reproducción.

Estrategias de supervivencia

Muchos anfibios dependen de diferentes estrategias para afrontar el invierno. (Danilo Giacometti)

Los anfibios tienen una piel fina sostenida por muchos vasos sanguíneos. Esto les permite respirar a través de la piel; sin embargo, esto también significa que pierden mucha agua por evaporación, especialmente en condiciones cálidas. Esto significa que la exposición al frío extremo (riesgo de congelación) y a las altas temperaturas (riesgo de desecación) también puede ser perjudicial. En consecuencia, los anfibios a menudo se describen como extremadamente vulnerables al cambio ambiental.

Al mismo tiempo, los anfibios no son víctimas pasivas de su entorno. Muchas especies dependen de diferentes estrategias para afrontar el invierno, una temporada que puede durar varios meses en algunas partes de Canadá. A medida que los inviernos se vuelven más impredecibles, con frecuentes ciclos de congelación y descongelación y una reducción de la capa de nieve, es fundamental comprender estas estrategias.

Los anfibios generalmente sobreviven el invierno debido a la tolerancia a las heladas o a evitarlas. Las especies tolerantes a las heladas pueden sobrevivir incluso si partes de sus cuerpos están congeladas. La rana arbórea (Lithobates silvatica) es un ejemplo bien conocido: durante el invierno, las ranas dejan que se forme hielo en sus tejidos mientras sus células están protegidas por grandes cantidades de anticongelante natural, como la glucosa. A medida que aumenta la temperatura en primavera, las ranas se descongelan y reanudan su actividad normal.

En lugar de tolerar la formación de hielo, los animales que evitan las heladas evitan congelarse por completo manteniendo sus fluidos corporales en estado líquido. Esto se puede lograr trasladándose a refugios subterráneos o, como en el caso de las salamandras de manchas azules, mediante un proceso fisiológico llamado sobreenfriamiento.

Una explicación de cómo una rana arbórea usa anticongelante para mantenerse con vida en el invierno. (Canal Smithsonian) Superenfriamiento: retención de líquidos bajo cero

Para comprender cómo las salamandras de manchas azules afrontan el frío de principios de primavera, estudiamos a los individuos migratorios en el Parque Provincial Algonquin en Ontario. Utilizamos cámaras térmicas infrarrojas para medir la temperatura de la piel de las salamandras (temperatura corporal aproximada) mientras se movían naturalmente por el suelo del bosque para llegar al lago Bath.

Este enfoque nos permitió registrar la temperatura corporal y del suelo del bosque sin la necesidad de manipular a los animales, lo cual es relevante porque el contacto directo puede cambiar rápidamente su temperatura corporal.

Como evitan las heladas, las salamandras de manchas azules probablemente morirían si sus fluidos corporales se congelaran. Esto hace que su movimiento a principios de primavera sea particularmente riesgoso, pero ahí es donde entra en juego el sobreenfriamiento. El sobreenfriamiento ocurre cuando los fluidos dentro del cuerpo del animal permanecen descongelados por debajo de su punto de congelación normal.

Esta estrategia se lleva a cabo a través de una combinación de procesos. El animal elimina superficies de su cuerpo donde las moléculas de agua pueden acumularse y comenzar a cristalizar mediante la evacuación intestinal y la deshidratación parcial. La producción de anticongelante (normalmente azúcar) y su acumulación en determinadas partes del cuerpo (como el hígado) también ayudan en el proceso, aunque esto ocurre en menor escala que en las especies tolerantes a las heladas.

Investigaciones de laboratorio anteriores han demostrado que las salamandras con manchas azules pueden sobreenfriarse hasta alrededor de -1,5 °C. Nuestras mediciones de campo no solo confirmaron la importancia del sobreenfriamiento en condiciones naturales, sino que también mostraron que las salamandras pueden permanecer activas a temperaturas muy por debajo de su punto mínimo de sobreenfriamiento conocido, con valores tan bajos como -3,6 °C.

Dado que registramos individuos moviéndose activamente sobre el hielo, nuestras observaciones confirman que los animales no estaban congelados. Estos resultados muestran que las salamandras pueden superar sus límites en la naturaleza más de lo esperado únicamente con pruebas de laboratorio.

¿Por qué las salamandras corren riesgos?

Las salamandras con manchas azules utilizan un proceso de superenfriamiento para evitar que los fluidos corporales se congelen en invierno. (Peter Paplanus/flickr), CC BY

El sobreenfriamiento es inestable. El contacto con el hielo o los cambios bruscos de temperatura pueden provocar una congelación rápida. Esto significa que las salamandras que se mueven sobre el hielo operan cerca de su límite fisiológico. Entonces, ¿por qué correr el riesgo?

La respuesta está en el tiempo. Las salamandras de manchas azules se reproducen en estanques temporales creados por el deshielo y las lluvias primaverales, y su temporada de reproducción dura sólo unas pocas semanas. Llegar temprano al estanque aumenta el acceso a lugares adecuados para la puesta de huevos y reduce la competencia. Si bien sería más seguro esperar noches constantemente cálidas, también podría significar perder por completo la ventana de reproducción.

La migración temprana parece ser una compensación: un mayor riesgo de congelación a corto plazo a cambio de un éxito reproductivo a largo plazo. Este comportamiento también muestra que las salamandras responden a pequeños cambios en las condiciones ambientales, no sólo a las temperaturas promedio.

El invierno trae consigo diversos desafíos y oportunidades para los animales. Ya sea que estén hibernando, desarrollando anticongelante o permaneciendo súper fríos, varias especies han desarrollado formas fascinantes de sobrevivir en el frío.