lunes, 18 de mayo de 2009

Características adaptativas


Organismos bentónicos

Fijación
En los organismos animales que pueblan el océano, tanto las adaptaciones para la fijación como para la locomoción presentan gran diversidad, dependiendo, fundamentalmente, de la zona marina donde se encuentren, de las características de su estructura corporal, así como de sus requerimientos alimenticios, respiración, reproducción, etcétera.
En el caso de los organismos bentónicos,(bentos: mar profundo) la mayoría viven fijos de manera permanente y se les llama sésiles; frecuentemente son de tipo colonial como el caso de algunos protozoarios, esponjas, hidrozoarios, anémonas, corales, etcétera; los movimientos de locomoción son innecesarios debido a que los desplazamientos del agua les proporcionan alimento.
Entre los protozoarios se encuentra el grupo de los peritricos que presentan su cuerpo en forma de campana y tienen un pedúnculo con el que se fijan a objetos sumergidos que pueden ser otros organismos como caracoles, cangrejos o plantas.









Las esponjas que habitan los fondos desde la zona de mareas hasta profundidades de 7 000 metros se fijan al fondo por medio de un disco, en el caso de las calcáreas y las córneas como la llamada "esponja de baño", mientras que la "regadera de Filipinas" y otras esponjas silíceas lo hacen por medio de penachos de fibras.






En los celenterados, la forma pólipo que presentan las anémonas y otros organismos de este grupo es fija y se sujeta a los objetos sumergidos por medio de un ensanchamiento llamado disco basal, el que hace las veces de una ventosa. Algunas especies tienen un pólipo formando colonias que tienen aspectos plumosos como las "plumas de mar" o arborescentes como los corales o los gorgonáceos o abanicos de mar; estas colonias se fijan por una estructura ramificada denominada hidrorriza, de la que se eleva el tallo o hidrocaule sobre el que se implantan los pequeños pólipos o zooides.






En otros seres bentónicos, la fijación sobre el fondo determina la aparición de una serie de formas características y, en algunos casos, la formación de aparatos o sistemas diferentes para la fijación, como las ventosas ventrales de algunos peces como los góbidos, o los filamentos de fijación o biso que desarrollan algunos moluscos como los mejillones, y los tubos de diferente estructura en los que se guarecen diversos gusanos.





Forma
En cuanto a la forma, se observa que algunos de los organismos bentónicos, como los peces batiales, rayas, lenguados, etcétera, se hacen planos y se ensanchan lateralmente; en otros animales, como los pantópodos, crustáceos que viven en los fondos fangosos, los apéndices locomotores se alargan desmesuradamente y su cuerpo resulta muy pequeño en relación con ellos, por lo que su nombre de "todo patas" está perfectamente aplicado. Este alargamiento de las patas les permite mantenerse sobre el fondo fangoso sin hundirse.


Flotabilidad
En los metazoarios bentónicos la flotabilidad no constituye un gran problema, ni siquiera para los que no están fijos en el fondo y no tienen más que una determinada capacidad de locomoción, bien sea nadadora o marchadora, puesto que, siendo mínimas sus necesidades de movimientos y muy próxima su densidad a la del agua, la flotabilidad necesaria la obtienen por medio de un ligero esfuerzo muscular, como consecuencia de su propia dinámica. Para estos seres bentónicos que no viven fijos al fondo, la falta de flotabilidad es incluso una ventaja, debido a que su relación con los soportes sumergidos se hace mayor y les permite apoyarse para realizar su movimiento.





Organismos pelágicos
Son los seres que viven en la superficie de los océanos.



Flotabilidad
En cuanto se refiere a los protozoarios, frecuentemente pertenecientes al zooplancton, la flotación se realiza por estructuras que los organismos desarrollan en su célula como en el caso de los foraminíferos llamados globigerinas, que tienen las cámaras de su concha esféricas, lo que les ayuda a flotar al hacerse este esqueleto muy ligero por la neumatización al entrar aire en las cámaras.

En algunos celenterados como las colonias de sifonóforos, aparecen flotadores especiales que tienen la apariencia de un globo inflado, de los cuales cuelgan largos filamentos en donde se fijan los individuos que constituyen la colonia.

En la forma medusa que presentan algunos celenterados, la flotación la realizan por medio de un flotador en forma de campana como un paracaídas o sombrilla, llamado umbrela, y sus movimientos para avanzar lo efectúan por contracción rítmica de esta umbrela. Los curiosos ctenóforos o farolillos de mar tienen su cuerpo de forma esférica o acintada y, como su contenido de agua alcanza el 90 por ciento, flotan fácilmente.


En los moluscos cefalópodos, como los calamares, cuya densidad es muy similar a la del agua, la flotabilidad se refuerza por la presencia de un esqueleto interno extraordinariamente neumatizado como es la "pluma".

En los crustáceos que hacen vida pelágica no existen órganos especiales para la flotación; su densidad es muy pequeña y únicamente se advierte la adopción de una forma laminar y un aplanamiento extraordinario de sus apéndices, que han de actuar como remos, pero que también aumentan la superficie horizontal del animal y favorecen, por lo tanto, su flotación. En los crustáceos que se desplazan cerca del fondo, como los camarones, la flotabilidad es mínima y se adquiere con un ligero esfuerzo muscular de propulsión.
En los peces es frecuente que la flotabilidad se obtenga solamente como efecto de la propulsión, pero también por la vejiga natatoria que se puede considerar como órgano hidrostático especial que, además de ayudar a la flotación, permite que ésta se produzca en diferentes niveles.
En algunos peces se dan también adaptaciones muy especiales para facilitar su flotación, como ocurre, por ejemplo, en los llamados peces globo o pez erizo, que cuando necesitan hacerlo inflan extraordinariamente su región ventral, adquiriendo la forma de una pelota, y entonces se da la curiosa circunstancia de que, al desplazarse el centro de gravedad a la región dorsal, flotan invertidos con el vientre hacia arriba y el dorso hacia abajo.













Las aves marinas flotan debido a que su cuerpo tiene muy poco peso en relación con su talla, por la presencia de una gran masa de plumas, la grasa existente en sus músculos, la neumatización de su esqueleto, formado por huesos huecos o esponjosos, y por el gran volumen de su aparato respiratorio, incrementado por la existencia de los llamados sacos aéreos que presentan en su tórax.
En los mamíferos marinos la relación entre el peso y el tamaño de su cuerpo, es decir, su densidad, es solamente un poco superior a la del agua del mar, a lo que contribuye la presencia de una gran cantidad de grasa en el cuerpo, principalmente en los músculos, y que su esqueleto está formado por huesos del tipo esponjoso que permiten la circulación de aire entre sus células, siendo por lo tanto, neumatizados, y al mismo tiempo tienen gran capacidad de acumular aire en su sistema respiratorio. Además, se debe agregar a estas adaptaciones para la flotación, el esfuerzo propulsor que también la ayuda.








Locomoción
Los protozoarios pueden hacer desplazamientos utilizando organoides de locomoción. Algunos se mueven por medio de prolongaciones de su cuerpo que no presentan forma y posición definida, llamados pseudópodos; otros lo hacen por medio de los flagelos, que son prolongaciones largas dotadas de un movimiento ondulatorio; y otros más por las denominadas pestañas o cilios vibrátiles, que son pequeños filamentos que rodean al cuerpo del animal. La locomoción por medio de cilios o pestañas vibrátiles está muy generalizada, y se encuentra como único y típico medio locomotor de multitud de larvas de animales, las cuales, al llegar al estado adulto, adoptarán diferentes procedimientos de natación.
En los ctenóforos o farolitos de mar adultos, los cilios suelen agruparse formando bandas longitudinales o circulares que poseen unas peinetas ciliadas a lo largo de su cuerpo; es ejemplo de este grupo de animales el "cinturón de venus".


Las larvas de las esponjas denominadas plánulas están rodeadas por hileras de pequeños flagelos o cilios; la larva trocófora de los anélidos, llamada así por su semejanza a un trompo, posee dos coronas de cilios. Los moluscos marinos tienen la larva nadadora denominada veliger, que se considera derivada de la trocófera, por lo que presenta cilios.



En los animales marinos adultos, los sistemas de locomoción pueden presentarse según las siguientes modalidades: la propulsión, la reptación, la natación por ondulación del cuerpo, la marcha y la natación por la acción de apéndices especiales.




Propulsión
La natación por propulsión consiste en el movimiento de avance o de retroceso por la reacción ante la expulsión violenta y rápida de chorros de agua. Este tipo de locomoción es característico de algunos moluscos (vieiras o almejas voladoras) que provocan la rápida salida de agua contenida entre las dos valvas que forman su concha, por un abrir y cerrar de las mismas, lo que les permite avanzar con facilidad y rapidez.
Con este tipo de natación son, sin duda, los moluscos cefalópodos quienes poseen una capacidad de movimiento de propulsión más amplia y perfecta y los que, mediante la misma, nadan hábil y rápidamente.


Reptación
Los movimientos de reptación los poseen, en general, los animales de cuerpo blando que carecen de esqueleto interno o externo o aquellos que, como los moluscos, poseen un pie muscular que tiene estas características, con el que se desplazan.
En los gusanos anillados o anélidos las contracciones y dilataciones del cuerpo están provocadas por la existencia de series de fibras musculares extendidas a los largo de su cuerpo, y otras en forma de bandas circulares que permiten el alargamiento y acortamiento sucesivos del cuerpo, que de esta forma bien puede deslizarse sobre los fondos o bien puede nadar en las aguas. Este movimiento lo muestran los anélidos poliquetos marinos errantes, que además, para reptar, tienen unos órganos llamados parápodos que contribuyen en la locomoción.

Natación por ondulaciones del cuerpo
La natación por ondulaciones del cuerpo se presenta en animales que tienen un esqueleto interno, como en el caso de los peces, de los reptiles y de los mamíferos marinos del grupo de los cetáceos.
El cuerpo de los peces está constituido por una serie de segmentos musculares que se insertan en el esqueleto axial típico de estos animales. La presencia de este esqueleto no permite el alargamiento o acortamiento del cuerpo, por lo que solamente pueden producirse ondulaciones del mismo de derecha a izquierda o viceversa. Estas ondulaciones se suceden sin interrupción, recorriendo el cuerpo de la región anterior a la posterior, y con frecuencia varían de unas especies a otras, pudiendo ser de 54 por minuto, como en la petirroja, hasta 170 por minuto, como en la caballa, lo que permite una velocidad de natación de 28 centímetros por segundo en la primera especie y de 43 centímetros por segundo, velocidad considerable, en la segunda.
La superficie del cuerpo de los peces que hace contacto con el agua durante el movimiento ondulatorio está aumentada por la presencia de una serie de aletas que son órganos laminares de dos tipos; el primero, las "impares", como la dorsal, la caudal y la anal, extendidas en el plano medio del cuerpo; y el segundo, las "pares", que son las pectorales y las pélvicas, colocadas en planos a los lados del pez.
Las aletas impares intervienen más activamente en la propulsión, sobre todo la caudal, ya que sirven de punto de apoyo para el pez sobre el agua, con el fin de que su esfuerzo se traduzca en un movimiento de avance y no en un desplazamiento lateral. Se ha demostrado que un 40 por ciento del movimiento de los peces se debe a la aleta caudal. Las aletas también funcionan como timones estabilizadores: las impares para mantener al pez derecho, las pares pueden actuar como frenos o para mantener al animal en un nivel determinado, permitiendo que ascienda o descienda según el caso.
Entre los reptiles se encuentran las serpientes, que nadan rápidamente por movimientos ondulatorios laterales de su cuerpo, sin contar con aletas y sólo algunas, como las que viven en arrecifes coralinos, aplanan la parte final de su cuerpo utilizándola como una aleta caudal. En las tortugas marinas, como las de carey, sus patas están adaptadas para nadar y toman el aspecto de paletas.

La natación de los mamíferos del grupo de los cetáceos es muy parecida, en principio, a la de los peces. La forma de estos animales es también fusiforme, hidrodinámica, por lo que la propulsión se verifica por ondulaciones alternativas del cuerpo y principalmente de la región caudal, cuya superficie está también ampliada por la existencia de una gran aleta caudal. La diferencia fundamental entre la natación de los cetáceos y la de los peces consiste en que en estos últimos los movimientos ondulatorios del cuerpo son laterales, mientras que en los cetáceos son de arriba hacia abajo y viceversa, para lo cual la aleta caudal está extendida horizontalmente.

Las aves marinas tienen formas distintas de nadar. La más común es la que se debe a la acción de las patas palmeadas que actúan como paletas en movimiento alternado de adelante hacia atrás, con las que consiguen velocidades de propulsión muy reducidas. La otra forma de desplazarse se presenta en las auténticas aves marinas, como pájaros bobos o pingüinos, en donde la natación se debe a las alas, órganos locomotores en este grupo de vertebrados.


Marcha y apéndices especiales
Cuando existe un esqueleto externo, son imposibles las ondulaciones laterales o verticales del cuerpo, salvo el caso de que el esqueleto no sea continuo y esté articulado, como ocurre en los crustáceos nadadores como el camarón, en donde la natación está producida por la acción de los apéndices que se modifican en órganos nadadores o marchadores según la especie. En la natación de estos animales intervienen también desplazamientos rápidos por la acción de la región caudal en pleno, que tiene un apéndice en forma de remo, el telson, al que se le une un par de patas formando la nadadera caudal, con la que baten el agua bruscamente de arriba a abajo.

Muchos grupos de seres vivos se van a diferenciar por su fijación o su locomoción, y presentan características adaptativas que les permiten poblar los diferentes ambientes del océano.



ORGANISMOS ABISALES
En la columna de agua que separa el fondo de la superficie marina se establece una gradación de los factores ecológicos. La luz, a profundidades superiores a los 400 metros, ha desaparecido por completo.
El oxígeno, por otra parte, decrece con la profundidad y, si bien en las zonas intermedias se encuentra disuelto en el agua en suficiente cantidad para soportar la vida animal, en ciertas fosas abisales puede desaparecer por completo y originar regiones abióticas en las que únicamente es posible la existencia de bacterias anaerobias.
La temperatura también alcanza en los fondos valores mínimos: nunca supera los 4°C y, en las zonas más profundas, se acerca a los cero grados. Finalmente, la presión adquiere un extraordinario aumento al descender en la masa de agua: por cada 10 metros de profundidad se incrementa en una atmósfera, lo que supone valores cercanos a las 1 100 atmósferas en los enclaves más profundos.
En el siglo pasado nadie se imaginaba que las grandes profundidades oceánicas tuvieran vida; los hombres de ciencia alegaban que una región tan fría, tan oscura y tan estéril debía estar privada de vida. Los primeros trabajos de investigación en estos fondos del mar tenían como objeto colectar partículas del sedimento por medio de sondas, y entonces pudieron percatarse de que había vida en aquellas profundidades, a medida que sacaron seres de formas extrañas que parecían pesadilla.
El rigor de las condiciones ambientales determinará, por tanto, una comunidad viviente no muy numerosa, pero provista de adaptaciones para prosperar en un medio que presenta condiciones tan adversas para la vida.
En estas zonas de oscuridad, la vida es difícil, ya que debido a la no existencia de luz, no existe ningún tipo de organismo fotosintético (autótrofos) y por lo tanto los orígenes de las cadenas tróficas se basan en detritus que caen desde niveles superiores como la zona batial, o el inicio de la cadena trófica también puede ser generada por bacterias quimiosintéticas.
En cuanto a los peces, poseen características corporales no muy similares a la de peces que han evolucionado y se han desarrollado en lugares con menos presión y con incidencia de la luz solar. Dichas características corporales “monstruosas” no son más que adaptaciones evolutivas al hostil medio en que viven.
Por ejemplo poseen grandes ojos para no perder ningún haz de luz que son muy escasos en esta zona o simplemente carecen de ojos.


Poseen grandes apéndices táctiles similares a los que poseen ciertos belóntidos o antiguos gouramis, pero estos poseen grandes extensiones. También presentan grandes fauces utilizadas para una inminente captura, ya que las presas son escasas a esta profundidad.

Otra característica casi exclusiva de los organismos de ésta zona es la bioluminiscencia, la cual es utilizada para la atracción de presas y parejas en la oscuridad de los abismos, y de la que hablaremos más adelante. También poseen colores cálidos y fuertes o simplemente carecen totalmente de pigmentos. Los colores cálidos fuertes, como el rojo o el amarillo, en un lugar donde los espectros para estos colores no llegan a causa de su profundidad (sobre los 15 metros de profundidad en agua marina no desciende ni el color rojo ni el amarillo, pero si el verde y con mucha fuerza el azul) el color técnicamente no existe y por ende son “invisibles”.


También poseen cuerpos grandes, con un metabolismo lento y una capacidad de digestión también lenta para aprovechar al máximo la presa fagocitada. Son cuerpos muy resistentes a la presión del agua, ya que debemos pensar que por cada 3 metros de profundidad en el agua hay una atmósfera de presión más una atmósfera de presión sobre la columna de agua, y si tomamos en cuenta que dichos organismos se encuentran bajo los 6.000 metros de profundidad, imaginemos la tremenda presión externa a la que están sometidos. Además presentan homeostasis interna (equilibrio entre presiones interior y exterior) lo que significa que al ser sacados del agua hacia la superficie, sus cavidades internas “explotan” por la falta de presión exterior y el exceso de presión interior, por esto que no pueden criarse en cautiverio. Otra característica curiosa, es que en muchas especies de estos peces los machos son de un tamaño muy pequeño en relación a las hembras y dichos machos viven como parásitos hematófagos de éstas (se alimentan de la sangre de sus hembras).
Al no existir organismos fotosintéticos, la cantidad de oxígeno es baja, por lo que muchos organismos, sobre todo invertebrados como el calamar vampiro del infierno (Vampyrotheutis infernales) en la foto, poseen en la sangre hemocianina, para capturar al máximo el oxígeno del medio.



Bioluminiscencia
Los organismos bioluminiscentes son aquellos capaces de generar luz mediante una reacción química que tiene lugar en el interior de determinadas células de su organismo, salvo excepciones, que en muchos casos se concentran en órganos emisores de luz, los fotóforos.
Se cree que esta increíble capacidad debió de aparecer por vez primera en el océano. ¿Por qué? Viven en él la gran mayoría de seres bioluminiscentes conocidos: desde bacterias y algas unicelulares hasta peces, cefalópodos e incluso unos pocos tiburones. Además, la práctica totalidad de los distintos grupos animales que habitan los mares tienen representantes bioluminiscentes y el 90% de los habitantes del océano profundo lo son. Nada que ver con lo que sucede tanto en tierra firme, donde, a pesar de la popularidad de luciérnagas y hongos luminosos, la bioluminiscencia es una rareza, como en las aguas dulces, donde no se ha detectado.
Se asume que, en el medio oceánico, la bioluminiscencia debió de evolucionar de forma independiente en múltiples ocasiones, a la vista de los diferentes mecanismos químicos identificados en distintos organismos pertenecientes a grupos sin apenas relación filogenética. Es decir, que diferentes especies desarrollaron, por separado, la bioluminiscencia. Este hecho arroja luz sobre la trascendencia de esta capacidad. Más aún si tenemos en cuenta que las tres cuartas partes del planeta están cubiertas por los océanos y que la mayor parte de estos, por debajo de la zona fótica, está a oscuras.
Por su profunda oscuridad, este ambiente es el más apropiado para descubrir las principales funciones que ofrece esta adaptación, todas ellas sustentadas por la más importante: "la bioluminiscencia es importante solo si es detectada por otros organismos".
Partiendo de esta premisa, la primera función que surje es la de servir como sistema de comunicación. De hecho, el ejemplo más popular de bioluminiscencia, el protagonizado por las luciérnagas, cumple este cometido. No obstante, en el océano, la comunicación es una aplicación minoritaria que exhiben unos pocos seres, como algunas especies de poliquetos (gusanos marinos) y de los diminutos crustáceos ostrácodos, para encontrar pareja.
Entre los organismos marinos la bioluminiscencia atiende a otra función mucho más importante, la de comer y, sobre todo, no ser comido.
Hay animales que emplean la bioluminiscencia para pasar desapercibidos. Aquellos que navegan entre aguas y pretenden evitar los ataques desde abajo recurren a sus luces como sistema de contrailuminación, es decir, para 'igualar' el color y la intensidad de la luz procedente de la superficie y hacerse así invisibles. Posiblemente, el ejemplo más espectacular lo constituya el tiburón-cigarra ('Isistius brasiliensis'), que aplica esta técnica para ocultar su figura salvo en lo que respecta a una zona o parche de su vientre, que permanece oscuro, simulando la silueta de un pez pequeño que consigue atraer a otros peces a los que entonces captura.
De todas formas, la táctica más extendida en alta mar pasa por confundir y despistar al enemigo a base de una salva de fuegos artificiales. Así, muchas medusas producen destellos luminosos cuando se sienten amenazadas. Los sinóforos también producen secuencias de luces o liberan cientos de brillantes partículas en el medio para confundir a sus predadores.
Hay crustáceos y calamares que expulsan una nube de 'tinta' luminiscente que aprovechan para escapar y algunas medusas, estrellas de mar y poliquetos sacrifican una parte bioluminiscente de su cuerpo para atraer la atención del enemigo mientras salvan el resto. Más retorcida es la táctica que ponen en práctica dinoflagelados y algunos sinóforos. Los primeros se iluminan para atraer la atención de los predadores de sus propios predadores, que, al verse descubiertos, huyen. Los segundos producen una sustancia luminiscente pegajosa que se adhiere a sus atacantes, convirtiéndolos a su vez en reclamos.
La tercera y última gran función que cubre la bioluminiscencia es la de atraer presas. Son muchos los animales, entre ellos una significativa variedad de especies de peces, que presentan señuelos luminosos -que suelen recordar a pequeñas y apetitosas presas- con los que atraen a los engañados predadores, que acaban siendo cazados. Muchos de los peces que pescan así disponen de apéndices llenos de bacterias simbiontes bioluminiscentes que son las verdaderas generadoras de luz. De vuelta a tierra firme, una variante de esta función es la que ponen en práctica los hongos bioluminiscentes, como el 'Omphalotus nidiformis', que relucen para atraer a insectos y otros animales que dispersarán sus esporas.
Finalmente, unas pocas familias de peces dragón constituyen la excepción a la premisa de partida, ya que producen una luz roja no para que la vean los demás, sino solo para sus ojos y con el objetivo de divisar a sus presas. Al contrario que ellos, la mayor parte de los organismos marinos de las profundidades son ciegos a la luz roja, por lo que literalmente no pueden ver cómo el pez dragón los enfoca con su luz.
De todo esto se deduce que los organismos bioluminiscentes, y en particular todos los que emiten destellos, controlan y regulan de algún modo la producción de luz de sus fotóforos. En los organismos más simples, como las algas unicelulares dinoflageladas, atiende a una respuesta mecánica: perturbaciones en el entorno producen deformaciones en la superficie celular que activan el mecanismo luminiscente. En los más complejos, caso de las luciérnagas, peces, etc., dicho control depende del sistema nervioso, a través de la liberación de un neurotransmisor en respuesta a algún estímulo externo que, por lo general, afecta al aporte de oxígeno (el combustible del proceso) al fotóforo, lo que a su vez regula la intensidad de la señal. En este sentido, un caso singular es el de ciertos cefalópodos que modulan su luz subiendo y bajando a voluntad unas 'persianas' o 'párpados' que cubren el fotóforo, los melanóforos.

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