Tectónica de Placas: Historia y Pruebas.

Historia de la teoría de la tectónica de placas.

La existencia de cadenas de montaña es un hecho que ha llamado la atención desde tiempos inmemoriales. Y desde un principio, se trató de buscar explicaciones a las preguntas de por qué las

Tierra y placas tectónicas.

cadenas montañosas son estructuras alargadas, o por qué existen fósiles marinos en rocas a más de ocho mil metros de altura (en el Everest, por ejemplo).

Los grandes pliegues de la corteza se disponen longitudinalmente en relación con la cordillera. Cuando los geólogos distinguieron cordilleras antiguas, pudieron comprobar que este hecho también se cumplía.

Hay dos grupos de teorías para explicar la formación de cordilleras: los fijistas y los movilistas. Las características comunes es que para los fijistas en la corteza de la Tierra sólo ha habido movimientos verticales, nunca laterales. Los continentes siempre habrían estado donde se encuentran ahora. Las teorías fijistas con más éxito que explican la formación de cordilleras ha sido las teoría contraccionista. Según esta, la Tierra se estaría enfriando y al enfriarse la corteza se contraería, por lo que aparecerían arrugas. Esta teoría estaba fuertemente influenciada por la propuesta de enfriamiento de Kelvin, aunque el propio Kelvin contravino la teoría contraccionista al considerar que contradecía los principios de la termodinámica.

Lord Kelvin.

El problema surgiría porque, si esta teoría fuese cierta, las cordilleras deberían distribuirse al azar y esto es algo que no ocurre. Se sabía que había ocho momentos diferentes de formación de montañas y la Tierra no pudo enfriarse y calentarse tantas veces. La teoría, por lo tanto, carecía de sentido.

Otra teoría fijista llegó casi hasta los años setenta y es la teoría del geosinclinar. Afirmaba que había zonas de la Tierra denominadas Geosinclinales con miles de metros de sedimetnos, que producen un hundimiento del sinclinal (isostasia), que desencadena unos procesos de magmatismo (por la entrada de masas de magma) y deformación de rocas que daría lugar a las cordilleras. Se trata de una teoría que hoy en día está abandonada.

Las teorías movilistas son relativamente antiguas, parten del siglo XVII. Explican la formación de cordilleras invocando desplazamientos laterales de los continentes. Fueron rechazadas en un principio, ues se basaban en pocos hechos de observación. A principios de este siglo, un meteorólogo alemán llamado Alfred Wegner propuso la toería de la deriva de los continentes, según la cual los continentes eran masas ligeras de SIAL (silicato de aluminio), que flotaban sobre un sustrado más denso al que denominó SIMA (silicato de magnesio).

Alfred Wegner.

Por lo cual, los continentes se desplazan a la deriva sobre el SIMA. En la parte forntal del continente aparecen las cordilleras, debido al proceso de rozamiento y a las consiguientes deformaciones.

Todas las masas continentales habrían estado unidas en un continente inicial al que denominó Pangea, que se habría fragmentado, roto. Como resultado de esta ruptura, los fragmentos se irían alejando a la deriva sobre el SIMA.

Esta teoría fue rechazada y su promotor ninguneado. La comunidad científica americana era muy hostil hacia ella. Alfred Wegner vivió obsesionado con la búsqueda de pruebas que corroborasen su teoría, pero siempre le faltó una explicación acerca del mecanismo del movimiento. Los intentos basados en razones como la fuerza centrífuga o la atracción gravitatoria de la luna no eran convincentes. Y Wegner moriría en 1930 en Groenlandia buscando pruebas para corroborar su teoría.

Fue el precursor de la teoría global del proceso, la Tectónica de Placas. Según la Tectónica de Placas, los continentes se mueven conjuntamente con el resto de la corteza y actúan como pasajeros pasivos dentro de un conjunto de placas de cortiza, que podemos denominar placas litosféricas y que se mueven unas al lado de otras según tres tipos de bordes. Es decir, los continentes son parte de las placas litosféricas. Los tres tipos de bordes son:

• Bordes constructivos: zonas donde se forma nueva corteza. Se encuentran en las dorsales oceánicas.
• Bordes destructivos: se destruye corteza y se denominan zonas de subducción.
• Bordes pasivos o conservativos: ni se crea ni se destruye corteza. Son las fallas transformantes.

 Estas placas están formadas por litosfera. Corresponden a la corteza y la parte más alta del manto, es decir, la litosfera rígida. Lo que permite el movimiento es la existencia de la zona plástica denominada astenosfera.

Se trata de una teoría que, hoy por hoy, está totalmente aceptada e integrada en ella se encuentran explicaciones a muchas ramas diferentes de la geología.

Pruebas de la Tectónica de Placas.

Pueden agruparse en función de sus características.

Por un lado hay pruebas climáticas. En zonas de África hubo una glaciación en el carbonífero, al igual que en América e India. Puede comprobarse también correlación en cuanto a la dirección de movimiento de los glaciares; por ejemplo, en la costa de Brasil pueden verse huellas de glaciares que se movería del océano hacia tierra adentro, algo que las teorías fijistas no podían explicar, pero que cuadra perfectamente si el glaciar partía de la zona que constituye actualmente África.

En zonas de la Antártida, además, se encontraron restos fósiles que corresponden a plantas de zonas más cálidas.

Por otro lado hay pruebas palentológicas. En zonas de África occidental y en América del sur hay restos comunes de anfibios de entre el pérmico y el triásico (es decir, anfibios de la misma especie en ambas zonas).

Una prueba espectacular es la presencia de Priptosaurios, un reptil terrestre, al menos en la Índia, Áfria del sur y la Antártida.

Los fijistas explicaban esto aduciendo que podrían existir puentes de contacto entre continentes, masas de tierras que conectarían continentes y que se habrían hundido. Pero las pruebas paleontológicas forzaban a trabar tantos puentes, que casi dejaban a los océanos sin agua.

Aunque rechazaban el catastrofismo, al final debían recurrir a esta explicación. Además, iban en contra de la isostasia.

 

Everest.

Existen también pruebas petrológicas. Por ejemplo, se encuentran masas de roca de la misma edad y tipo, con una continuidad perfecta a uno y otro lado del océano atlántico, sobre todo entre el occidente de África y el oriente de América.

Quizás la prueba más visual sea lo bien que encajan los perfiles de América del Sur y de África. Existen claras similitudes de su perfil. Y este encaje es aún mayor si en lugar de considerar la línea o perfil de costa, consideramos el perfil de la plataforma continental.

Vetebrados: características generales de las Aves.

Características generales.

Aves.

Las aves son animales homeotermos, amniotas, con el cuerpo recubierto de plumas y alas. Poseen huesos largos con trabéculas, para hacerlos más ligeros. En tierra presentan marcha bípeda, con tarsos muy largos en las patas posteriores e inserción en la cintura pélvica anterior. Las extremidades anteriores están modificadas para formar las alas. El externón presenta una quilla, que sujeta a los músculos de las alas. Las patas poseen escamas, como las de reptiles.

No hay glándulas en la superficie, salvo en la cola, donde aparece la glándula urial. Presionan esta glándula con el pico y extienden la secreción por el plumaje, impermeabilizándolo. Esta glándula está más desarrollada en aves acuáticas.

El plumaje también sirve como aislamiento térmico. Se forma una capa de aire por debajo de las plumas, en contacto con el cuerpo y de esta forma el calor no se disipa abiertamente, se forma un colchón térmico.

Anatomía externa de las aves.

El plumaje no cubre todo el cuerpo de manera uniforme. Hay zonas donde se implantan plumas, los pterilios y zonas desnudas, los apterios. Cuando se desarrolla el plumaje, este acaba cubriendo toda la superficie corporal.

En la pluma podemos distinguir varias partes. Por un lado está el cáñamo o cañón, que es la zona dura que se inserta en la piel. Por encima de la inserción hay una serie de pelos o fibras que unen unas plumas con otras para dar mayor firmeza y se denominan raquis. Por encima encontramos las barbas contiguas. Las fibras de las barbas contiguas se anclan unas con otras mediante ganchos de unión.

Esquema de la pluma de ave.

Hay otros tipos de pluma. Por ejemplo, el plumón, que encontramos debajo de las plumas típicas. O la filopluma, con una caña alargada y barbas en la parte superior. Este último tipo de plumas son poco numerosas y están localizadas, atribuyéndoseles funciones sensoriales (ya que poseen terminaciones nerviosas en la zona de inserción, dentro de la piel).

El plumaje varía también respecto a su posición. Cubriendo todo el cuerpo hay un tipo de pluma covertera o tectriz, de tamaño no muy grande y que constituirá la cubierta externa general. Las plumas largas, llamadas remeras o reiges, están en las alas y sirven para volar (las primeras se colocan sobre el húmero y las segundas sobre el carpo y metacarpo). Estas plumas suelen ser asimétricas, sirven para dar impulso en el vuelo y para facilitar el planeo. Otras son las timoneras, que se encuentran en la cola (también se denominan recrrices). Son largas, fuertes, simétricas y resultan importantes en la maniobrabilidad, se encuentran sobre una especie de muñón móvil, una zona con muchos músculos. Estas plumas también son importantes para el frenado durante el aterrizaje.

Parece que, evolutivamente, el plumaje tuvo en su inicio una función termorreguladora. El vuelo llegó más tarde. De hecho, en los individuos juveniles, que aun no han aprendido a volar, aparece ya el plumaje con su función termorreguladora. El desarrollo del plumaje es muy rápido, en cuatro o cinco días el animal recién nacido se habrá cubierto de plumas.

La temperatura corporal del animal rondará, normalmente, entre los 39 y os 42ºC. Solo hay unas pocas especies invernantes y no son invernantes muy estrictos. Algunos pájaros pequeños, como los colibríes, son homeotermos imperfectos. Pero en la misma medida en que lo son algunos mamíferos de pequeño tamaño. Y es que se puede establecer un tamaño mínimo para la homeotermia.

Reproducción y desarrollo.

    Reproducción.

Todas las aves sin excepción son ovíparas, pero ponen huevos con mucho vitelo y en poco número, con una alta supervivencia. Esto se logra gracias a su incubación, logrando que se desarrolle a una temperatura alta y constante, la protección y la alimentación de los juveniles.

Las hembras tienen desarrollado el oviducto izquierdo, lo cual puede tener como función mantener el equilibrio en el vuelo, ya que de lo contrario, si la ovulación se llevase a cabo solo en uno de los dos lados, el animal se desequilibraría. La fecundación es interna, pero solo en unas pocas aves encontramos órganos copuladores. Normalmente la reproducción tiene lugar mediante acercamiento de cloacas.

Existen algunos ejemplos curiosos, como los de parasitismo reproductor. El más conocido es el del pájaro cuco, que pone los huevos en el nido ajeno. Debe poner un huevo parecido al de la especie parasitada. Probablemente el flujo genético del huevo proviene del macho. Debemos tener en cuenta que un cuco puede parasitar varias especies, pero debe cambiar la morfología del huevo para cada especie a la que va a parasitar, aunque la relación causa efecto sugiere que el proceso es el contrario, es decir, en función del tipo de huevo que va a poner, elegirá a la especie a parasitar. Si el flujo genético viniese de la hembra, una hembra pondría el huevo en una especie, pero su hija tendría, forzosamente, que poner el huevo en la misma especie, cosa que sabemos que no ocurre: las hijas pueden parasitar especies diferentes a las que han parasitado sus madres. Hay especies parasitadas más y menos sensibles, es decir, algunas especies detectan el cambio con más facilidad que otras. Si se requiere una buena imitación, se producen pocos huevos por parte del cuco. Si la especie parasitada es poco sensible, el cuco deposita muchos huevos. Además, deben eclosionar antes que el huevo auténtico de la especie parasitada. El recién nacido tirará fuera del nido todo lo que toca, eliminando así los huevos verdaderos y quedándose solo. Y la señal de estímulo para que le den de comer suelen ser muy exageradas, suelen ingerir grandes cantidades de alimento.

Entre las aves son frecuentes las especies nidícolas, sobre todo entre las que tienen poyos que nacen sin plumaje. Estos necesitan nidos más elaborados, ya que pasarán ahí más tiempo. Algunas especies ponen huevos sobre materia orgánica en descomposición y el macho comprueba la temperatura. Se supone que se trata del primer tipo de nido.

     Crecimiento.

El crecimiento sigue el modelo esperable en homeotermos. Es decir, un crecimiento inicial muy rápido, ya que necesitan abandonar el nido y volar.  El tamaño corporal, además, es importante para la termorregulación. Todo el crecimiento se completará en las primeras semanas, generalmente entre dos y cuatro. En algunos se llega a superar el tamaño de los adultos, para después decaer durante cierto tiempo. Y a veces, cuando los padres se van cierto tiempo son capaces de invernar (por ejemplo, durante grandes tormentas).

     Oviparismo y restricción al viviparismo.

Las aves son ovíparas, aunque pueden tener ciertas características preadaptativas para el viviparismo. Aunque como indicamos, no hay ningún ejemplo de viviparismo entre las aves. Sabemos que el viviparismo es, en general, menos costoso. Por eso debe existir alguna restricción.

Esquema de huevo de ave.

Las hipótesis más extendidas tienen que ver con la contradicción entre volar y el viviparismo. El viviparismo implica llevar dentro una carga que puede suponer ser incluso un 60% ó 70% más pesado. Tendría un riesgo de ser depredado muchísimo mayor.

Sin embargo hay una objeción: los murciélagos son animales vivíparos y voladores. Pero los murciélagos son vivíparos en origen, el caso es diferente (ya que el viviparismo es irreversible) y tienen un número inferior de crías al que le correspondería tener según su tamaño. Además, durante la época de gestación no vuelan como de costumbre.

Por otra parte, el modo de ovulación y puesta es diferente al de los reptiles. En las aves, la presencia de huevos en el oviducto es incompatible con la puesta o con que haya otro ya formado. Y como los huevos son voluminosos, no habría lugar par muchos más, ya que llenan ca cavidad.

Otras interpretaciones son variadas. Por un lado, la heterogamia de las hembras sería incompatible con el viviparismo. En las aves, las hembras son las heterógamas (XY) y los machos son los que poseen dos cromosomas iguales (XX). Esto conllevaría que, en el caso de viviparismo, el desarrollo tendría que tener lugar en un ambiente hormonal adverso. Otra teoría sería la incompatibilidad inmunológica. Pues el embrión no es una réplica de la madre. El corion de mamíferos es un filtro inmunológico, aísla inmunológicamente al embrión y en aves podría no haberse desarrollado este mecanismo. Se especula también acerca de que el sistema de reproducción de marsupiales tuviese algo que ver con esto último.

Otra posibilidad sería el hecho de que la cáscara al ser rígida y muy mineralizada fuese incompatible con la respiración. A favor de esto está el hecho de que entre los reptiles con cáscara mineralizada no hay vivíparos, siendo estos exclusivos de los grupos con cáscara poco mineralizada.

El paso de oviparismo a viviparismo, por lo tanto, no parece tener posibilidades, ya que al tener que llevarse a cabo una evolución gradual, tendría que pasarse por una serie de pasos intermedios muy desforecidos. Y el paso a través del ovoviviparismo no tiene ningún sentido, ya que el ave ha obtenido todas las ventajas del oviparismo y debería perderlas para llegar al ovoviviparismo sin, aparentemente, ganar nada (un individuo que mantuviera al embrión dentro no tendría ninguna de las ventajas asociadas al viviparismo, pero en las aves tendría muchas desventajas, como por ejemplo la dificultad para volar). Por eso quizás no se ha llegado nunca al viviparismo, porque carecen de ventajas tanto la vía del paso directo del oviparismo al viviparismo, como la vía del paso del oviparismo al viviparismo a través del ovoviviparismo.

Metabolismo y energía.

Las aves tienen una gran capacidad respiratoria, lo cual es lógico, ya que el vuelo consumo mucha energía. Además, son homeotermos. Pueden vivir a altitudes extremas, incluso más de 6000 metros. Tienen dos pulmones y un circulatoria asociado con un corazón que tiene dos aurículas y dos ventrículos. Pero los pulmones están conectados a unos sacos aéreos que se extienden por el interior de los huesos. Y los pulmones son esponjosos.

Sacos aéreos en aves.

La respiración atraviesa los pulmones en un solo sentido. El aire entra a un saco aéreo posterior. Cuando expulsa el aire, esa masa pasa al pulmón. Y cuando hace una segunda inspiración, sale del pulmón a un saco aéreo anterior. En la segunda espiración esa masa de aire pasa del saco al exterior. De este modo una masa de aire no es expulsada hasta que se completan dos ciclos respiratorios de inspiración espiración.

El sistema de entrada y salida de los pulmones es contrario al sistema de circulación sanguínea general. Todo el aire que pasa al pulmón lo hace en una dirección, es rico en oxígeno. Puesto que el aire atraviesa la estructura esponjosa en la misma dirección, existirá un sistema de extracción de oxígeno a contra corriente, parecido al que encontramos en las branquias de los peces, consiguiendo de este modo que la tasa de respiración sea máxima. La extracción va teniendo lugar de forma continua y progresiva. En los pulmones alveolares se estima que la extracción de oxígeno es inferior al 30%, mientras que mediante estos sistemas a contra corriente como el de aves o peces, rondará el 80%. Debemos tener en cuenta que los peces respiran en el agua con una concentración de oxígeno muy baja, con lo que la cifra que puede llegar a extraerse del aire es muy superior.

Anatomía interna: aparato digestivo.

Migraciones.

La migración en las aves tiene un componente de periodicidad anual y no ocurre solo una vez, sino que se repite varias veces. Intenta combatir situaciones de energía baja, sobre todo falta de alimento, aunque en otras ocasiones (menos frecuentes) se debe a bajas temperaturas. Estas variaciones deben ser periódicas, para poder tener una adaptación en el comportamiento.

Para combatir estos periodos de déficit puede bajarse la actividad o invernar, como hacen los poliquilotermos y los homeotermos invernantes. Para algunos poliquitermos la invernación es inevitable. En hometermos encontramos fenómenos reversible y no suele estar relacionado con la temperatura, sino con la disposición de comida (aunque haya frío, si poseen alimento de sobra no invernarán). Y se dan casos de animales que no invernan en tierras bajas y sin embargo si invernan en zonas de alta montaña.

Otra posibilidad es el cambio de dieta. Es llevado a cabo por muchas aves de tamaño medio, que pasan de una dieta insectívora en primavera a una dieta de frutos en otoño e invierno. Y la última posibilidad es la migración, es decir, acudir a lugares donde haya mayor disposición de alimentos.

Hay gran variedad de movimientos migratorios similares, pero que conviene diferenciar. Hay muchas especies europeas con muchas rutas migratorias diferentes. Algunas migraciones tienen lugar con una cierta regularidad, se completan en un año, es decir, en el mismo año van y vienen. El esquema está predeterminado, siempre se realiza de la misma manera, determinadas especies van de un sitio a otro y no van a un sitio cualquiera, sino que siguen una ruta predeterminada. Y no depende exclusivamente de las condiciones ambientales, sino que se va en una época determinada.

En otros casos, los movimientos están relacionados con zonas de montaña y son condicionados siempre con la climatologíaa. Este caso no está fijado genéticamente en la población, como si ocurre en el caso de las migraciones prefijadas que no dependen del clima.

Con frecuencia, las aves migradoras difieren de otras cercanas filogenéticamente, con cambios en el plumaje y en la reproducción, por ejemplo.

Algunas especies invernan. Se agrupan entres órdenes, que se consideran próximas entre si. Hay algunas predisposiciones genéticas. Otro caso diferente es el fracaso de la termorregulación en pájaros muy pequeños y la temperatura baja durante la muda o en épocas de bajas temperaturas. Esto se debe a que las aves de pequeño tamaño poseen una baja relación superficie volumen. Necesitan comer de forma casi continua.

Hay aves que pueden ser consideradas verdaderas invernantes, en las que su temperatura corporal baja considerablemente (rozando los 10 ó 15ºC). Y una vez se alcanza esa baja temperatura, sigue de manera casi impasible los cambios en la temperatura ambiental. La capacidad de salir de ese estado es más compleja que en mamíferos, ya que estos últimos poseen grasa parda, de la que carecen las aves.

En cuanto a las posibilidades de migración, puede tener la cría y desarrollo en sitios distintos, una vez al año. Sin embargo, lo que no es habitual es que muera una vez llega a su destino y se reproduzca. Los viajes son de ida y vuelta. Tiene prefijada la cronología, regulada por factores ambientales de largo alcance, pero no de corto alcance (como pueden ser pequeños cambios de clima). Estos últimos pueden ser los desencadenantes últimos. Y el esquema geográfico también se repite.

Un tipo de migración diferente a la general es la migración de muda, que se da en aves acuáticas y es muy frecuente en patos. Sucede después de la reproducción, cuando se desplazan en masa a lugares muy concretos para hacer allí la muda de plumaje. Se quedan con muy poca pluma y no pueden volar. Deben migrar a lugares donde el riesgo de depredación sea más pequeño y además, como se concentran, el riesgo individual se reducen de por si.

Es frecuente la migración en forma de V. Las aves que ya migraron guían al grupo. Cuando el grupo se tropieza con un depredador, este tiene la caza muy sencilla, pero la caza es llevada a cabo solo por ese depredador, no por un número o variedad grande de depredadores. Por eso la no dispersión es importante. Aunque también encontraremos con cierta frecuencia algún tipo de depredador que también migra y ajusta su migración al de la presa.

Los migradores no tienen porque ir en la misma dirección año tras año.

Las migraciones afectan al número de individuos y a su identidad. No son exclusivas de climas extremos, también se dan en climas templados. Para que la migración tenga lugar, lo fundamental es la capacidad de desplazamiento. Por esto son tan comunes en aves y peces, aunque también aparezcan en algunos reptiles (sobre todo tortugas) y algunos mamíferos (aunque estos son casos extremos, como los que se dan en el caso de algunos grande hervívoros).

Los migradores gastan energía, deben aumentar la rentabilidad, ya que hay costes fisiológicos, como el cambio de ciclo. Pero aprovecharán recursos nuevos y en general abundantes en una época determinada del año. No se puede argumentar un beneficio a nivel de la especie, solo será posible si la migración presenta ventajas a nivel de individuo (no es un beneficio extendible). No se puede decir que sea bueno para el grupo o la especie, los individuos migradores van siendo favorecidos por selección, dejan más descendientes y de esta forma se van seleccionando. Aunque el resultado final es que todos acabarán migrando.

Cuando las migraciones se dan en especies regulares, el comportamiento está fijado genéticamente (esto se sabe porque no importa cómo esté el clima, la especie migre pase lo que pase y además la migración está coordinada con el proceso de muda). Hay regulación de factores de largo alcance y el factor dominante, el más constante, es la relación de horas de luz y de oscuridad. Al cambiar esta relación, va cambiando su comportamiento. En algunos casos engordan e incluso algunos animales cambian de hábitos diurnos a nocturnos o viceversa.

Sistemática.

     Origen de las aves y clasificación.

Las antiguas aves fósiles poseían dedos con uñas en las extremidades anteriores y cola. Todos ellos se redujeron. Sin embargo, ya poseían plumas. La función primitiva sería la termorregulación. La capacidad de volar es posterior, aunque se adquirió pronto. La capacidad de vuelo prolongado requiere endotermia.

Las aves actuales se dividen en varios subórdenes.

     Suborden Raptidos.

Aves: Raptidos

Son aves o voladoras, con alas muy reducidas y no funcionales. No poseen quilla. Un ejemplo son los avestruces. Encontramos dos subgrupos grandes. Uno de ellos es al que pertenecen los avestruces y el otro los depteris (o quiwis). Las primeras son aves de gran tamaño, mientras que las segundas son pequeñas. Las plumas de estos animales no sirven para el vuelo. Cabe la duda de si eran aves surgidas de grupos primitivos sin capacidad de vuelo o si provienen de individuos voladores que perdieron su capacidad de vuelo. Parece que provienen de un grupo volador que perdió esta capacidad. Las estructuras internas de las alas son homólogas a las de aves superiores voladoras. Además, poseen alas diferentes en las aves y de otro modo esta diferencia no tendría sentido.

     Suborden Impennes.

Son las aves sin plumas. Son, por ejemplo, los pingüinos. Tienen todas las estructuras corporales adaptadas al medio marino, con un plumaje muy cambiado. Las plumas de la cola no tienen barbas. Las plumas de las alas no son diferenciales. Las extremidades inferiores actúan como repos, poseyendo fuertes musculaturas. Y las anteriores se sitúan sobre la pelvis, es decir, muy atrás. Nadan echados sobre su vientre. Y resultan poco funcionales en tierra. Todo indica que se trata de reducciones secundarias.

Aves: Inpennes.

     Suborden Cerenados.

Son las aves más habituales. Existen alrededor de 30 órdenes diferentes (pueden variar en función a los autores), con gran variedad de especies y múltiples adaptaciones evolutivas.

Aves: Cerenados.

Autotrophic Cell: Energy and Chemical Reactions

This diagram shows the basinal chemical reactions of an autotrophic cell.
Level: 2nd of ESO

These are the most important things in the diagram:

• Function of the different cell organelles.
• Relations between the different cell organelles.
• Basic chemical reactions of the cell.
• Relation between the different cell reactions and the cell organelles.
• Energy exchanges inside the cell.
• Main organic molecules of the cell.
• Relation between the main organic molecules and the cell organelles.

Chemical reactions in an autotrophic cell.

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Vertebrados: Características Generales de los Reptiles.

Morfología corporal.

Reptiles.

Los reptiles son animales totalmente terrestres. Su piel está cubierta por escamas epidérmicas (es decir, son producidas por la epidermis, no por la dermis). En su dermis en ocasiones encontramos estructuras óseas que denominamos osteodermo. Toda la piel se recubre por estas escamas córneas, que protegen al animal de la desecación. No tienen glándulas en la superficie (solo algunas excepciones, como las patas de atrás en las lagartijas). Aparecen zonas que permiten la distensión de las escamas, para poder moverse o cambiar de volumen, como el hinchamiento del abdomen durante la respiración.

Son amniotas, lo que le aporta las estructuras que favorecen un desarrollo embrionario independiente del agua. Son ovíparos, presentando huevos con cáscara. Estos huevos poseen una matriz de fibras entrelazadas y sobre ellas una serie de halos calcáreos, apareciendo en estos casos rígidos, o en otros casos quitinosos. Hay fecundación interna, con órganos copuladores en los machos, que frecuentemente son dobles, aunque solo uno es funcional durante la cópula.

La capa de escamas se renueva en la muda. De este modo crece y se mantiene siempre buena elasticidad.

Son tetrápodos. En las patas aparece un hueso largo, el fémur, que es horizontal en lugar de vertical. Y las siguientes piezas son perpendiculares a este fémur. En vez de moverse paralelos al eje del cuerpo, lo que hacen es mover todo el cuerpo mediante reptación.

Morfología corporal de los reptiles

La tabicación del corazón  está en conexión con la doble circulación y con la respiración pulmonar. Hay tabicación del ventrículo, pero no separación perfecta de los dos ventrículos salvo en los cocodrilos.

Aparece un doble paladar. La fosa nasal se abre a un tubo, en lugar de a una bóveda como ocurre en anfibios, independizando la cavidad bucal de la olfativa. Gracias a este doble paladar puede masticar sin parar de respirar. En culebras la glotis podría salir hasta la boca para respirar, aunque esté comiendo, pudiendo tragar el alimento de la boca.

Poseen la típica lengua bífida (aunque la lengua puede no ser bífida o ser apenas bifurcada). Esta lengua está en conexión con los órganos de Jacobson, en el paladar, que se asemejan a un sistema olfatorio. Usan la lengua para el reconocimiento de individuos y presas. Con la lengua recoge partículas que el órgano de Jacobson identifica.

En su nariz también hay un sentido del olfato, pero más general. El olfato de la lengua le ayuda a detectar lo que toca o partículas que se encuentran muy cerca de ella, mientras que las fosas nasales detectan partículas del aire.

Órgano de Jacobson en reptiles.

Entre el ojo y las fosetas nasales pude haber terminaciones termosensibles, acúmulos de termorreceptores que se abren al exterior. Así, detectan el calor de las presas y pueden cazar de noche.

Poseen capacidad de desprender algunas partes de su cuerpo, como la cola y las patas. Esta capacidad puede encontrarse también en algunos anfibios, aunque es algo más excepcional y menos acusado. Se trata, sobre todo, de una capacidad de los saurios. Poseen una línea de mayor fragilidad, con músculos específicos que, al contraerse todos al unísono, provocan la ruptura del apéndice. Y las arterias tienen sistemas de cierre, esfínteres. Cuando comienza la reposición de la extremidad perdida, en lugar de hueso comienzan fabricándose piezas de cartílago. En ocasiones en la nueva extremidad las escamas están modificadas o no aparecen y los huesos no llegan a formarse, quedando solo una pieza de cartílago.

Apéndices de reptiles: partes regeneradas.

Los reptiles suelen tener coloraciones más llamativas en la zona ventral. Cuando se rompe la cola, esta permanece en movimiento, poniendo de manifiesto estos colores y llamando esta pieza suelta la atención a los depredadores.

Regulación de la temperatura corporal.

Los reptiles tienen acceso a la radiación solar sin las pérdidas que sufren los anfibios al encontrarse en el agua. Aunque son ectodermos, muchos de los animales diurnos pueden mantener temperaturas corporales altas. La lagartija común, en verano, tiene una temperatura corporal que ronda los 34ºC estables durante el día, aunque la temperatura exterior se encuentre entre 15ºC y 16ºC.

Captan calor exponiéndose a la radiación solar o por tigmoternia, es decir, por conducción desde sustratos calentados (como piedras). Todas las pautas de actividad están relacionadas con el mantenimiento de la temperatura. Al amanecer, por ejemplo, caminan sobre los dedos, se sitúan sobre ramas, tratando de no ponerse en contacto con el suelo, que está frío. Poseen colores oscuros. Al mediodía pueden mantenerse en un refugio, porque no tienen sistema de protección frente al sol fuerte.

También producen calor metabólico, pero no tienen pelo y esto hace que no controlen la disipación del calor.

En general, los animales están a mayor temperatura que el sustrato. Y se trata de una temperatura más o menos independiente. No obstante, la temperatura depende de la radiación solar. Al amanecer, se encuentran más fríos. Después, por el día, cuando el sol aporta más calor, se encuentran a una temperatura más o menos constante. La regulación va entre puntos extremos, por ejemplo marcando máximos de 37ºC y mínimos de 32ºC. Cuando su temperatura se eleva por encima de esos 37ºC se mueve y realiza actividades, se mueve, no se ocupa de termorregular o al menos de acumular calor. Su temperatura va bajando, llegará a los 32ºC mínimos y entonces se vuelve a poner al sol para aumentar su temperatura y termorregular.

Cuando la temperatura es óptima no necesita salir a termorregular, no estará activa. La mayor actividad tiene lugar en las horas de más frío, pues debe estar expuesto al sol. Eso sí, no está cazando ni realizando actividades que consuman calor, simplemente está activa en lugares donde aumente su temperatura.

Debido a esta termorregulación etológica algunos reptiles nocturnos están limitados a vivir en zonas temperaturas más elevadas.

En los reptiles de gran tamaño existe otra posibilidad, el calor metabólico. Se ve favorecido por el tamaño corporal, es decir, cuanto mayor sea el animal, mayor calor corporal, ya que con el aumento de tamaño el núcleo corporal se aleja del exterior. Por ejemplo, algunas espeies de pitón poseen, en las hembras, durante la incubación, termorregulación metabólica tanto de día como de noche. Cuando disminuye la temperatura ambiental, incrementan las contracciones musculares. Esto requiere consumo de oxígeno, es un proceso energéticamente costoso.

Hay una tendencia a tener un mayor sobre la temperatura corporal cuando avanzamos en la escala evolutiva. La homeotermia, en principio, dará una serie de ventajas, si bien no en términos absolutos si al menos en determinadas cicunstacias, ya que hay mejor ajuste de los procesos fisiológicos, por selección natural los enzimas digestivos se ajustan a un funcionamiento óptimo a determinada temperatua. La homeotermia permite colonizar más bariedad de ambientes. Solo hay reptiles en una franja del planeta, hasta determinados grados de latitud norte, encontramos una línea sobre la cual solo habrá vivíparos (los ovíparos suelen tener problemas en zonas con suelos helados). Los homeotermos se reproducen durante su época de celo sin que la temperatura ambiental les afecte excesivamente, es decir, la época de gestación es más independiente del clima. En cambio los ectotermos dependen del clima. Los homeotermos pueden ser nocturnos o diurnos con mayor facilidad.

Los poikilotermos también tienen sus ventajas. Requieren menores gastos de energía. Esto, entre otras cosas, tiende a hacerlos más longevos. En algunas zonas los polikilotermos son más abunantes que los homeotermos, por ejemplo en los desiertos.

Reproducción y desarrollo.

Los reptiles son amniotas, en fases iniciales del desarrollo embrionario aparecen una serie de capas denominados amnios y alantoides, además del saco vitelino. El embrión está sumergido en el líquido amniótico. Sobre la superficie, una serie de fibras enlazadas denominadas sedas forman la cáscara del huevo.

El alantoides se pega a la cara interna del huevo. Sirve para acumular desechos del metabolismo del embrión, ya que el huevo está aislado del exterior. Los acumula a través de la superficie, realizando una predigestión de nutrientes, de forma que extra los nutrientes de la albúmina del huevo. También extrae sales minerales de la cáscara del huevo y en grupos más evolucionados (nunca en reptiles)  contribuye a la formación de la placenta.

Debemos tener en cuenta que en ovíparos solo se alimenta de los nutrientes del vitelo. Hay especies intermedias entre ovíparos y vivíparos, vivíparos que se alimentan de vitelo, hablando entonces de ovoviviparismo. También podemos encontrar viviparismo mesotrófico, en el que la madre aporta nutrientes. Los amniotas solo pueden recurrir a alimentación placentaria, no tienen acceso a nada de fuera, a nada que pueda aportar la madre. Los omaniotas pueden ser ovovivíparos, vivíparos o corionalantoideos.

Los reptiles presentan sexos separados, con raros casos de partenogénesis. Aparece en algunos casos, que nacen como hibridación de individuos próximos que coexisten con los parentales, dándose casos de pseudocópulas, tras las cuales se desarrolla un embrión pero sin cariocinesis ni verdadera fecundación. Hay poblaciones que no viven con los parentales que son partenogénicos y que está constituida exclusivamente de hembras. Con frecuencia hay cortejo entre hembras como estímulo para la ovulación. Esto indica que provienen de especies bisexuales.

Cocodrilo (Cuba).

Aparte de estos casos raros de partenogénesis, la mayor parte son ovíparos, ponen huevos con cáscara, bien rígida, bien gelatinosa. Hay un número importante de vivíparos, así como orígenes diferentes de viviparismo. Es decir, hay varios grupos vivíparos con diferentes orígenes, siempre teniendo en cuenta que el viviparismo es irreversible. Esto implica que haya una serie de preadaptaciones fuertes que hagan que el salto no sea muy improbable. De hecho, una quinta parte de las especies son vivíparas y se han detectado al menos 95 casos independientes. El viviparismo no se produce por saltos bruscos, es un proceso gradual de cambios en la embriogénesis en el momento de la puesta, implicando que cuando se vaya a hacer la puesta el embrión ya haya comenzado el desarrollo. En la mayoría de los casos el desarrollo está en una fase intermedia. El sentido adaptativo de esto es que pudiendo hacer la puesta antes, tarda más en llevarla a cabo y al ser generalmente más elevada la temperatura de la madre que la ambiental, el desarrollo embrionario será más rápido dentro que fuera de la madre.

Entre las especies de lagartijas, las de la zona cantábrica tienen una variación enorme en cuanto al tiempo que pasa el embrión dentro de la madre. Las especies de géneros típicos de climas cálidos aguantan mucho menos a los embriones en el interior, mientras que las lagartijas de zonas de alta montaña las retienen mucho más tiempo. Durante ese periodo, la hembra suele tener una temperatura más baja, pues debe moverse todo el tiempo buscando microambientes térmicos. Además, deben cambiar sus comportamientos para que los depredadores no las devoren (pierden capacidad de movimiento). Por otro lado, podrán tener a lo sumo dos puestas por año, frente a las tres puestas que pueden tener las que no retienen los huevos en su interior. Las especies con mayor retención hacen una inversión mayor en la puesta y por eso deben poner más huevos en lugar de ponerlos mayores. Se habla de peso relativo de la puesta.

Sistemática.

     Dentición.

Una de las características que ayudan a clasificar a los reptiles son sus dientes. Los dientes normales de los reptiles son cónicos, bastante romos en aquellos que se mantienen y más agudos en aquellos que no se mantienen.

Hay tres modelos de implantación: tecodonto, cuando se insertan en una cavidad dentro del hueso, acrodonto cuando hay una ligerísima depresión en el hueso, pero la sujeción se basa en músculos y pleurodonto cuando hay una cavidad lateral del hueso.

Tipos de dientes en reptiles.

En cuanto al veneno, los saurios solo poseen un género en el que el veneno se encuentra en la saliva, el género Heloderma. Es decir, el animal muerde y transfiere el veneno a través de la saliva.

En el resto, el veneno no se incluye en la saliva. En las serpientes hay cuatro tipos de sistemas dentarios. Por una parte está el sistema Aglifo, el sistema de dentición que presentan las serpientes que no son venenosas. Los dientes son cónicas, curvadas hacia atrás y que sirven para retraer, mueve la mandíbula y traga, poseen un hueso en la mandíbula que hace de inermediario de tal manera que, mediante unos ligamentos, se puede mover hacia atrás y adelante, o hacia los lados. Y la zona del mentón se encuentra abierta, las dos mandíbulas son independientes, se uede abrir una zona de la boca, de forma que avanza con las mandíbulas sobre la presa y de ese modo la va comiendo. Estos dientes son macizos, no tienen hendidura.

Otro sistema de dentición es el Opistoglifo. Tienen dos dientes inoculadores en la zona posterior del maxilar. No están diseñados para cazar presas, está en la zona en la que ya tiene cogida la presa y su función es tranquilizarla para que no se escape y también comienza una predigestión. Por lo demás, es un sistema bastante parecido al Aglifo.

El sistema Proteoglifo la presentan los que tienen venenos más activos. Tienen dientes inoculadores, largos, en la parte anterior de los maxilares, con un canal interior que funciona por sistema de inyección, de forma que introduce todo el veneno en la herida, resultando un sistema muy eficaz.

El último sistema es el Solenoglifo, que aparece en las vívoras, en las serpientes de cascabel y animales por el estilo. Los venenos son menos activos, pero el sistema de inoculación es más evolucionado. Tienen dientes inoculadores con un canal interno y el aparato en si mismo consiste en un maxilar acortado y girado. En ese lugar solo tiene dientes inoculadores y el diente inoculador, cuando está en posición de reposo, está replegado hacia atrás. Al abrir la boca, se desplaza hacia delante (gira, quedando en posición vertical).

     Clasificación.

Estudiaremos los principales grandes grupos. Podemos clasificar cuatro grupos grandes.

El primero es el Orden Quelónidos, en el que se incluyen las tortugas con caparazón. Este caparazón es formado, en parte, por huesos dérmicos grandes que se fusionan con las costillas. No tienen dientes, sus mandíbulas tienen forma de pico con cobertura córnea. Y los machos poseen un único órgano copulador.

Quelonios: tortugas.

Otro orden Rizocéfalos, con una sola especie viviente.

El tercer orden es el Cocodrinianos, los cocodrilos y animales similares. Suelen tener huesos dérmicos desarrollados, un solo órgano copulador, una hendidura cloacal longitudinal y es el único grupo en el que el corazón posee cuatro cámaras bien separadas.

Un cuarto orden son los Escamota, los que tienen escamas sin modificar y los machos presentan dos órganos copuladores. Dentro de este grupo encontramos los Saurios, los Ofidios y los Anfisbenios.

Los Saurios tienen cuatro patas, aunque en algunos casos pueden haberlas perdidos (sin embargo, los animales sin patas son excepcionales y suelen poseer restos de extremidades), con autotomia, regeneración y varias hileras de escamas en el vientre, además de ojos con párpados.

Saurios.

Los ofidios son las serpientes, generalmente ápodas (y con multitud de especies, muchas de ellas venenosas).

Ofidios (serpientes verdaderas).

Los anfisbenios son un grupo de reptiles ápodos, de vida generalmente subterránea y con ciertas similitudes morfológicas con los gusanos de tierra. Se las conoce vulgarmente como serpientes ciegas.

Anfisbenios: serpientes ciegas.