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Sistema cardiovascular: Relación entre la morfología y el ambiente

¡Derechos Animales ya! - Varano en vista frontal - Sistema cardiovascularEl sistema cardiovascular de los vertebrados está adaptado al ambiente en que vive el animal. Una tabicación cardiaca incompleta también presenta ventajas adaptativas. A modo de ejemplo, la circulación de la sangre de los lagartos varánidos —su hemodinámica— y la de los cocodrilos están bien estudiadas.

La relación entre el sistema cardiovascular, la morfología y el ambiente

A la hora de analizar cómo consigue suplir el sistema vascular las necesidades de los diferentes vertebrados, resulta bastante tentador estudiar la eficacia de sus respectivos corazones. Para hacerlo se requiere atender a criterios objetivos y estudiar las ventajas adaptativas que presentan distintas morfologías.

Aquellos vertebrados que presentan una tabicación parcial se dice comúnmente que tienen tabiques «incompletos»; mientras que las divisiones anatómicas totales se denominan tabiques «completos». Los corazones y arcos aórticos de los «vertebrados inferiores» —con comillas— se han interpretado históricamente como imperfectos; dado que, por antropocentrismo, era la estructura del corazón de los animales superiores la que se consideraba óptima. De este modo, se creía erróneamente que el sistema cardiovascular de los peces pulmonados presentaba una mezcla copiosa de sangre oxigenada y desoxigenada.

Partir desde la presunción de que los vertebrados inferiores poseen un diseño imperfecto acarrea inevitablemente conclusiones erradas. Si en los peces pulmonados se produjese una mezcla entre la sangre oxigenada proveniente de los arcos branquiales II, V y VI, y la sangre desoxigenada de los arcos abranquios III y IV, el sistema sí podría considerarse ineficaz. Sin embargo, esto no ocurre así, pues se ha conseguido demostrar que esta interpretación es incorrecta mediante una serie de experimentos realizados hace varios años en diversos grupos animales.

Estos tabiques «incompletos» y la disposición de los arcos aórticos permiten que los peces pulmonados puedan realizar ajustes fisiológicos circulatorios en función de la disponibilidad de oxígeno en el medio. El sistema vascular de los vertebrados inferiores es extraordinariamente flexible, lo cual posibilita que se efectúen ajustes tanto cuando el intercambio se realiza a partir del agua como cuando lo hace a partir del aire. Esta flexibilidad desemboca en ventajas adaptativas como la del «atajo cardiaco».

El atajo cardiaco de los cocodrilos

El atajo cardíaco, fruto de la tabicación «incompleta», ofrece la posibilidad de que el corazón sea capaz de originar presiones desiguales en el circuito sanguíneo sistémico y en el pulmonar. Una baja presión sanguínea ayuda a evitar que se formen edemas: acumulación de líquidos fuera de los capilares. Por otra parte, una presión elevada facilita la filtración de productos desechables en los riñones.

Circulación de la sangre en cocodrilos - Tabicación parcial en vertebrados - Ventajas adaptativasLos cocodrilos y su formen de Panizza son un buen ejemplo de cómo una tabicación cardiaca incompleta puede convertirse en una ventaja adaptativa del sistema cardiovascular.

La tabicación incompleta como ventaja adaptativa del sistema cardiovascular

La precisión de este «atajo» cardiaco ha de considerarse como muy especializada, al igual que las estructuras morfológicas gracias a las cuales puede producirse. En los cocodrilos existe el foramen de Panizza, una válvula «dentada» especial, situada en la base de la arteria pulmonar, que se engendra como consecuencia del tejido conjuntivo.

Esta válvula puede cerrarse para limitar el flujo sanguíneo hacia los pulmones y así hacer que se desvíe hacia lugares alejados. Durante una inmersión prolongada, la sangre que atraviesa el foramen de Panizza puede también hacerlo en sentido contrario y pasar desde el arco aórtico izquierdo al derecho, lo cual asegura el llenado total de éste último, que se encarga de irrigar las arterias coronarias y cefálicas.

En las demás reptiles hay asimismo un «atajo» cardiaco importante cuando se hallan descansando sobre tierra firme. Este caso puede considerarse como un modo de mantener una alta filtración renal cuando no se precisa conservar una circulación pulmonar; pues, durante este periodo, el metabolismo es tenue.

De igual manera, el atajo cardiaco está a veces relacionado con la digestión. En los cocodrilos antes mencionados, la mayor proporción de la sangre que llega hasta el estómago y el intestino lo hace por medio del arco aórtico izquierdo. Si se acumula CO2 en la sangre y, por consiguiente, desciende el pH, el paso de una cantidad incrementada de sangre ácida a través del tubo digestivo puede suponer una ventaja adaptativa, ya que conlleva un aumento en la secreción de HCl en el estómago tras una ingesta.

Conclusión

El sistema cardiovascular de los mal denominados «vertebrados inferiores» no está menos adaptado ni es menos eficiente que en el otros vertebrados. El atajo cardiaco presente en los cocodrilos es una prueba de cómo la evolución encuentra soluciones diversas y eficientes a distintos ambientes en que viven los animales.

La evolución del sistema cardiovascular no representa necesariamente una mejora progresiva hacia la eficacia; sino distintas maneras adaptativas de enfrentar las demandas propias de los diferentes estilos de vida.

Traducción y adaptación de la obra VERTEBRATES: Comparative anatomy, function and evolution. Autor: Kenneth V. Kardong.

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1. Esqueleto con un número variable de vértebras, fundamentalmente óseo; algunos presentan costillas, otros no las tienen o están fusionadas a las vértebras.

2. Manifiestan diseños corporales muy variados: las salamandras cuentan con un tronco alargado con cabeza, cuello y cola bien diferenciados; las ranas adultas poseen un cuerpo compacto, deprimido, con cabeza y tronco fusionados, sin un cuello diferenciado; las cecilias exhiben un cuerpo alargado en el cual no se logra diferenciar regiones ni ano terminal.

3. Habitualmente se valen de dos pares de extremidades (son tetrápodos), asociados a las cinturas pectoral y pelviana, aunque algunos sólo tienen un único par y otros son ápodos; pies a veces palmeados; sin auténticas garras o uñas. En general, cuatro dedos en las patas anteriores, cinco en ciertas ocasiones o incluso menos.

4. Corazón con un seno venoso, dos aurículas, un ventrículo y un cono arterial. Circulación doble a través del corazón en la que las arterias y venas pulmonares irrigan los pulmones (cuando existen) y devuelven la sangre ya oxigenada al corazón; piel provista profusamente de vasos sanguíneos.

5. Epidermis lisa y húmeda, con numerosas glándulas; tegumento modificado para la respiración cutánea; células pigmentarias (cromatóforos) frecuentes, con bastante variedad; glándulas granulares asociadas a la secreción de sustancias defensivas.

6. Respiración por medio de la piel y, en algunas especies, por branquias o pulmones; la presencia de branquias y pulmones varían entre éstas y en los distintos estadios larvarios; las ranas con larvas acuáticas pierden sus branquias durante la metamorfosis; en muchas salamandras, las branquias pueden persistir a lo largo de toda la vida del individuo.

7. Ectotérmicos; la temperatura corporal depende estrictamente de la temperatura ambiental y no está modulada por la producción de calor interno generado metabólicamente.

8. Sistema excretor constituido por riñones mesonéfricos u opistonéfricos pares; la urea es normalmente el producto nitrogenado que se origina.

9. El oído presenta membrana timpánica y estribo para transmitir las vibraciones al oído interno.

10. Para la visión aérea, la córnea es la principal superficie refractora para la luz; los párpados y las glándulas lacrimales protegen y humedecen el ojo.

11. Boca frecuentemente grande, con pequeños dientes en las mandíbulas superiores o en ambas; dos narinas internas que se abren hacia la cavidad nasal, tapizada por un epitelio olfativo en la porción anterior de la cavidad bucal, que les permiten respirar a las especies pulmonadas.

12. Diez pares de nervios craneales.

13. Sexos separados; fecundación usualmente externa en ranas y sapos, pero básicamente interna, mediante espermatóforos en salamandras y cecilias; mayormente ovíparos, algunos ovovivíparos y vivíparos; resulta común la metamorfosis; huevos con una cantidad moderada de vitelo (mesolecíticos) con cubiertas gelatinosas de carácter membranoso.

 

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Esquema morfológico de una lamprea

 

1. Cuerpo delgado, anguiliforme, redondeado y con la piel desnuda.

2. Una o dos aletas impares (medianas) y sin apéndices pares.

3. Esqueleto fibroso y cartilaginoso; notocorda persistente.

4. Disco oral en forma de ventosa, provisto de dientes queratinizados. La lengua también los presenta.

5. Corazón con un atrio y un ventrículo; arcos aórticos en la región branquial.

6. Siete pares de branquias, con sus aberturas externas correspondientes.

7. Riñón opistonéfrico; dulceacuícolas y anádromos; fluidos corporales están regulados osmótica e iónicamente.

8. Cordón nervioso dorsal con cerebro desarrollado y un cerebelo de tamaño reducido; 10 pares de nervios craneales; las raíces dorsal y ventral de los nervios se hallan separadas.

9. Sistema digestivo sin estómago; intestino con pliegues espirales.

10. Órganos de los sentidos del gusto, olfato y oído; ojos claramente diferenciados en el adulto; dos pares de canales semicirculares.

11. Sexos separados; gónada simple sin conducto; fecundación externa; la etapa larvaria (ammocete) dura considerablemente.

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El sistema nervioso de los cocodrilos y sus sentidos especiales

Cocodrilo toma el sol recostado sobre una orilla rocosa - Sistema nervioso de los cocodrilosEl sistema nervioso de los cocodrilos, como en otros animales, está desarrollado para sobrevivir y prosperar en el medio que habitan. En la fotografía, un cocodrilo toma el sol recostado sobre una orilla rocosa.

El sistema nervioso de los cocodrilos

El cerebro cocodriliano es relativamente pequeño si se compara con el de los mamíferos; si bien no existe una correlación directa entre las capacidades cognitivas y el tamaño craneano. En éste predominan regiones asociadas a la percepción sensorial y actividades motoras. Los lóbulos ópticos y olfatorios son relativamente voluminosos, lo cual refleja la dependencia de los cocodrilos al sentido de la vista y el olfato.

Las complejas actividades motoras de estos reptiles, a menudo estereotipadas, están vinculadas a una parte en específico del sistema nervioso de los cocodrilos: su enorme cerebelo. Los cocodrilos presentan una dilatada glándula pituitaria que participa en el mantenimiento de la homeostasis endocrina. Hay una extensa médula donde se localizan unos centros neurales especiales que intervienen en el inicio y control de muchas funciones corporales. En esta médula se originan un amplio número de nervios craneales y sirve de conducto a través del cual deben pasar vías neuronales ascendentes y descendentes entre el cuerpo y el cerebro.

El cerebro de los cocodrilos se encuentra encajonado dentro de la caja craneana, que consta de los huesos frontales, parietales, escamosos, basiesfenoides, alisfenoides, exoccipitales y basioccipitales. A su vez, también se halla rodeado de una membrana fibrosa y resistente (dura) con función protectora. La superficie del cerebro cocodriliano está forrada por una membrana endeble (pia) que delimita el contorno cerebral y lleva vasos sanguíneos sobre su superficie.

En algunos espacios protegidos, la membrana del cerebro cocodriliano, junto con su vasculatura, se sumerge en una sustancia cerebral para formar un plexo coroideo. Los plexos coroideos se protruyen hacia el lumen de las cavidades ventriculares del cerebro y constituyen gran de parte del fluido cerebroespinal que rellena estas cavidades espaciosas.

Hilera de escamas dorsales de un cocodrilo por encima del aguaEl sistema nervioso de los cocodrilos se ramifica a través de una llamativa columna vertebral de aspecto aserrado.

El cerebro cocodriliano presenta una superficie externa lisa, lo cual indica que cuentan con una materia gris cortical relativamente escasa. En consecuencia, esto pudiera indicar un estilo de vida simple y estereotipado. Asimismo, llama la atención el tímido desarrollo de los centros nerviosos vinculados al oído y a las vibraciones. Los tamaños de las diferentes partes del cerebro de los cocodrilos plasman la predominancia de sus sentidos asociados y el papel que desempeñan las actividades motoras en el día a día de estos animales. Que sus sesos sean reducidos no implica que no sean capaces de evaluar una determinada situación presentada y actuar apropiadamente; logran hacerlo incluso mejor que aquellos mamíferos poco experimentados.

Por otra parte, el cerebelo de los cocodrilos es complejo y está desarrollado para suplir todo tipo de necesidades motoras, como la habilidad de sumergirse sin casi siquiera ondear el agua a su paso. En la médula se originan los pares craneales desde el 6º al 12º y es donde se concentran los centros fisiológicos, tales como aquéllos que intervienen en el ritmo cardiaco, la excreción y la defecación.

Traducción y adaptación de la obra CROCODILES: INSIDE OUT. A Guide to the Crocodilians and Their Functional Morphology. Autores: K. C. Richardson, G. J. W. Webb y S. C. Manolis.

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Las aletas y su morfología

Morfología de las aletas caudales de los pecesLas aletas caudales presentan diferentes formas en los distintos grupos de peces. Cada morfología responde a una adaptación física al medio en que vive el animal. Los peces óseos muestran una mayor variedad si los comparamos con otros grupos.

¿Qué es una aleta?

Una aleta es una estructura del esqueleto apendicular destinado a la locomoción de vertebrados en medio acuático. Es propia de los peces en sus distintas clases y debe distinguirse del miembro quiridio.

Ya en los peces primitivos, el cuerpo estaba adaptado para llevar espinas, lóbulos o salientes. Sin embargo y a diferencia de estas expansiones, las aletas son membranas o salientes membranosos reforzados internamente por finos radios. Estos radios se forman como las escamas, en la limitante entre la dermis y la epidermis, y luego se hunden en la dermis; a causa de esto, se denominan con frecuencia radios dérmicos.

Morfología de las aletas caudales

En los elasmobranquios, estos radios dérmicos reciben el nombre de ceratotriquias, finas varillas queratinizadas. En los peces óseos pasan a nombrarse lepidotriquias y, por lo general, son una serie de pequeños elementos osificados o condrificados (cartilaginosos) que sostienen la membrana. En algunos peces óseos, la punta de la aleta puede estar reforzada por varillas queratinizadas llamadas actinotriquias. La región proximal de la aleta, junto al cuerpo, está sostenida por pterigóforos de dos tipos: los basales, gruesos y situados en la zona proximal de la aleta; y los radiales, finos y que se extienden desde los basales hasta la región media de la aleta.

Las aletas son impares, a excepción de dos pares: uno situado cerca de la cabeza y que constituye las aletas pectorales; y un segundo posterior a éste, que forma las aletas pelvianas. Los pterigóforos basales de estas aletas pares se articulan y anclan a las cinturas del interior del cuerpo.

Adaptación de la obra VERTEBRADOS: Anatomía comparada, función y evolución. Autor: Kenneth V. Kardong.

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