Transcript Tema 5: Papel de los Mamíferos Marinos en los Ecosistemas

Adaptaciones de los
mamíferos al ambiente
acuático:
Locomoción, Fisiología del Buceo
y Órganos de los Sentidos
Locomoción

Adaptaciones morfológicas dirigidas a:
1) Mayor fuerza de
propulsión:


La fuerza de propulsión
depende de la morfología
del músculo implicado y el
diseño mecánico del
sistema esquelético.
Los músculos producen una
fuerza contráctil que se
transmite a los tendones y
a los elementos
esqueléticos.



La fuerza que los músculos
pueden generar, es equivalente
al número de fibras musculares
que funcionan en paralelo.
En los mm los músculos para
la locomoción (axial,
extremidades anteriores o ext.
posteriores), están muy
desarrollados.
Para la inserción de la gran
masa muscular, se requieren
huesos fuertes y de mayor
diámetro (tendendicia a estar
aplanados.
2
Locomoción
Mayor fuerza de
propulsión:
Fout= (Fin*Lout)/Lin
 Músculos desarrollados
(mayor cantidad de fibras
musculares), huesos fuertes,
huesos cortos y aplanados.
 Acortar huesos proximales.
Alargar distales. Por el punto de
la palanca. La F de salida es
mayor en el oso y el lobo con
respecto al perro.
 Oso polar: Mayor
masa muscular en la
extremidad anterior.
 Lobo marino: Mayor
masa muscular y el mecanismo
de palanca (Lin/Lout).
Lin
Lout
3
Locomoción
2) Disminución de la resistencia: por Viscosidad o Presión

Viscosidad (entre más viscoso el medio, más ancha es
la capa de turbulencia pegada al cuerpo o superficie).
 flujo laminar relacionado con el tipo de superficie


Piel lisa
Pelo dirigido hacia atrás
4
Locomoción
Disminución de la resistencia por:
 Presión

Distribución de la presión sobre la forma del cuerpo
El agua se mantiene más cerca del cuerpo en zonas anchas y
forma turbulencia cuando se acerca al pedúnculo, provocando
mayor resistencia.
5
Locomoción
Forma del cuerpo:

Ausencia de extremidades posteriores, pelo, orejas
– (o dirigidos hacia atrás)


Órganos sexuales en pliegues
Capa de grasa elimina lugares donde se pueden formar
turbulencias
6
Forma del cuerpo y
propulsión
7
Cetáceos





Movimientos verticales de aleta caudal con
músculos axiales muy desarrollados
Espinas neurales y procesos transversos
grandes
Aletas pectorales: para maniobrar
Aleta dorsal: estabilizador
Mm más rápidos: velocidad sostenida a 36
km/h, máx. 100 km/h en orca
8
Sirenios






Velocidad: Promedio 9 km/hr, máx. 25 km/h
Movimientos verticales de aleta caudal
Músculos axiales menos desarrollados, sólo
hasta pedúnculo
Espinas neurales cortas
Menos eficiente en manatí que en dugongo
Timón: caudal en manatí, pectorales en
dugongo
9
Otáridos





Propulsión con aletas anteriores
Dirección por cabeza y cuello
Estabilizadores en aletas posteriores
Velocidad de crucero: 9-27 km/h,
máximo 45-54 km/h
Desplazamiento en tierra: balancean
cuello, alternan aletas anteriores y
posteriores o jalan posteriores
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Fócidos




Propulsión por movimientos laterales de
aletas posteriores
Dirección con cabeza y cuello (poca maniobrabilidad),
aletas anteriores en velocidades bajas
Velocidad de crucero: 9 km/h, máximos 2236 km/h
En tierra: se arrojan hacia delante, usando
aletas anteriores
11
Odobénidos




En agua como en focas.
Velocidad de crucero: 9 km/h, máximo
29 km/h.
En tierra: Como otáridos, pero con
cuerpo cerca del piso
Utilizan colmillos para enfrentarse
(algunos textos mencionan que pueden anclarse en el hielo
para salir del agua ???)
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Nutrias

Propulsión
Parte ventral
Parte
dorsal
– Dorsal: aletas posteriores (membranas
interdigitales), movimiento de adentro hacia
fuera.
– Ventral: movimientos verticales del cuerpo y
empujan con aletas posteriores


Velocidad de crucero: 4-5 km/h, máximo 9
km/h
En tierra: Caminan o para avanzar rápido
arquean espalda y saltan hacia el frente
13
Oso polar



Propulsión: patas anteriores
Dirección: cabeza y cuello
Estabilizadores: patas posteriores
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Fisiología del buceo




Mamíferos marinos dependen del aire para
buscar su alimento > buceo con apnea
Flotabilidad relacionada con capa de grasa y
densidad de huesos
Buceadores profundos: pulmones chicos
Pulmones ajustan flotabilidad:
– Nutria: doble de tamaño que mamíferos
terrestres
– Manatí: pulmones largos y en posición horizontal
– Ambos los usan para flotar, no son grandes
buceadores.
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Buceo profundo (¿todos?)

Ejemplo de profundidad y tiempo de buceo:
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
Foca de Weddell: 740m, 73 min
Foca elefante: 1567m, hasta 77 min (más común: 30 min)
Cachalote: 2000m, 60 min, 9 min en superficie
Hyperoodon ampullatus: 1500m, 120 min
Beluga: 700m, 23 min
Delfín común: 260m, 8 min
Calderón: 600m, 16 min
Ballena gris: 20m, 28 min (más común: 5m, 5 min)
Ballena azul: 200m, 18 min (más común: 50m, 5 min)
Ballena jorobada: 120m, 5 min (más común: 50m, 5 min)
Lobo marino de California: 536m, 12 min (común: 75m, 4 min)
Morsa: 100m, 20min (más común: <80m, <10 min)
Sirenios: 20m, 5 min
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Fisiología del buceo

La mayoría de los mamíferos marinos no bucean más
de 200m y no más de 5 min.

Buceo profundo – grandes presiones.
– La presión en el agua aumenta 1 atmósferas cada 10 m de
profundidad.
– 200 m corresponden a 21 atm

¿Cómo es que bucean por mucho tiempo?
– Almacenamiento de oxígeno
– Ahorro de oxígeno
– No saturación de nitrógeno
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Almacenamiento de
oxígeno





O2 en pulmones, sangre
(hemoglobina) y músculo
(mioglobina)
Mayor afinidad de
mioglobina al O2
Almacén de O2: variable
según hábitos de buceo
Mioglobina presente en un
orden de magnitud mayor
en los mamíferos marinos.
Mayor volumen de sangre
que en otros mamíferos: en
focas, 22% de su peso;
beluga, 13%; humanos
sólo 8%
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Ahorro de oxígeno

Sangre se irriga a cerebro y
corazón
– Circuito menor al de la
circulación sistémica
normal, por medio de AVA,
o reduciendo el diámetro de
la aorta, o arterias cercanas
a la aorta.

Bradicardia
– Control voluntario: se ajusta
dependiendo de la duración,
esfuerzo e intensidad del
buceo.
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Saturación de Nitrógeno


Los tejidos se pueden saturar
de N a ≥ 2 atm
N sale de tejidos en forma de
burbujas al regresar a
superficie (menos presión) =
enfermedad de bends o
enfermedad de descompresión
la presión aumenta 1 atm c/10m
la saturación puede ocurrir después de una inmersión
prolongada o inmersiones repetidas mayores de 10 m
20
Saturación de Nitrógeno


¿Cómo evitan la enfermedad de bends?

No respiran (apnea), no intercambian gases a altas presiones.
Adaptaciones de mm:
– Evitar tener aire en
pulmones (focas exhalan
todo el aire, en los demás se
vacían los alvéolos por la
presión).
– En los grandes buceadores
existe mucho cartílago
también alrededor de los
alveolos.
– Aislamiento del aire en vías
respiratorias inferiores,
donde no ocurre
intercambio, y no se colapsa
por estar reforzado por
cartílago.
En los mamíferos terrestres el árbol branquial se colapsa antes que los alveolos
y el aire es forzado hacia los alveolos.
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Fisiología del Buceo

¿Cómo soportan estas presiones?
1) Adaptaciones para permitir la compresión (cavidad toráxica).


Costillas libres
porque el esternón
está ausente o
reducido.
Esternón
fragmentado
22

¿Cómo soportan estas presiones?
2) Adaptaciones para evitar la entrada de agua al
cuerpo debido a las altas presiones.


Membranas musculares en orificios respiratorios.
Oídos:
– Cetáceos: tapones de cerumen y desechos celulares.
– Pinnípedos: paredes gruesas vascularizadas.
23
Producción de sonidos





Todos los mamíferos marinos pueden producir
sonidos.
Pinnípedos nutrias, osos y probablemente los sirenios
pueden producir sonidos en el aire (cuerdas vocales).
Pinnípedos: en el agua, altas frecuencias (clicks).
Los misticetos tienen laringe, pero no cuerdas vocales;
producen sonidos por medio de los senos craneales.
No todos tienen la capacidad de ecolocalizar.
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Ecolocalización
Característica de odontocetos,
murciélagos, hamster, algunas
musarañas, lémures voladores.

Sonar - produce “clicks”:
Distancia, posición, tamaño del
objeto.

PRODUCCIÓN DE SONIDOS EN
ODONTOCETOS:
Complejo de bolsa
dorsal/labios de mono (BDLM):
dos bolsas llenas de lípidos,
embebidas en los labios fónicos
(“labios de mono”), cartílagos,
ligamentos y espacios de aire.

Sonidos: Por paso forzado de
aire a través de labios de mono
hace vibrar el BDLM

25
Ecolocalización


No demostrada en
misticetos.
Algunos pinnípedos
producen clicks: ¿es
ecolocalización?
26
Ecolocalización: envío de sonidos

Sonido pasa por melón
Melón: Lípidos de baja
densidad que funciona
como una lente acústica
que da dirección al
sonido.

27
Recepción de sonidos:
Audición
Recepción del
sonido en mandíbula

Venta acústica
(hueso pan)

Grasa líquida en
mandíbula-conexión
con bula auditiva

28
29
Oído de mamífero
Audición
Misticetos
Bula auditiva: hueso
timpánico y periótico

Oído medio dentro de
la bula

Odontocetos
Odontocetos: Bula
separada del cráneo por
senos, suspendida con
tejido conectivo

Detección del sonido
más precisa que en
misticetos

30
Visión
31
Visión
32
Visión: ¿cómo es en el
aire y el agua?

En el agua:
– En el humano:
hipermétrope
– En pinnípedos y
cetáceos: normal

En el aire:
– En el humano: normal
– En pinnípedos y
cetáceos: miope
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Visión: ¿cómo es en el
aire y el agua?


Nutria: Buena visión en
ambos medios por
músculo ciliar bien
desarrollado.
Sirenios: Hipermétrope
en el agua.
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Visión: adaptaciones

Epitelio de la córnea quereatinizado

Cristalino esférico

Tapetum lucidum


Retina gruesa, dominada por bastones
Protección externa: glándulas lacrimales y de Harder (pinnípedos), sólo de
Harder en cetáceos, membrana nictitante en sirenios y pinnípedos.
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