Tema 5: Papel de los Mamíferos Marinos en los Ecosistemas
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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.
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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
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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
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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.
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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
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Forma del cuerpo y
propulsión
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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
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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
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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
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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
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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:
–
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–
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–
–
–
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
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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
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¿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.
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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
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Ecolocalización
No demostrada en
misticetos.
Algunos pinnípedos
producen clicks: ¿es
ecolocalización?
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Ecolocalización: envío de sonidos
Sonido pasa por melón
Melón: Lípidos de baja
densidad que funciona
como una lente acústica
que da dirección al
sonido.
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Recepción de sonidos:
Audición
Recepción del
sonido en mandíbula
Venta acústica
(hueso pan)
Grasa líquida en
mandíbula-conexión
con bula auditiva
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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
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Visión
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Visión
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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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