Este artículo se publicó en la Revista Acusub en el número 175:
http://acusub.com/?p=2660
Texto y dibujos: Mónica Alonso Ruiz
Como todos sabemos, las ballenas
y los delfines nadan moviendo de arriba abajo sus potentes colas. Sin embargo
los peces, y los tiburones entre ellos nadan de forma muy diferente, ondulando
sus cuerpos, y en particular impulsándose con su cola, que mueven de lado a
lado. ¿Por qué esta diferencia? La respuesta está en la diferente evolución de
peces y cetáceos.
Según explican los científicos los
cetáceos nadan moviendo sus colas de manera vertical porque evolucionaron de
mamíferos terrestres, hace unos 50 millones de años. Cuando los mamíferos
cuadrúpedos corren, su columna vertebral flecta de arriba abajo. Las ballenas
han mantenido esta disposición, lo que les permite “galopar” bajo las aguas.
Comparativa de la natación de un cetáceo y de un
tiburón
Dibujo: Mónica Alonso
De acuerdo con los paleontólogos la
conexión más antigua de las ballenas con los seres terrestres es Pakicetus attocki, un cuadrúpedo
mamífero del tamaño de un lobo que tenía pies palmeados y que vivía en las
costas de un océano somero y que se alimentaba de peces. Con la evolución,
estos animales, ya totalmente marinos, se hicieron más grandes, y por ejemplo,
el Basiliosauro vivía hace 30 millones de años en el agua y medía unos 18 metros.
Tenía extremidades traseras de un tamaño de las de un perro, un vestigio de su
pasado cuadrúpedo.
Pakicetus. Dibujo de Nobu Tamura
Basiliosaurus. Dibujo de Nobu Tamura
Según los científicos estas
extremidades traseras iban a desaparecer, quedando tan solo como apéndices residuales.
Pero incluso cuando desaparecieron, quedaron restos óseos como vestigio de sus
ancestros cuadrúpedos.
Esqueleto de una ballena barbada. Marcado en rojo los restos óseos de sus
apéndices traseros.
En el extremo opuesto, los peces
mueven sus colas de lado a lado, e incluso cuando en su evolución algunos se
aventuraron a tierra, seguían moviéndose de lado a lado. Un ejemplo es el pez Tiktaalik roseae, el primer pez que se
cree que se aventuró a salir del agua, hace 375 millones de años.
De hecho muchos reptiles
modernos, como los lagartos y las serpientes se mueven de lado a lado. Por lo
tanto, por efecto de la evolución unos animales evolucionaron hacia desplazamiento
vertical en su movimiento y otros hacia desplazamiento lateral.
Es curioso como el Mosasaurio, un
reptil ancestral que vivió en la era de los dinosaurios, nadaba moviendo su
cola de lado a lado, aunque sus ancestros vivieron anteriormente en tierra. Los
dinosaurios desarrollaron un esquema de movimiento vertical, lo que justifica
su éxito, pues se movían mucho más rápido que sus ancestros reptiles y sus
primos cocodrilos, que tenían un esquema de movimiento lateral. Parece pues que
en tierra el movimiento vertical es más ventajoso.
En el océano, para el movimiento
en el agua, ninguno de los dos esquemas de movimiento ofrece ventajas
aparentes. Si una de las dos opciones fuera más ventajosa, hubiera habido una
presión evolutiva para cambiar, y esto no parece haber ocurrido.
En resumen, la diferencia es
evolutiva: la vida se inició en el océano y algunos peces se hicieron
terrestres y la evolución hizo el resto hasta la enorme variedad actual de
animales terrestres. Los cetáceos volvieron al mar al evolucionar de
cuadrúpedos terrestres que habían adoptado el movimiento vertical de la espina
dorsal como modo de desplazamiento de gran éxito en tierra. Los peces, por el
contrario, permanecieron en el océano, con el movimiento ondulatorio lateral
primigenio de los animales marinos.
La natación en los tiburones
Según el fantástico blog
Tiburones en Galicia existen más de 500 especies de tiburones, de diferentes
formas y tamaños, y hay diferencias en cuanto a su natación.
La natación de los tiburones
responde a un movimiento ondulatorio producido por la contracción de los
músculos longitudinales laterales del animal. Existen tres formas básicas de
natación, muy bien descritas en el blog, y que resumimos aquí:
- Natación anguiliforme, en la que el movimiento ondulatorio recorre todo el cuerpo del animal. Eficaz para natación no demasiado rápida pero con gran capacidad de maniobra. Propia de animales bentónicos como pintarrojas o tiburones anguila.
- Natación carangiforme, la más común entre los tiburones como los jaquetones, donde la potencia de la natación parte de la parte trasera del animal. Los tiburones martillo son un gran ejemplo de este tipo.
- Natación tunniforme (como se impulsan los atunes), propia de especies muy veloces, como los lámnidos (tiburón blanco, marrajo, cailón, etc). Su cuerpo es menos flexible y es la potente cola o aleta caudal la que impulsa a todo el cuerpo del animal, a menudo con quillas laterales en el pedúnculo caudal (la parte estrecha de la cola, donde se inserta en el cuerpo del animal).
Primer
tiburón: un jaquetón Segundo
tiburón: un tiburón ángel
Tercer
tiburón: Un tiburón bentónico Cuarto
tiburón: el tiburón blanco (el típico lámnido)
Dibujo:
Mónica Alonso
Analicemos un poco las aletas de
los tiburones para comprender mejor su forma de nadar. Las aletas caudales de
los tiburones presentan muy variadas formas entre las especies. No solo varía
su forma de especie a especie, sino que dentro de la especie también se
modifica, según los científicos, dependiendo de la situación. La función
propulsora de esta aleta se refuerza en algunas especies por la presencia de
refuerzos, las quillas transversales presentes en las especies de natación
tunniforme, como los lámnidos. Estas quillas además tienen otra función
aerodinámica, acelerando y dirigiendo el agua hacia el centro de la aleta para aumentar
su empuje.
Cada una de las aletas de los
tiburones, tanto las impares (caudal, anal y dorsal), como las pares (pectoral
y ventral) tienen una función diferente: propulsarse, estabilizar o girar. Son
grandes pliegues del cuerpo soportados por un esqueleto interno de cartílago,
en filas paralelas, que pueden dividirse en dos partes: una más cercana al
cuerpo, compuesta por cartílagos basales, y otra periférica, con cartílagos
distales. Unos radios dérmicos fibrosos
llamados queratocitos conforman la parte exterior de la aleta, y están
conectados a los cartílagos.
Partes de un tiburón y sus aletas. CC Chris Hugh
La comparación de los tipos de
aletas caudales (la cola) permite distinguir a los tiburones rápidos de los
lentos. Los rápidos, el blanco, el marrajo, el cailón (los lámnidos) tienen
lóbulos muy parecidos en tamaño, aunque la estructura interior no lo sea, y con
una relación altura anchura muy elevada, lo que les permite transmitir el
empuje de manera muy eficiente, incluso con movimientos laterales muy
limitados. Los tiburones bentónicos (que habitan en el fondo) tienen el lóbulo
inferior de la caudal muy inferior, lo que les facilita que se posen en el
suelo. Es muy llamativo que el tiburón ballena y el peregrino tienen la cola
muy parecida a la de los tiburones depredadores, que necesitan la velocidad
para sorprender a sus presas, a pesar de que se alimentan de plancton. Ello
parece ser que se explica porque los requerimientos de su forma de vida nómada
por el océano en busca de alimento les obliga a que su cola deba ser más
eficaz.
Las aletas dorsales pueden ser
trapezoidales o redondeadas, puede haber más de una, y su posición depende de los hábitos de cada
especie: están situadas más atrás en tiburones menos activos, y los bentónicos.
Las aletas dorsales y la anal tienen la función de ayudar al animal a mantener
la dirección y compensar el empuje lateral de la caudal, evitando la oscilación
excesiva del cuerpo en su natación.
Las aletas ventrales se modifican
en función de si el animal es macho o hembra, alargándose en los llamados
pterigopodios o claspers, órganos copulatorios de los machos.
Las aletas pectorales, a veces de
gran tamaño, sirven para estabilizar verticalmente al animal, facilitando el
empuje hacia arriba. Esta misma función (entre otras más) parece que se aplica
también a los tiburones martillo, que utilizan su cabeza también a modo de
alerones de estabilización vertical.
Las aletas pectorales están a
veces muy modificadas, como en el caso de los tiburones ángel, dado que las
utilizan como palas para enterrarse en la arena y les permiten camuflar muy la
forma de su cabeza.
Las funciones de las diferentes aletas de los
tiburones. La caudal impulsa el movimiento y las pectorales estabilizan
verticalmente.
Dibujos: Mónica Alonso
Es de destacar en los tiburones
su piel tan evolucionada, a base de dentículos dérmicos que permite reducir la
fricción al máximo.
La piel del tiburón vista al microscopio. Los dentículos dérmicos reducen
literalmente la fricción con el agua.
La natación en los cetáceos: mamíferos que viven como peces
El cuerpo de los cetáceos está
diseñado para proporcionar la menor resistencia hidrodinámica posible al nadar,
y tiene una piel con características especiales para incrementar la eficiencia
del golpe de aleta caudal que les impulsa. En su exterior tienen cierta
similitud con los peces, especialmente con los nadadores pelágicos,
especialmente por la forma básica de torpedo, el color, y la presencia de aletas.
Las musculosas aletas se comprimen lateralmente para ofrecer menor resistencia
al agua y dar soporte vertical en el impulso de la aleta caudal horizontal, y
que constituye la gran diferencia entre peces y cetáceos.
Algunos delfines son muy veloces y
pueden nadar a más de 50 km/h, otras especies, como los zifios pueden
permanecer en el agua durante largos periodos de tiempo. Los cachalotes pueden
nadar a profundidades de 3000 m.
Anatomía de una ballena (cetáceo barbado o misticeto) y de un delfín (cetáceo
dentado u odontoceto)
El hecho de haber evolucionado a
partir de animales terrestres les ha obligado no solo a parecerse exteriormente
a los peces sino también a modificar su metabolismo y algunas funciones
fisiológicas, para adaptarse al medio acuático. Han conservado aspectos
distintivos de los mamíferos, como la respiración con pulmones, el
amamantamiento de las crías y sus complejas relaciones sociales.
En la actualidad se pueden
observar algunos de los vestigios de los mamíferos terrestres en los esqueletos
de ballenas y delfines. Tienen extremidades anteriores (las aletas pectorales)
pero están adaptadas con forma exterior de aletas y sin dedos, aunque su
esqueleto aún tiene los huesos de los dedos, con su escápula y huesos del brazo
y antebrazo. Y tienen unas extremidades posteriores vestigiales en su
esqueleto, que como ya hemos dicho antes, no se manifiestan en su forma
exterior.
Las extremidades en los mamíferos
A nivel muscular la parte trasera
está más desarrollada que la delantera, dado que las aletas pectorales y dorsal
solo sirven para dirigir el movimiento, mientras que la cola proporciona la
fuerza y propulsión del animal, que es potenciada con sus grandes lóbulos
horizontales, que les permite literalmente apoyarse en el agua para impulsar
sus a veces enormes cuerpos. Su piel ha evolucionado para reducir la fricción
con el agua y los genitales y orejas se han convertido en órganos interiores.
REFERENCIAS:
Dolphins and whales
Maurizio Würz y Nadia Repetto
Guía del Mundo
Submarino: Tiburones. Angelo Mojetta
Ballenas, delfines y
marsopas. Mark Cawardine, Erich Hoyt, R. EwanFordyce y Peter Gill
