Aunque el enfoque aquí se centra principalmente en las adaptaciones de las estructuras corporales marinas, las adaptaciones marinas también incluyen simbiosis, camuflaje, comportamiento defensivo, estrategias reproductivas, contacto y comunicación, y adaptaciones a condiciones ambientales como temperatura, luz y salinidad.
Orígenes cordados
Los animales en el Filo Chordata incluyen los vertebrados y algunos de los no vertebrados más primitivos como los protocordados, lancetas, gusanos de bellota, tunicados y pterobranquios. Los primeros vertebrados que aparecieron en el registro fósil durante la edad cámbrica fueron animales que se parecían a los peces y tenían branquias respiratorias formadas por hendiduras branquiales faríngeas ubicadas en un conjunto de bolsas. El primer propósito del esqueleto y las escamas era proteger al animal, agregar soporte a la notocordia y mantener el cerebro protegido. Más tarde, una verdadera columna vertebral (en lugar de una notocordia) evolucionó en los animales marinos. En todos los vertebrados, se desarrolló un corazón para bombear sangre a través de los capilares para el intercambio de gases y oxígeno. La sangre en la mayoría de los peces va del corazón a las branquias y de allí se traslada al cerebro y otras estructuras corporales importantes.
El Agnatha, o pez sin mandíbula, vivió desde finales del Cámbrico hasta el final del período Devónico. Estos peces estaban cubiertos de armadura ósea, una adaptación que los protegía de otros animales. Las lampreas parasitarias y los peces bruja de aguas profundas descienden de los peces sin mandíbula que nadan y habitan en el fondo. Más tarde, en el Silúrico Medio, un pez con mandíbulas y dientes, conocido como el vertebrado Gnathostomata, evolucionó. La mayoría de los peces descienden de este vertebrado, incluidos todos los tetrápodos. Las mandíbulas estaban adaptadas de los elementos frontales de las branquias y los dientes provenían de escamas muy óseas cerca de la piel de la boca del pez. Una vez que las mandíbulas se desarrollaron en los peces, muchas nuevas estrategias de supervivencia en el ecosistema estuvieron disponibles. Durante este tiempo, las capacidades de natación se mejoraron con el desarrollo de aletas emparejadas.
Este fue un momento de gran diversificación en los océanos. Cuatro grupos de peces se ramificaron: el Placodermi (extinto ahora), el Acanthodii (extinto), el Elasmobranchii y Holocephali (tiburones, rayas y quimeras) y el Actinopterygii (peces óseos más evolucionados). Los Placodermos tenían cantidades extremas de armadura y eran carnívoros altamente prevalentes en los períodos Silúrico y Devónico. Los Acanthodii eran pequeños alimentadores de filtros. Las clases Elasmobranchii, Holocephali y Actinopterygii sobrevivieron, adaptándose a muchas condiciones oceánicas diferentes y ramificándose aún más en una amplia gama de especies. Algunas de las muchas adaptaciones son las siguientes.
La mayoría de los tiburones de la Clase Elasmobranchii tienen que seguir nadando, de lo contrario se hundirán en el fondo del océano. Esta característica ha dado lugar a dos formas distintas de tiburones: las formas pelágicas y bentónicas. Los tiburones pelágicos se mueven constantemente a través del agua y dependen de este movimiento para pasar agua a través de las branquias para la respiración. Las formas bentónicas se encuentran en la parte inferior y toman agua a través de un par de agujeros en la parte superior de su cabeza llamados espiráculos. Los rayos también pueden estar en el fondo del océano y respirar a través de un espiráculo en la parte superior de su cabeza. Los rayos tienen un tipo de cuerpo aplanado que les permite esconderse bajo el barro y desenterrar cangrejos y animales descascarados. Los intestinos y el hígado de los tiburones y las rayas también son más cortos y más grandes que los peces óseos. Los rayos han desarrollado aguijones en los extremos de sus colas como una forma de protección y algunos incluso han desarrollado un tipo de batería que puede proporcionar una fuerte descarga eléctrica. Otro desarrollo importante que ayudó a la supervivencia de las especies de la Clase Elasmobranchii fue la aparición de la línea lateral. La línea lateral es un órgano sensorial en tiburones pelágicos y algunos peces. Esta línea recorre todo el camino desde la cabeza hasta la cola y funciona para triangular distancias para que el tiburón o el pez puedan localizar presas con gran precisión incluso en la oscuridad total.
La clase Actinopterygii consiste en todos los peces óseos. Es importante tener en cuenta que los peces óseos también se conocen como Peces Teleósteos. Los peces óseos incluyen muchos peces familiares como la lubina, la perca, el bacalao, el atún, el fletán, básicamente cualquier pescado con esqueleto óseo. Las características generales de un pez de esta clase incluyen un intestino más largo que los tiburones y las rayas, una sola hendidura branquial a cada lado, una boca en la parte delantera del cuerpo, una aleta de cola de igual tamaño en la parte superior e inferior y fertilización externa de los huevos. Los peces óseos producen miles de huevos, por lo que hay mucha variación genética para que ocurra la selección natural y abundan las adaptaciones en los peces óseos. El pez plano es un buen ejemplo de algunas de las adaptaciones extrañas. El pez plano joven parece ser un pez normal, pero a medida que se desarrolla, un ojo en realidad migra hacia el otro lado del cuerpo para que ambos ojos estén del mismo lado. Después de que el ojo se mueve, el pez se voltea para que parezca que ambos ojos están en el mismo lado, pero en realidad la parte superior es solo un lado del cuerpo. Otro ejemplo es el caballito de mar macho, que ha adaptado una bolsa y, a diferencia de la mayoría de los animales machos, cuida de los jóvenes mientras la hembra nada. Las rémoras han desarrollado un plato en la cabeza para engancharse a otros peces y alimentarse de los alimentos que los peces más grandes dejan atrás. El Mola mola, o pez luna oceánico, no puede nadar muy bien, pesa más de 2,000 libras y se ha dicho que es el tipo más grande de zooplancton. Este pez alcanza una velocidad máxima de 3 millas por hora y flota alrededor de comer medusas. Algunos peces de agua dulce han desarrollado la capacidad de trepar a los árboles, rociar agua a los insectos, respirar aire y permanecer fuera del agua durante largos períodos de tiempo.
Reptiles
Los reptiles surgió como un nuevo grupo de animales terrestres de los anfibios. Los reptiles tuvieron mucho éxito en tierra y rápidamente se convirtieron en el animal dominante durante los siguientes 150 millones de años. Cuando los mamíferos evolucionaron, tomaron la posición dominante dejando a los reptiles arrastrarse de vuelta al océano. Los reptiles que sobrevivieron incluyen serpientes, tortugas y lagartos, muchos de los cuales han cambiado un poco para que puedan vivir con más éxito en ambientes de agua salada. Aunque los cocodrilos también se han adaptado a condiciones más saladas, nunca hicieron un cambio completo y aún prefieren aguas salobres. Los reptiles que abandonaron la tierra por el mar incluyen a las tortugas marinas de la Familia Cheloniidae, la iguana marina de la Familia Iguanidae y las serpientes marinas del Orden Squamata.
Las tortugas no han cambiado demasiado en los últimos 100 millones de años. El caparazón duro característico de las tortugas ha sido de gran ayuda en la protección y la prevención de la desecación. Las tortugas terrestres tienen un problema con su caparazón demasiado pesado, pero cuando las tortugas están en el agua, la flotabilidad del agua eleva el peso del caparazón y permite que la tortuga se mueva con gracia a través del medio. Las tortugas marinas desarrollaron pies más largos que parecían más a remo, lo que les permitió volar a través del agua con gran velocidad y agilidad. Otra adaptación de las tortugas marinas al mar es una bisagra en la parte inferior de la tortuga que les permite tomar mucho más aire y subir por el aire con menos frecuencia.
Mamíferos
Los mamíferos marinos incluyen el Orden Cetáceos( marsopas y ballenas), el Orden Carnívora (animales como focas) y el Orden Sirenia (dugongos, manatíes y vacas marinas). Los mamíferos marinos todavía son de sangre caliente y tienen que mantener la temperatura de sus cuerpos por encima de la del océano. Las adaptaciones que han ayudado a resolver este problema incluyen la reducción de la superficie y el aumento del volumen interno, una capa de grasa debajo de una piel muy gruesa y una reducción en la cantidad de sangre que va a las áreas en contacto con el agua fría. A diferencia de los animales terrestres, los mamíferos marinos también son capaces de sumergirse muy profundamente en el agua sin tener que hacer las curvas porque al sumergirse más profundo exhalan en lugar de inhalar como lo hacemos nosotros. Expulsan el aire de sus pulmones y, por lo tanto, no absorben el exceso de nitrógeno. Otras adaptaciones a la vida marina incluyen: latidos cardíacos más lentos durante las inmersiones, flujo sanguíneo reducido a órganos no vitales, recuento de hemoglobina inusualmente alto en la sangre y un recuento de mioglobina inusualmente alto en los músculos.
Una diferencia fundamental entre cetáceos y peces es la cola. Las colas de los mamíferos son horizontales, lo que permite nadar tanto vertical como horizontalmente. Las colas de la mayoría de los peces son verticales, por lo que el movimiento de natación es de lado a lado. La forma aerodinámica observada tanto en peces marinos como en mamíferos marinos es un ejemplo de convergencia biológica. La cabeza redondeada y la forma cónica del cuerpo permiten que los peces y mamíferos marinos se deslicen suavemente a través del agua, perdiendo poca energía debido a la resistencia. Los animales que no son aerodinámicos, como la raya o el pez globo, han sacrificado la natación eficiente por los beneficios del camuflaje o la armadura corporal.
La mayor parte de la energía generada para nadar en animales marinos proviene de la cola en la parte posterior. La mayoría de los peces moverán su cola de lado a lado para que el agua se empuje hacia atrás y alrededor de un lado y el pez se mueva hacia adelante. Las aletas a los lados de los peces ayudan a contrarrestar la tendencia de la cabeza a balancearse de lado a lado a medida que la cola se mueve. Los peces también tienen aletas en la espalda, los costados y debajo del cuerpo. Peces, ballenas, tortugas e incluso focas tienen extremidades especializadas para nadar.
Animales con conchas
Hace unos 500 millones de años, los animales con conchas duras se hicieron prominentes en el registro fósil en el Filo Mollusca. La evolución de una concha impenetrable fue obviamente un rasgo muy útil para que un animal poseyera, porque ahora los moluscos se encuentran en casi todos los entornos conocidos. Los animales con caparazón duro están protegidos de la depredación y el secado y algunos incluso pueden usar su caparazón para flotar si es necesario, entre otras cosas. Las siete Clases de moluscos son los Polyplacophora (los quitones), Gastropoda (caracoles), Bivalvia (las almejas), Cefalópodos (pulpos y calamares), Scaphopoda (el colmillo de conchas) y Aplacophora (Clases Solenogastres y Caudofoveata – pequeño gusano-como shell-menos moluscos). Hay al menos 30.000 especies de gasterópodos y es la clase taxonómica más grande.
Los quitones son los animales más primitivos del Filo Mollusca. Cada cáscara de quitón está hecha para que encaje y se doble. Los quitones viven solo en ambientes marinos y también son reconocibles por las ocho placas que se superponen en su espalda. Las branquias se encuentran de forma segura debajo de la concha a cada lado de su pie. Las adaptaciones que se observan en los quitones permiten que estos organismos sobrevivan a las olas fuertes, por lo que a menudo se encuentran en piscinas de marea.
Los organismos de la Clase Gastropoda son más comúnmente conocidos como caracoles, lapas, abalones, caracoles y caracoles. Otros gasterópodos quizás menos familiares incluyen los nudibranquios o babosas de mar, y algunos pterópodos y heterópodos. Los gasterópodos generalmente se pueden identificar por una concha que gira en espiral hacia la derecha, aunque algunos, como los nudibranquios, no tienen una concha y en otros, la concha se tuerce hacia la izquierda. Para encajar en esta concha, muchos gasterópodos tienen órganos de tamaño reducido. Aunque algunos gasterópodos han perdido su caparazón a lo largo de la evolución, la mayoría todavía lo tienen y se benefician de la protección. Muchos gasterópodos, como lapas y abulones, se retiran a su caparazón cuando se les perturba y cierran la abertura con una placa especial llamada opérculo. Hay muchos tipos diferentes de conchas y la mayor parte de la variedad es el resultado directo de la adaptación al medio ambiente. Por ejemplo, en aguas turbulentas, la mayoría de los animales tienen caparazones planos para reducir la resistencia al agua. Los animales que necesitan arrastrarse a las rocas para esconderse también tienen conchas planas para encajar en grietas más pequeñas. La mayoría de los gasterópodos avanzan con la ayuda de un pie que es muy similar al de un caracol terrestre.
Los cefalópodos, como los pulpos y los calamares, son temidos por muchos, sin embargo, en realidad son criaturas bastante suaves, delicadas e «inteligentes». Los calamares y pulpos son los moluscos más avanzados. Tienen una vista altamente desarrollada, la capacidad de nadar rápidamente y la increíble capacidad de cambiar de color rápidamente usando sus cromatóforos. El pulpo hembra tiene excelentes habilidades de crianza y mantiene sus huevos seguros y limpios hasta que eclosionan. La mayoría de los cefalópodos tienen cuerpos blandos sin caparazón y pueden caminar en el fondo del océano o nadar con un sifón que arroja agua en un chorro potente. Se han recuperado algunos segmentos de calamares gigantes, lo que indica que el animal entero puede pesar hasta 900 kg y tener 18 metros de largo. Algunos científicos creen que puede haber calamar con longitudes superiores a 30 metros. Otra adaptación interesante en los cefalópodos es el desarrollo de una sustancia con tinta utilizada para bloquear los sentidos de la vista y el olfato en los depredadores.
¿Por qué muchos moluscos han perdido o reducido sus conchas?
James W. Valentine, Keith S. Thomson, «Animal evolution», en AccessScience @ McGraw-Hill, http://www.accessscience.com, DOI 10.1036 / 1097-8542. 035500
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