Biología para Mayores II

Características de los anfibios

Como tetrápodos, la mayoría de los anfibios se caracterizan por cuatro extremidades bien desarrolladas. En algunas especies de salamandras, los miembros traseros están reducidos o ausentes, pero todos los cecilios están (secundariamente) sin extremidades. Una característica importante de los anfibios existentes es una piel húmeda y permeable que se logra a través de las glándulas mucosas. La mayor parte del agua se absorbe a través de la piel en lugar de beberla. La piel es también una de las tres superficies respiratorias utilizadas por los anfibios. Los otros dos son los pulmones y la cavidad bucal. El aire se introduce primero en la boca a través de las fosas nasales, y luego se empuja mediante presión positiva hacia los pulmones elevando la garganta y cerrando las fosas nasales.

Todos los anfibios adultos existentes son carnívoros, y algunos anfibios terrestres tienen una lengua pegajosa utilizada para capturar presas. Los anfibios también tienen múltiples dientes pequeños en el borde de las mandíbulas. En salamandras y cecilias, los dientes están presentes en ambas mandíbulas, a veces en múltiples filas. En las ranas y sapos, los dientes se ven solo en la mandíbula superior. Se pueden encontrar dientes adicionales, llamados dientes de vómito, en el paladar. Los dientes de anfibio son pedicelados, lo que significa que la raíz y la corona están calcificadas, separadas por una zona de tejido no calcificado.

Los anfibios tienen ojos que forman imágenes y visión de color. Las orejas se desarrollan mejor en ranas y sapos, que vocalizan para comunicarse. Las ranas usan regiones separadas del oído interno para detectar sonidos más altos y más bajos: la papila amphibiorum, que es sensible a frecuencias inferiores a 10.000 hertz y exclusiva de los anfibios, y la papila basilaris, que es sensible a frecuencias más altas, incluidas las llamadas de apareamiento, transmitidas desde el tímpano a través del hueso del estribo. Los anfibios también tienen un hueso adicional en el oído, el opérculo, que transmite vibraciones de baja frecuencia desde las extremidades anteriores y los hombros al oído interno, y se puede usar para la detección de señales sísmicas.

Evolución de anfibios

El registro fósil proporciona evidencia de los primeros tetrápodos: especies de anfibios ahora extintas que datan de hace casi 400 millones de años. La evolución de los tetrápodos de peces de agua dulce con aletas lobuladas (similares a los celacantos y los peces pulmonados) representó un cambio significativo en el plan corporal de uno adecuado para organismos que respiraban y nadaban en el agua, a organismos que respiraban aire y se movían a la tierra; estos cambios ocurrieron durante un lapso de 50 millones de años durante el período Devónico.

Figura 1. El reciente descubrimiento fósil de Tiktaalik roseae sugiere evidencia de un animal de peces intermedios a aletados y tetrápodos con patas. (crédito: Zina Deretsky, Fundación Nacional de Ciencias)

Los tetrápodos acuáticos del período Devónico incluyen Ichthyostega y Acanthostega. Ambos eran acuáticos, y pueden haber tenido branquias y pulmones. También tenían cuatro extremidades, con la estructura esquelética de las extremidades que se encuentran en los tetrápodos actuales, incluidos los anfibios. Sin embargo, las extremidades no podía ser tirado debajo del cuerpo, y no habrían apoyado sus cuerpos bien fuera del agua. Probablemente vivían en ambientes de agua dulce poco profundos, y pueden haber tomado breves excursiones terrestres, al igual que el bagre «caminando» lo hace hoy en Florida. En Ichthyostega, los miembros delanteros estaban más desarrollados que los miembros traseros, por lo que podría haberse arrastrado cuando se aventuró a tierra. ¿Qué precedió a Acanthostega e Ichthyostega?

En 2006, los investigadores publicaron noticias de su descubrimiento de un fósil de un «pez parecido a un tetrápodo», Tiktaalik roseae, que parece ser una «forma intermedia» morfológicamente entre los peces sarcopterigios con aletas en forma de patas y los primeros tetrápodos con extremidades verdaderas (Figura 1). Tiktaalik probablemente vivió en un entorno de aguas poco profundas hace unos 375 millones de años. Tiktaalik también tenía branquias y pulmones, pero la pérdida de algunos elementos branquiales le dio un cuello, que habría permitido que su cabeza se moviera hacia los lados para alimentarse. Los ojos estaban en la parte superior de la cabeza. Tenía aletas, pero la unión de los huesos de la aleta al hombro sugería que podrían soportar peso. Tiktaalik precedió a Acanthostega e Ichthyostega, con sus cuatro extremidades, por unos 10 millones de años y se considera un verdadero clado intermedio entre peces y anfibios.

Los primeros tetrápodos que se trasladaron a tierra tenían acceso a nuevas fuentes de nutrientes y relativamente pocos depredadores. Esto llevó a la distribución generalizada de tetrápodos durante el período Carbonífero temprano, un período a veces llamado la «edad de los anfibios».»

La Era Paleozoica y la Evolución de los Vertebrados

Cuando los vertebrados surgieron durante la Era Paleozoica (542 a 251 millones de años), el clima y la geografía de la Tierra eran muy diferentes. La distribución de masas de tierra en la Tierra también era muy diferente de la de hoy. Cerca del ecuador había dos grandes supercontinentes, Laurentia y Gondwana, que incluían la mayoría de los continentes actuales, pero en una configuración radicalmente diferente (Figura 2). En este momento, los niveles del mar eran muy altos, probablemente a un nivel que no se ha alcanzado desde entonces. A medida que avanzaba el Paleozoico, las glaciaciones crearon un clima global frío, pero las condiciones se calentaron cerca del final de la primera mitad del Paleozoico. Durante la segunda mitad del Paleozoico, las masas de tierra comenzaron a moverse juntas, con la formación inicial de un gran bloque norte llamado Laurasia, que contenía partes de lo que ahora es América del Norte, junto con Groenlandia, partes de Europa y Siberia. Finalmente, se formó un único supercontinente, llamado Pangea, comenzando en el último tercio del Paleozoico. Las glaciaciones comenzaron a afectar el clima de Pangea y la distribución de la vida de los vertebrados.

Figura 2. Continentes paleozoicos. Durante la Era Paleozoica, hace unos 550 millones de años, se formó el continente Gondwana. Tanto Gondwana como el continente Laurentia se encontraban cerca del ecuador.

Durante el Paleozoico temprano, la cantidad de dióxido de carbono en la atmósfera era mucho mayor de lo que es hoy en día. Esto puede haber comenzado a cambiar más tarde, a medida que las plantas terrestres se volvieron más comunes. A medida que las raíces de las plantas terrestres comenzaron a infiltrarse en la roca y el suelo comenzó a formarse, el dióxido de carbono se extrajo de la atmósfera y quedó atrapado en la roca. Esto redujo los niveles de dióxido de carbono y aumentó los niveles de oxígeno en la atmósfera, de modo que a finales del Paleozoico, las condiciones atmosféricas eran similares a las de hoy.

A medida que las plantas se hicieron más comunes a través de la segunda mitad del Paleozoico, los microclimas comenzaron a emerger y los ecosistemas comenzaron a cambiar. A medida que las plantas y los ecosistemas continuaron creciendo y se volvieron más complejos, los vertebrados se trasladaron del agua a la tierra. La presencia de vegetación costera puede haber contribuido al movimiento de vertebrados hacia la tierra. Una hipótesis sugiere que las aletas de los vertebrados acuáticos se utilizaron para maniobrar a través de esta vegetación, proporcionando un precursor para el movimiento de las aletas en tierra y el desarrollo de las extremidades. El Paleozoico tardío fue una época de diversificación de los vertebrados, ya que los amnióticos surgieron y se convirtieron en dos líneas diferentes que dieron lugar, por un lado, a los mamíferos y, por otro, a los reptiles y las aves. Muchos vertebrados marinos se extinguieron cerca del final del período Devónico, que terminó hace unos 360 millones de años, y los vertebrados marinos y terrestres fueron diezmados por una extinción masiva en el período Pérmico temprano hace unos 250 millones de años.

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