Tema 38A. El paso a tierra de los Vertebrados
GUIÓN
INTRODUCCIÓN
- Del agua a la tierra
EL PASO DEL MEDIO ACUÁTICO AL TERRESTRE
- ¿Cuáles fueron los primeros vertebrados?
- ¿Cuáles fueron los primeros en abandonar el agua?
- ¿Cuáles fueron los primeros vertebrados adaptados a la vida terrestre?
EVOLUCIÓN DE LOS PRIMEROS VERTEBRADOS TERRESTRES
- Invasión del medio terrestre
ANFIBIOS MODERNOS
-Característiccas generales
CURIOSIDADES
INTRODUCCIÓN: Del agua a la Tierra
Hace millones de años todos nuestros antepasados lejanos vivían en el agua, pero hubo un momento crucial en el que se produjo un repentino cambio y dejaron su hábitat primitivo para ocupar el medio terrestre.
El primer paso importante en la evolución animal fue la aparición de la columna vertebral, pasando de animales invertebrados a vertebrados. Los primeros vertebrados fueron los peces, el desarrollo de esta estructura permitió a éstos una mayor movilidad, y por lo tanto una mayor supervivencia, ya que podían escapar más rápidamente de sus depredadores.
Poco a poco el esqueleto de los peces se fue adaptando a las condiciones de aquella época.
Tras largos cambios evolutivos, a estos animales se les desarrollaron las extremidades, apareciendo entonces en la Tierra los tetrápodos. Recientes descubrimientos indican que existieron peces con extremidades que vivían en el agua, es decir, que los peces no desarrollaron las extremidades para adaptarse al medio terrestre como se pensó en un principio, sino que desarrollaron esta especie de “patas” para adaptarse más al medio acuático y para poder escapar con más agilidad de sus depredadores. El fósil más antiguo de estos vertebrados de miembros con dedos (manos) se denominó Ichthyostega.
Este animal era un pez con manos palmeadas, lo que indicaba que era un ser acuático. No se sabe con exactitud si éste podía salir del agua, pero lo que sí se ha podido demostrar con este hallazgo es que los tetrápodos no necesitaron desarrollar estos miembros cuando se establecieron en tierra firme, ya poseían extremidades que les permitieron vivir fuera del agua.
Como ya hemos dicho anteriormente, el desarrollo de extremidades no fue precisamente para la adaptación de los peces al medio terrestre, esta adaptación fue un hecho secundario; pero hemos de decir que gracias a este cambio tan importante existe ahora la vida en el medio terrestre.Además de la aparición de las extremidades en los animales vertebrados, se dieron muchos otros cambios de gran importancia, como pueden ser cambios en la respiración, en la piel, etc. Todos estos cambios estaban encaminados a una mejor adaptación al medio terrestre (más adelante los veremos en profundidad).
Con esta última aclaración comenzamos a explicar en mayor profundidad el paso de los vertebrados a la tierra.
EL PASO DEL MEDIO ACUÁTICO AL TERRESTRE
¿CUÁLES FUERON LOS PRIMEROS VERTEBRADOS?
La aparición de los primeros vertebrados se produjo hace 500 millones de años en el agua, el “líquido de la vida”. Los primeros en aparecer fueron los “peces”, entrecomillados puesto que lógicamente tienen poco en común con lo que conocemos en la actualidad como pez.
Este “pez” pertenece a la clase Amphibia surge en el Devónico, el cual trataremos con más detalle en el siguiente punto, esta clase aparece a partir de los crosopterigios, un grupo de peces perteneciente al Orden Osteolepiformes. Estos peces podían respirar fuera del agua debido que presentan pulmones. Presentaban un esqueleto preparado para poder resistir la gravedad del medio terrestre y sus aletas presentaban una disposición de los huesos similar al resto de vertebrados terrestres. El Carbonífero es el período donde más diversidad y abundancia tenían los anfibios.
Hablaremos de cómo son los anfibios en la actualidad en el apartado: “Anfibios modernos”.
¿CUÁLES FUERON LOS PRIMEROS EN ABANDONAR EL AGUA?
Los primeros vertebrados que abandonaron el agua fueron los anfibios hace aproximadamente 350 millones de años después de la aparición de los primeros peces y fue posible gracias a que un grupo de peces empezó a adquirir la capacidad de moverse por tierra firme. El primer anfibio que se conoce se llamaba Ichthyostega. Era un animal con mucho parecido a una salamandra actual, aunque también recordaba mucho a un reptil, exactamente se parecía físicamente a una especie de cocodrilo.
El inicio de la adaptación de la vida terrestre pudo deberse a la necesidad de invadir ciertos nichos terrestres vacantes ante el incremento de la competencia entre las especies acuáticas. Pudo deberse también por los períodos de sequías característicos del Devónico que provocaban la muerte de muchas especies por lo que se “mudaron” para sobrevivir en pozos medio desecados. Otra opción es que estos peces-anfibios vivían en áreas pantanosas, cálidas y eutróficas.
Los primeros anfibios desarrollaron una capa aislante que les impermeabilizaba la piel mediante la queratinización del tegumento, es decir las células epidérmicas externas se recubre de la proteína queratina, lo que hace que se cree una barrera impermeable que es una de las claves del éxito alcanzado por los vertebrados en la conquista del medio terrestre.
Esta queratinización es parcial, lo que le permite a los anfibios una conquista parcial del medio
terrestre ya que inadaptaciones como la escasa impermeabilización de la piel o las características
de sus huevos van a condicionar buen aparte de su existencia.
A esta queratinización parcial se le unen muchas otras características explicadas más adelante, pero una de ellas es que
la eliminación de los residuos provenientes del metabolismo como por ejemplo el amoniaco, o las sustancias muy
tóxicas a bajas concentraciones. Los vertebrados acuáticos pueden eliminar rápidamente ese amoniaco porque es muy
soluble en el agua. Pero al contrario que los vertebrados acuáticos, los vertebrados terrestres eso le suponen un
problema que tienen que eliminar. Los anfibios adultos lo que realizan es una transformación, transforman el
amoniaco en urea que es menos tóxica y requiere menos cantidad de agua para su excreción.
Los elementos óseos de las aletas pareadas los peces con aletas lobuladas se asemejan a los apéndices de los anfibios
¿CUÁLES FUERON LOS PRIMEROS VERTEBRADOS ADAPTADOS A LA VIDA TERRESTRE?
Los primeros vertebrados adaptados a la vida terrestre fueron los reptiles, que aparecieron hace más de 300 millones de años.
Los reptiles surgieron como evolución de los anfibios, al igual que éstos, ponían huevos, pero su avance se encontraba en que éstos contaban con un recubrimiento impermeable, lo que permitía contener en su interior una solución acuosa donde el embrión se desarrollase, a la vez que podía contener una mayor cantidad de reserva de comida, haciendo así que la cría saliese del huevo perfectamente formado, lo que suponía así, una mayor probabilidad de supervivencia.
Sin embargo contaban con un inconveniente, su sangre era fría, es decir, necesitaban absorber la energía del sol para calentarse y así poder mantenerse activos, con lo que no podían colonizar zonas frías y largos periodos de sombría podía suponer su extinción.
Como dato curioso podemos enunciar que la rápida colonización de la Tierra por parte de los mamíferos, que se debió a un hecho de la causalidad, la extinción del 85% de las demás especies por la caída de un meteorito en el Yucatán (Méjico) y a la supervivencia de los artrópodos.
EVOLUCIÓN DE LOS PRIMEROS VETEBRADOS TERRESTRES
El acontecimiento más llamativo de la evolución animal es quizás el avance del agua hasta la tierra, pues supone la invasión de un medio físicamente muy peligroso para la supervivencia. La vida se originó en las aguas y los animales están compuestos principalmente de este mismo compuesto, además las actividades celulares se realizan en agua también.
Aunque la invasión del medio terrestre supuso la modificación de casi todos los sistemas corporales de los vertebrados, las semejanzas estructurales y funcionales entre animales acuáticos y terrestres eran muy pronunciadas.
A parte de la diferencia más que evidente en el contenido de agua entre los medios acuáticos y terrestres, este nuevo hábitat que se presentaba acarreaba muchos problemas que solucionar:
Para que los vertebrados acuáticos pudieran pasar al medio terrestre debían desarrollar otro sistema de respiración que no fueran las branquias, pero este fue el problema menos complejo que tuvieron que solucionar. Las branquias eran inadecuadas porque necesitaban de un medio líquido para poder realizar su función correctamente, ya que en el aire los filamentos que las formas se pegaban unos a otros y se secaban rápidamente. Para solucionar estos problemas, los vertebrados desarrollaron una especie de pulmones, que eran unas evaginaciones de la faringe; además desarrollaron la circulación doble, aumentando así la vascularización de los “pulmones” evitando que estos se secaran, ya que estos estaban continuamente provistos (“regados”) de sangre. Esta circulación doble está compuesta de una circulación sistémica y una pulmonar.
Otro de los problemas a solucionar era el hecho de que en el agua el cuerpo apenas pesa y el animal no necesita adaptaciones especiales para conservar su forma, moverse, soportar peso o mantener órganos en su sitio, sin embargo, en el aire todo era muy diferente por lo que éstos tuvieron que desarrollar músculos en la región ventral para prevenir su ruptura debido al peso de los órganos internos, también desarrollaron las costillas para ello; para mantener su espalda su columna vertebral se hizo más resistente. Además tuvieron que desarrollar también algunos nuevos huesos y articulaciones para poder moverse mejor; los pulmonados del Devónico se movían arrastrándose por los fondos cenagosos, simulando la acción de remar ya que no poseían articulaciones en hombro y codo.
Los vertebrados que se adentraban en el mundo terrestre necesitaban de un mecanismo para minimizar la pérdida de agua, ya que el aire seco de la tierra provocaba la deshidratación de los frágiles tejidos de los peces, debido a la difusión de agua que se produce desde el cuerpo hacia el ambiente. Hasta la queratinización de la piel de los reptiles ese problema seguía sin resolverse; los anfibios no tienen ningún mecanismo para evitar la pérdida de agua, por eso necesitan tener su piel constantemente húmeda, por lo que dependen mucho aún del medio acuático.
Para una mejor adaptación en el medio terrestre los vertebrados acuáticos debían dejar de depender del agua para su reproducción. Los primeros tetrápodos debían poner sus huevos en el agua para el correcto desarrollo de los individuos; éste es aún el caso de los anfibios, que ponen sus huevos en el agua , de éstos salen los renacuajos que más tarden se metamorfosearán en formas adultas terrestres. Hasta que los huevos no desarrollaron una cubierta resistente, resultaba inviable dejarlos en tierra firme.
Los primeros animales que salieron del agua debían adaptarse a estas condiciones tan poco propicias. Tras millones de años de evolución consiguieron por fin abrirse camino en el mundo terrestre.
Comparados con los peces, los anfibios presentan una mayor osificación y una pérdida y fusión de elementos, como por ejemplo, el cráneo de las salamandras que tiene menos huesos que el cráneo de un pez. O como por ejemplo los cráneos de las cecilias y anuros que tienen menos huesos que las salamandras.
Los anfibios son ectotérmicos lo que quiere decir que tienen una temperatura del cuerpo variable que se adquiere del calor del ambiente. La evaporación del agua por la piel o los cambios en su localización evitan la desecación.
Presentan un esqueleto mayormente óseo, con un número variable de vértebras, algunos presentan costillas y algunos las tienen fusionadas a las vértebras. La columna vertebral le permite el sostén de la cabeza y de las vísceras.
Las formas del cuerpo de los anfibios modernos varían mucho. Presentan generalmente un tronco alargado con una cabeza y un cuello y presentan un rabo.
Algunos puedes presentar un tronco compacto y deprimido el cual no presenta cuello, poniéndose así de manifiesto la gran diversidad mencionada.
Usualmente en los tetrápodos encontramos algunos sin patas, otros con patas delanteras y unas más pequeñas traseras y algunos que tienen todas las patas pequeñas. Algunos no presentan ni uñas ni garras. Aunque generalmente las patas delanteras tienen cuatro dígitos o cinco o incluso menos.
CURIOSIDADES
Las aves derivaron de los dinosaurios. El archaeopteryx, por sus características el animal candidato a establecer la transición entre dinosaurios y aves. Medía tan solo 35 cm como una paloma. Presentaba rasgos al de un dinosaurio terópodo: una larga cola ósea, presencia de garras en los dedos y de dientes en las mandíbulas. No se sabe con certeza si podía batir las alas con fuerza y realizar un vuelo completo o sólo un planeo. Se desconoce el color de sus plumas. El ala es, en esencia, muy similar a la de un pájaro moderno, ya que sus plumas eran altamente asimétricas, y las de su cola eran muy gruesas. Muy probablemente se alimentaban de insectos y animales pequeños.
Los mamíferos derivaron de los reptiles hace unos 230 millones de años, de una forma gradual e insensible, a partir del grupo de los terodontos. Los primeros tuvieron una talla pequeña, pero se vieron favorecidos con la decadencia y desaparición de los grandes reptiles y aumentaron lentamente en número y tamaño. En el eoceno comenzaron a aparecer los grupos modernos y en el oligoceno surgió una gran variedad de especies con predominio de los ungulados. Los mamíferos alcanzaron el punto culminante de su desarrollo con los elefantes y los grandes carnívoros del mioceno. A partir de este periodo disminuyeron en variedad y talla. Con el transcurso del tiempo han experimentado una considerable transformación ante la necesidad de adaptarse a una gran variedad de medios.
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