Joaquín Aldabe

Asistente PDU " Aportes a la gestión territorial y producción responsable en la Región Este: Biodiversidad, Ambiente y Sociedad " Centro Universitario Regional del Este - CURE. Sede Rocha Universidad de la República Oriental del Uruguay

2. Morfología animal

Joaquín Aldabe

Asistente PDU " Aportes a la gestión territorial y producción responsable en la Región Este: Biodiversidad, Ambiente y Sociedad " Centro Universitario Regional del Este - CURE. Sede Rocha Universidad de la República Oriental del Uruguay

Estructura de la presentación 1 2 3 4 5

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Grados o niveles de organización. Aspectos generales de la embriología animal. Planes estructurales. Cavidades corporales. Simetría corporal, tipos, ejes, planos. Metamerismo. Soporte y movimiento:sistemas esqueléticos y musculares. Eco-morfología

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Niveles de organización jerárquica ● Los metazoos presentan gran complejidad estructural al combinar las células en ● ● ● ●

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unidades mayores. Los metazoos más simples muestran el grado de organización celular en el que las células tienen división de funciones pero no se asocian para llevar a cabo cometidos colectivos. En el grado tisular las células se agrupan y realizan sus funciones comunes como un conjunto altamente coordinado. En animales con mayor organización los tejidos se disponen en unidades funcionales mayores: órganos. Distintos órganos actúan juntos como sistema: esquelético, muscular, tegumentario, digestivo, respiratorio, circulatorio, excretor, nervioso, endocrino, inmunitario y reproductor.

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Sucesos claves en el desarrollo animal

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Desarrollo embrionario • El desarrollo embrionario sucede cuando se forma el embrión y se desarrolla. • Se inicia con la fertilización del huevo, que en este momento se denominará cigoto. El cigoto pasa inmediatamente por divisiones. • El nombre científico de este proceso es embriogénesis.

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Algunos eventos importantes... Formación de un tubo digestivo completo ● Cuando el gastrocele se extiende hasta contactar con la pared ectodérmica de la gástrula, da un tubo endodérmico, queda con dos aberturas el blastoporo y otra sin nombre.

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Formación del mesodermo – tercera hoja embrionaria ● Organismos con dos hojas embrionarias: diploblásticos o diblásticos (cnidarios y ctenóforos). ● Mesodermo se forma entre el ecto y el endodermo a partir de células del endodermo (en pocos grupos parte de la capa procede del ectodermo y se le llama ecto-mesodermo).

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Formación del celoma ● Celoma: cavidad corporal limitada por mesodermo y queda en el interior del blastocele. ● Cuando se completa la formación del celoma el cuerpo tiene tres hojas embrionarias (ecto, meso y endodermo) y dos cavidades (tubo digestivo y cavidad celomática llena de líquido)

● Funciones: ● mayor eficiencia fisiológica en el cuerpo. Líquido celómico actúa como buen sistema de transporte de nutrientes desde el tubo digestivo al resto del cuerpo. ● A consecuencia, posibilidad de mayor tamaño corporal ● Espacio para el ordenamiento e independencia funcional de los órganos internos ● Independencia del ambiente ● Esqueleto hidrostático

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Secuencia generalizada del desarrollo que muestra la formación de las tres hojas embrionarias y dos cavidades corporales que se mantienen en el adulto. 2

Animales triblásticos: protostomados y deuterostomados ● Protostomados o protóstomos (moluscos, anélidos). Proto: primero/antes; stoma: boca ● Deuterostomados o deuteróstomos (equinodermos, cordados). Deutero: segundo; stoma: boca

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● Se distinguen por cuatro caracteres:

Tendencias muy modificadas en algunos grupos (ej. vertebrados)

Organogénesis • Inicia la formación de estructuras especializadas. • Neuronas, células de epidermis, células musculares, etc. • Se organizan en tejidos →órganos → sistemas. Formación de los tejidos y órganos a partir de: ✓ Ectodermo: Epidermis, pelos, plumas, tejido nervioso y receptores de órganos sensoriales. ✓ Endodermo: Epitelio tubo digestivo y respiratorio y glándulas digestivas. ✓ Mesodermo: Dermis, aparato circulatorio y excretor, gónadas, tejido esquelético y muscular.

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Simetría animal ● Trata del equilibrio de las proporciones, o correspondencia en tamaño y forma de las partes (o estructuras) situadas en lados opuestos de un plano (plano de simetría). ● Simetría esférica: cualquier plano que pase por el centro divide al cuerpo en mitades equivalentes. ● Se encuentra en ciertos protozoos y es muy rara en animales. ● Es una forma adaptada a la flotación y a desplazarse por rodamiento. 31

Simetría animal ● Simetría radial: formas pueden ser divididas en mitades

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semejantes por dos o más planos que contengan a su eje longitudinal. Formas tubulares, de vasija o cuenco. Aparece en esponjas, cnidarios, equinodermos. Los animales con simetría radial son sésiles, flotadores pasivos o nadadores débiles. Interactúan con su entorno en todas direcciones. Cnidarios y ctenóforos se denominan radiados, simetría radial en estado adulto.

Simetría pentámera: simetría radial basada en 5 o múltiplos de él. Equinodermos.

Simetría animal ● Simetría bilateral: solamente un plano sagital puede dividir al animal en mitades izquierda y derecha. ● Estos animales están mejor adaptados para moverse en una dirección determinada. ● Forman un grupo monofilético de filos denominados bilateria. ● Esta simetría está ligada a la cefalización (cabeza). 31

Regiones en el cuerpo de los animales bilaterales ● Anterior: extremo cefálico o cabeza. ● Posterior: cola ● Dorsal: lomo ● Ventral: vientre ● Medial: línea media longitudinal del cuerpo. ● Lateral: los lados. ● Distal: alejado del centro del cuerpo ● Proximal: más cerca del cuerpo. ● Plano frontal: divide en 2 mitades: dorsal y ventral (ángulo recto con sagital). ● Plano sagital: divide en mitades izquierda y derecha (ángulo recto con frontal). ● Plano transversal: mitades anterior y posterior (perpendicular a frontal y sagital). 31

Metamerismo ● Repetición seriada de unidades corporales a lo largo del eje longitudinal del organismo. Cada unidad se denomina metámero. ● La metamerización permite mayor movilidad y complejidad corporal, así como estructura y función más compleja. ● La potencialidad de la metamerización se expresa claramente en los artrópodos. (no confundir con tagmosis; más en práctico)

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● En anélidos la metamería se presenta de forma clara y la disposición segmentada afecta estructuras tanto internas como externas de varios sistemas:músculos, nervios, vasos sanguíneos y aparato locomotor. Otros órganos como los sexuales pueden repetirse en algunos segmentos.

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El tegumento de los animales ● Es la cobertura externa del cuerpo que incluye la piel y las estructuras derivadas o asociadas a ella como pelos, cerdas, escamas, plumas y cuernos. ● Es flexible y resistente. ● Funciones: protección contra la abrasión y la perforación barrera contra invasiones bacterianas protección contra la radiación ultravioleta regulación de la temperatura sensorial (proporcionan información del ambiente) excreción respiración coloración y camuflaje 1 4

Sistemas esqueléticos ● El esqueleto es un soporte que proporciona rigidez al

cuerpo, superficie para inserción de los músculos y protección a los órganos viscerales.

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Esqueletos hidrostáticos No todos los esqueletos son rígidos. Algunos invertebrados utilizan sus fluidos corporales como un esqueleto hidrostático interno. La lombriz de tierra utiliza los músculos de la pared del cuerpo que al contraerse contra el líquido celomático le permite hacer sus movimientos. La trompa de los elefantes, la lengua de los mamíferos y de los reptiles y los brazos y tentáculos de los cefalópodos son ejemplos de músculos hidrostáticos. Éstos están constituidos por tejidos incompresibles.

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Esqueletos rígidos ● Se diferencian de los anteriores por estar formados por elementos duros, generalmente articulados, en los que se insertan los músculos. Estos músculos generalmente son series antagónicas, flexores y extensores, permitiendo los movimientos en más de una dirección.

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Tipos de esqueletos rígidos ● Exoesqueletos (en los invertebrados es principalmente protector). En artrópodos, exoesqueleto resistente con apéndices articulados que le sirve de inserción a los músculos. Epidermis secreta cutícula compleja dividida en dos capas: procutícula (interna) formada por proteínas y quitina; y epicutícula (externa) que es una barrera protectora del tegumento. La cutícula puede endurecerse por dos procesos: calcificación (como en los cangrejos y langostas) o la esclerotización (como en los insectos). ● Endoesqueletos (vertebrados y equinodermos). En los vertebrados se forma en el interior del cuerpo y está formado por huesos y cartílagos. En equinodermos esqueleto calcáreo.

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Tipos de movimiento ● Ciliar y flagelar: ● cilios son prolongaciones diminutas y móviles (como pelos) que

están en la superficie de las células de muchos animales. Tienen funciones tanto para mover pequeños organismos en un medio acuático como para mover fluidos y materiales sobre las superficies de los epitelios en animales de mayor tamaño. ● flagelo es una estructura con aspecto de látigo, mucho más largo que un cilio y generalmente aislado o en pequeña cantidad en el extremo de una célula, por ejemplo, en los espermatozoides de los animales.

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Tipos de movimiento Movimiento muscular: está dado por células especializadas denominadas fibras.

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¿Qué nos dice la forma de un organismo acerca del lugar donde vive? Los estudios ecomorfológicos predicen que hay una correlación entre el diseño (fenotipo o morfología) y la ecología de los organismos Muchas de las características morfológicas de los animales son consideradas adaptaciones al hábitat que ellos utilizan (Zeffer et al 2003)

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La ecomorfología hace referencia a la relación entre la morfología de los organismos y el rol ecológico, o modo de vida, que estos experimentan.

La Ecomorfología se estudia en el contexto de la evolución de los animales. Cómo la selección natural modela la forma, favoreciendo aquellas estructuras morfológicas mejor adaptadas.

Una adaptación biológica es un proceso fisiológico o rasgo morfológico o del comportamiento de un organismo que ha evolucionado durante un periodo mediante la selección natural de tal manera que incrementa sus expectativas a largo plazo para reproducirse con éxito. 5

Tomado de Lessa (2007)

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También el término adaptación se usa para describir los cambios compensatorios que ocurren a corto plazo en respuesta a disturbios ambientales. Estos cambios son el resultado de la plasticidad fenotípica. Sin embargo, esto no es adaptación y el término aclimatización es más apropiado. Plasticidad fenotípica: cambio en las características de un organismo en respuesta a una señal ambiental. Implica la propiedad de un genotipo de producir más de un fenotipo cuando el organismo se halla en diferentes condiciones ambientales

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Ecomorfología en la locomoción animal Funciónes: - alimentación - huida de depredadores - reproducción (búsqueda de pareja/puesta de huevos) - Dispersión (azarosa/migración 5

Tipos: - carrera - vuelo - deslizamiento - nado - reptación

Adaptaciones morfológicas a la carrera

- Tienden a apoyar solo sus dedos (ej. caballos, camellos, cebras y ciervos). Se los denomina digitígrados, opuesto a plantígrados - Para maximizar la velocidad, las velocidades más altas se consiguen mediante el aumento de la longitud y de la frecuencia de los pasos. Patas más largas y musculatura próxima al cuerpo. - Reducción de la masa corporal de las extremidades 5

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tomada de Nina Schaler web

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Adaptaciones morfológicas a trepar - cola y dedos anteriores desarrollados - raquis rígido - fusión de dedos - uñas fuertemente curvadas

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¿Qué esperaríamos desde el punto de vista morfológico?

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Adaptaciones morfológicas al vuelo -

miembros anteriores modificados en alas musculatura pectoral desarrollada huesos fusionados estructuras que minimizan el peso corporal (ej. en las aves pico carente de dientes) - en murciélagos: membranas intedigitales y otras (patagios)

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Adaptaciones morfológicas al nado - Cuerpo fusiforme. Cuerpo hidrodinámico - Presencia de aletas - Patas con membranas interdigitales para propulsión (aves nadadoras y buceadoras)

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Adaptaciones morfológicas para reptar y enterrarse - carencia o reducción de extremidades (miembros anteriores y posteriores) - cuerpo elongado (relación longitud/ancho aumenta), aumentando el número de vértebras - en morfos que se entierran tienen ojos reducidos, carecen de orificios auditivos externos, y cráneo bien osificado para hacer túneles.

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Ctenomys sp (tucutucu)

Emerita sp. tatucito

Adaptaciones morfológicas vinculadas a la alimentación en aves - existen un amplio espectro de especializaciones morfológicas para aprovechar recursos alimenticios específicos en los animales - las variaciones también pueden ocurrir dentro de una clase, como es el caso de las aves 5

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Las radiaciones adaptativas frecuentemente resultan en diversificación de formas, en particular en aquellas estructuras vinculadas a la alimentación

Una radiación adaptativa puede ser entendida como un grupo de organismos que divergieron rápidamente para explotar oportunidades novedosas (adquisición de novedades morfológicas y/o colonización de ambientes)

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13 especies

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Similitud morfológica como resultado de resolver desafíos ecológicos similares El proceso por el cual organismos no relacionados, o distantemente relacionados, adquieren similitudes morfológicas se denomina Convergencia Evolutiva. Los organismos que habitan ecosistemas similares, tienen que enfrentar similares desafíos ecológicos. Muchas veces los resuelven de similar manera 5

Mimetismo Muchos ofidios no son nocivos y se mimetizan con ofidios ponzoñosos. En América Central ofidios que son inofensivos se parecen tanto a los modelos que hasta algunos expertos han fallecido por haberse confundido y sufrido ataques de la especie ponzoñosa

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Otro ejemplo de convergencia evolutiva: forma y coloración de peces y cetáceos (contrasombreado)

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Muchas gracias!