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Anatomía del tiburón

Las principales características de los tiburones La anatomía de los tiburones difiere de la de los peces óseos en varios aspectos. La variación observada en la anatomía de los t...

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Las principales características de los tiburones
Las principales características de los tiburones

La anatomía de los tiburones difiere de la de los peces óseos en varios aspectos. La variación observada en la anatomía de los tiburones es un posible resultado de la especiación y la variación del hábitat.

Las cinco sinapomorfías de los cordados

Branchiostoma lanceolatum

Las cinco sinapomorfías de los cordados están presentes en los condrictios como sigue. [ 1 ] Las cinco sinapomorfías son hendiduras faríngeas , un cordón nervioso dorsal , notocorda , endostilo y la cola postanal, que se muestra y etiqueta bien en la página de cordados . Esta imagen es útil para visualizar las regiones donde existían las cinco sinapomorfías en los cordados y cómo eran. En los cefalocordados, la hendidura faríngea , o faringe, es lateral a la garganta del cordado y funciona como filtro al permitir que el agua pase por esta región para retener nutrientes y oxígeno del intercambio gaseoso que ocurre. El cordón nervioso dorsal sirve como una columna vertebral hueca por donde se envían señales a todo el cuerpo debido a que el tejido nervioso se encuentra en esta región. [ 2 ] La notocorda también se encuentra hacia la cola del cordado, pero más cerca del centro del cuerpo que el cordón nervioso dorsal , y es una estructura llena de agua que permite al cordado moverse en el agua. [ 3 ] El endostilo se encuentra debajo de las hendiduras branquiales faríngeas, donde se atrapan proteínas que eventualmente proporcionan energía y sustento al cordado. Por último, la cola postanal es muscular y permite al cordado moverse en el agua. [ 4 ]

Identificación de las cinco sinapomorfías en tiburones

Estas sinapomorfías evolucionadas son cruciales para el estilo de vida actual del tiburón; por ejemplo, la hendidura faríngea cambió para convertirse en la mandíbula y las branquias . [ 5 ] El cordón nervioso dorsal envía señales al cuerpo como lo hacía antes, pero ahora se convierte en el sistema nervioso central (SNC). [ 6 ] La notocorda cambió de permitir el movimiento en el agua a formar discos entre las vértebras que brindan protección y actúan como amortiguador durante el movimiento. [ 7 ] El endostilo es el homólogo de la glándula tiroides y se estableció antes que los tiburones; esta adaptación fue beneficiosa para acelerar el metabolismo de los tiburones. La cola postanal ayuda al tiburón a moverse en el agua y también a mantener el equilibrio. [ 4 ]

Esqueleto

Los tiburones son peces cartilaginosos. El esqueleto de un tiburón está compuesto principalmente de cartílago. Pertenecen a la clase de los condrictios. En particular, el endoesqueleto está formado por cartílago hialino no mineralizado , que es más flexible y menos denso que el hueso, lo que les permite disipar menos energía a altas velocidades. Cada pieza del esqueleto está formada por un tejido conectivo externo llamado pericondrio y luego cubierta por debajo por una capa de bloques hexagonales mineralizados llamados teselas. [ 8 ]

Aletas

Diagrama de la aleta dorsal con puntos de referencia etiquetados.

Las aletas permiten a los tiburones orientarse y elevarse. La mayoría de los tiburones tienen ocho aletas: un par de aletas pectorales , un par de aletas pélvicas , dos aletas dorsales , una aleta anal y una aleta caudal . Las aletas pectorales son rígidas, lo que permite el movimiento descendente, la elevación y la orientación. Los miembros del orden Hexanchiformes tienen solo una aleta dorsal. La aleta anal está ausente en los órdenes Squaliformes , Squatiniformes y Pristiophoriformes . Las aletas de los tiburones están sostenidas por radios internos llamados ceratotriquias.

Cola

La cola de un tiburón consta del pedúnculo caudal y la aleta caudal, que proporcionan la principal fuente de propulsión. La mayoría de los tiburones tienen aletas caudales heterocercas , lo que significa que la columna vertebral se extiende hasta el lóbulo superior (generalmente más largo). La forma de la aleta caudal refleja el estilo de vida del tiburón y se puede dividir en cinco categorías principales:

  • Los tiburones veloces de aguas abiertas, como el tiburón caballa , tienen colas en forma de media luna con lóbulos superior e inferior de tamaño casi igual. La elevada proporción de la cola les permite mejorar su potencia y eficiencia al nadar. En estas especies, también suelen presentar quillas laterales en el pedúnculo caudal. El tiburón ballena y el tiburón peregrino también poseen este tipo de cola, aunque generalmente son animales más tranquilos que los demás.
  • Los tiburones típicos, como el tiburón réquiem , tienen colas con el lóbulo superior más largo que el inferior. El lóbulo superior se curva hacia arriba en un ángulo moderado con respecto al cuerpo, lo que equilibra la eficiencia de desplazamiento con la capacidad de giro. El tiburón zorro presenta un ejemplo extremo de esta característica, en el que el lóbulo superior ha evolucionado hasta convertirse en un arma para aturdir a sus presas.
  • Los tiburones bentónicos, como los tiburones gato y los tiburones alfombra, tienen colas con lóbulos superiores largos y prácticamente sin lóbulo inferior. El lóbulo superior se mantiene en un ángulo muy bajo, lo que sacrifica velocidad en aras de la maniobrabilidad. Estos tiburones suelen nadar con ondulaciones similares a las de una anguila.
  • Los tiburones perro también tienen colas con lóbulos superiores más largos que los inferiores. Sin embargo, la columna vertebral atraviesa el lóbulo superior con un ángulo menor que el propio lóbulo, lo que reduce el empuje descendente que producen. Sus colas no pueden mantener altas velocidades, pero combinan la capacidad de alcanzar velocidades máximas con una gran maniobrabilidad.
  • Los tiburones ángel tienen colas únicas entre los tiburones. Sus aletas caudales son heterocercas inversas, con el lóbulo inferior más grande que el superior. [ 9 ]

Dientes

Los dientes de los tiburones son fuertes y están hechos de esmalte. Muchos tiburones tienen tres filas de dientes. Estos dientes están incrustados en las encías, no en la mandíbula. [ 10 ] Los tiburones nacen con dientes que se reemplazan constantemente. Los dientes se reemplazan aproximadamente cada dos semanas. [ 10 ] La forma de los dientes determina la dieta del tiburón. Por ejemplo, un tiburón con dientes planos los usa para triturar mariscos, los dientes puntiagudos los usa para sujetar peces, mientras que los dientes notoriamente afilados con bordes dentados los usa para presas grandes. [ 10 ]

Órganos internos

En este dibujo se muestra un diagrama de la ubicación de los órganos del tiburón . A partir de este modelo, podemos observar y distinguir la ubicación de los órganos en comparación con otras especies. Por ejemplo , los testículos de un tiburón se encuentran en el plano ventral , cerca de las aletas, mientras que los testículos de un ser humano se encuentran más abajo, cerca de la vejiga .

El hígado es un órgano grande y aceitoso que comprende el 25% del peso corporal total del tiburón. [ 11 ] Las dos funciones de este órgano en el tiburón son almacenar energía y aceite. El hígado es un órgano hidrostático. Este órgano ayuda a la flotabilidad ya que el hígado almacena aceites, disminuyendo la densidad del cuerpo del tiburón. [ 11 ] El hígado del tiburón también está lleno de una sustancia aceitosa llamada aceite de hígado de tiburón que ayuda a los tiburones a ser más flotantes y actúa como un almacén de energía que puede utilizarse cuando sea necesario. El hígado del tiburón también ayuda a filtrar la sangre y los desechos, además de actuar como un área de almacenamiento de vitaminas, lo cual es increíblemente importante; especialmente si el tiburón pasa mucho tiempo sin comer o si el tiburón tiene cantidades extremas de urea en el sistema, el hígado ayuda en ambos escenarios. [ 12 ] Los tiburones también tienen osmorregulación, lo que les permite tener altas concentraciones y cantidades de urea, lo que les permite no deshidratarse al vivir en agua de mar en comparación con el agua dulce. [ 13 ] El riñón del tiburón excreta urea que el tiburón necesita en su sistema para no deshidratarse al vivir en agua de mar. [ 14 ] El corazón del tiburón tiene dos cámaras. La principal importancia del corazón del tiburón es proporcionar sangre oxigenada a todo el cuerpo y filtrar la sangre desoxigenada. [ 15 ] El bazo del tiburón también es increíblemente importante porque es donde se originan los glóbulos rojos (eritrocitos) y donde funciona el sistema inmunitario para combatir los patógenos. [ 16 ]

Sistema digestivo

El estómago termina en el píloro, que conduce al duodeno y luego a la válvula espiral . La válvula espiral es un órgano enrollado que aumenta la superficie para que los nutrientes puedan ser absorbidos. [ 11 ] La válvula espiral luego vacía en el recto y el ano, luego en la cloaca. Dentro del estómago del tiburón , la flotabilidad se establece gracias al aire que ocupa espacio y le proporciona a los tiburones la capacidad de flotar. El estómago del tiburón también tiene intestinos más cortos que la mayoría de los animales, lo que hace que los alimentos tarden más tiempo en digerirse completamente antes de ser excretados del cuerpo. [ 17 ] Esta glándula digestiva pasa las secreciones a través del lóbulo ventral y hacia el duodeno. El páncreas del tiburón ayuda con la digestión produciendo las enzimas necesarias para descomponer grandes trozos de alimento, y el páncreas sirve para ayudar a mantener un metabolismo rápido para acomodar las grandes cantidades de alimento ingerido. [ 18 ] En el extremo del intestino corto se encuentra la glándula rectal, que es importante para la excreción de desechos del animal. [ 19 ]

Sistema reproductor

Representación de la anatomía del tiburón, incluyendo huevos, crías y el hígado.

Los órganos reproductores de los tiburones sirven para la reproducción sexual, donde el macho deposita el esperma en la hembra mediante órganos copuladores que se insertan en el oviducto de la hembra . Esto permite que la hembra dé a luz crías vivas, aunque algunas ponen huevos. Esta imagen muestra la disección de un tiburón Squalus acanthias, donde esta hembra estaba preñada de varias crías. Esta imagen es importante porque muestra cómo los tiburones pueden dar a luz a varias crías vivas. [ 20 ]

Temperatura

Los tiburones caballa, como el gran tiburón blanco , el mako de aleta corta , el mako de aleta larga , el tiburón salmón y el marrajo , son endotérmicos , lo que les ayuda a moverse rápidamente en aguas frías. [ 21 ] Estos tiburones caballa calientan su sangre mediante un sistema de intercambio de calor llamado rete mirabile . La temperatura corporal de los tiburones caballa puede ser hasta 10 °C superior a la del agua circundante. [ 10 ]

Integumento

A diferencia de los peces óseos, los tiburones poseen un complejo corsé dérmico formado por fibras de colágeno flexibles, dispuestas en forma de red helicoidal que rodea su cuerpo. [ 22 ] Este corsé funciona como un esqueleto externo, proporcionando puntos de anclaje para sus músculos natatorios y, por lo tanto, ahorrando energía. Se ha descubierto una disposición similar de fibras de colágeno en delfines y calamares . Sus dientes dérmicos les confieren ventajas hidrodinámicas, ya que reducen la turbulencia durante la natación. [ 23 ]

Piel

A diferencia de las escamas de los peces óseos, los tiburones tienen escamas placoides, conocidas como dentículos. Los dentículos tienen forma de V y están formados por capas de dentina y una superficie de esmalte. [ 24 ] Las costillas son cavidades en la piel del tiburón que sostienen los dentículos. [ 22 ] Estos dentículos en la piel permiten al tiburón moverse silenciosa, rápidamente y casi sin esfuerzo. La piel de los tiburones es similar a la textura del papel de lija, áspera y abrasiva. [ 25 ] Durante la natación, la flexibilidad de la piel, que se posiciona a 45 grados con respecto a la longitud del cuerpo, permite la flexión lateral. Esto asegura que la piel se mantenga pegada a la superficie, pero también flexible, evitando arrugas y posibles turbulencias en las corrientes que pasan sobre el cuerpo. La piel está compuesta por una dermis y una epidermis . En los vertebrados, la epidermis produce una capa de mucosidad para ayudar a humedecer la superficie de la piel y también puede usarse como mecanismo de defensa contra infecciones bacterianas. Esto también puede ayudar a lograr un flujo laminar suave y rápido al nadar. [ 26 ]

escamas placoides

Escala placoide

Las escamas superlisas (dentículos dérmicos) recubren la piel de tiburones, rayas y peces cartilaginosos debido a la ausencia de hueso dérmico. Estas escamas se encuentran en la dermis, que posee componentes de tejido conectivo fibroso, y se proyectan a través de la epidermis, que contiene células secretoras y células epidérmicas estratificadas, hasta la superficie. De estructura homóloga a los dientes de los vertebrados, estas escamas extremadamente resistentes cumplen la función de reducir la turbulencia y la resistencia en el agua al disminuir el flujo de alta velocidad. [ 22 ] Cuanto más grande es el pez, más escamas placoides es probable que tenga. Estas proyecciones son extremadamente parecidas a dientes. [ 27 ] La proyección de la escama consta de esmalte y una cavidad pulpar rodeada de dentina . [ 22 ]

Ampollas de Lorenzini

Los peces, más frecuentes en los peces cartilaginosos , poseen una serie de órganos sensoriales dispuestos en una red de cientos o miles de poros llenos de gelatina cerca de los ojos, oídos, boca y nariz. Estos electrorreceptores se denominan ampollas de Lorenzini y fueron descubiertos en 1678 por el médico e ictiólogo italiano Stefano Lorenzini . Estos poros se utilizan para percibir y detectar campos electromagnéticos , lo que a menudo facilita la navegación y la caza de presas. Esto resulta especialmente importante de noche, ya que los tiburones no pueden depender únicamente de su visión en la oscuridad; necesitan otro mecanismo para orientarse. En concreto, son capaces de detectar presas enterradas bajo la arena. Existen dos formas de electrolocalización: pasiva y activa, y los tiburones dependen en gran medida de ellas para navegar. [ 28 ]

Musculatura

Considerados depredadores pelágicos, los tiburones mantienen una temperatura corporal elevada de forma constante gracias a su natación continua, lo que representa una ventaja fisiológica para ellos. [ 29 ] Una de las principales razones de esta ventaja es que poseen un músculo locomotor rojo y aeróbico (RM) y un músculo locomotor blanco (WM). La temperatura influye considerablemente en la capacidad de contracción muscular, tanto en relación con el entorno como con la temperatura interna del organismo. [ 30 ]

músculo locomotor rojo

Vista lateral y en sección transversal de los músculos locomotores rojos y blancos del tiburón.

El músculo recto medial (RM), que produce aproximadamente entre el 25 % y el 50 % de la fuerza del tiburón, es el que impulsa su natación continua. Este músculo se desarrolla mejor a temperaturas elevadas y se considera casi como el de los mamíferos. El rango de temperatura óptimo para su funcionamiento es de 20 a 30 grados Celsius, y se considera ineficaz si se expone a temperaturas más frías. En general, la temperatura del RM se mantiene metabólicamente y es muy superior a la temperatura del agua externa. [ 31 ] Este músculo también recibe un suministro sanguíneo suficiente, lo que permite a los tiburones nadar durante periodos prolongados, lo que ayuda a descomponer la grasa. Las fibras musculares rojas se concentran en la región ventral del tiburón y se encuentran junto a la columna vertebral, fortaleciéndola. En otras palabras, la primera aleta dorsal se encuentra posterior al RM. En otros peces, el RM es más lateral. Este músculo es cada vez más sensible a la temperatura tanto en el tiburón salmón como en el atún . [ 30 ]

músculo locomotor blanco

El WM en los tiburones no depende tanto de la temperatura, por lo que funciona de manera más óptima en diversas temperaturas. Esto ayuda a impulsar breves ráfagas en la natación del tiburón. [ 32 ] Este músculo está cerca del RM, lo que permite la transferencia de calor del RM al WM. Aunque es más adecuado para temperaturas frías, su ubicación proximal al RM ha proporcionado un beneficio considerable, aumentando aún más su función. [ 30 ] Este músculo es realmente importante en la locomoción de la cola y es responsable de la pulsación de la cola del tiburón y de impulsarlo hacia adelante. El músculo se contrae y luego se endurece para permitir que el tiburón se deslice por el agua. [ 33 ]

Camuflaje

Este tiburón de arrecife gris muestra un patrón de contrasombreado, con su superficie dorsal más oscura y su superficie ventral más clara.

Los tiburones pueden tener una combinación de colores en la superficie de su cuerpo que da como resultado la técnica de camuflaje llamada contrasombreado . Un color más oscuro en la parte superior y un color más claro en la parte inferior del cuerpo ayuda a evitar la detección visual por parte de los depredadores. (Por ejemplo, el blanco en la parte inferior del tiburón se mimetiza con la luz solar de la superficie cuando se observa desde abajo). [ 34 ] [ 35 ] El contrasombreado también puede lograrse mediante bioluminiscencia en las pocas especies de tiburones que producen y emiten luz, como el tiburón cometa , una especie de tiburón perro. Esta especie migra verticalmente y la disposición de los órganos productores de luz llamados fotóforos proporciona contrasombreado ventral. [ 36 ] [ 37 ]

Algunas especies poseen un camuflaje físico más elaborado que les ayuda a mimetizarse con su entorno. Los tiburones alfombra y los tiburones ángel utilizan el camuflaje para cazar por emboscada . [ 38 ]

Sistema circulatorio

Vista diseccionada del singular corazón de cuatro cámaras del tiburón. Cámaras: Seno venoso, aurícula, ventrículo, cono arterial.

Los tiburones poseen un sistema circulatorio de circuito único centrado en un corazón de dos cámaras. La sangre fluye desde el corazón hacia las branquias, donde se oxigena. Esta sangre rica en oxígeno se transporta luego por todo el cuerpo y a los tejidos antes de regresar al corazón. Con cada latido, la sangre desoxigenada entra en el seno venoso. Luego, la sangre fluye a través de la aurícula hacia el ventrículo, antes de desembocar en el cono arterioso y salir del corazón. [ 39 ]

Sistema respiratorio

Anatomía del tiburón (50693674756)
Las hendiduras branquiales de un tiburón ballena se abren mientras expulsa agua de su cavidad faríngea.

En la imagen de la anatomía del tiburón, se muestra la primera mitad del tiburón, incluyendo las branquias. Las branquias del tiburón son especialmente importantes y evolucionaron a partir de la sinapomorfía de las hendiduras branquiales faríngeas de los cordados . Al igual que los pulmones en otros animales, las branquias son esenciales para que los tiburones respiren bajo el agua extrayendo oxígeno del agua. El agua entra por la boca, pasa a la faringe y sale por las hendiduras branquiales . La mayoría de las especies de tiburones tienen cinco hendiduras branquiales a cada lado; sin embargo, algunas especies pueden tener hasta seis o siete, como el tiburón sierra de seis branquias y los tiburones del orden Hexanchiformes . [ 40 ] Como parte de su sistema respiratorio, los tiburones también tienen una abertura respiratoria accesoria llamada espiráculo detrás de los ojos. Los espiráculos son estructuras cartilaginosas ubicadas en la parte superior de la cabeza del tiburón para extraer agua oxigenada desde arriba, además de que esta pase por las branquias. [ 41 ]

Disección ventral de una hembra preñada de tiburón perro que deja al descubierto sus hendiduras branquiales internas y sus espiráculos internos.

Estructura y componentes de las branquias

Al igual que la mayoría de los peces, las hendiduras branquiales de los tiburones se encuentran en su superficie externa, a ambos lados, cerca de la cabeza. Dentro de las hendiduras branquiales, hay estructuras largas en forma de proyección llamadas filamentos branquiales. Los filamentos branquiales son laterales a los arcos branquiales y tienen una gran superficie, donde forman pliegues ( lamelas ) dentro de las hendiduras branquiales. Las lamelas en las hendiduras branquiales son pliegues membranosos delgados que tienen acceso a los vasos sanguíneos a través de las arterias y son el sitio del intercambio de gases. Cuando el agua rica en oxígeno entra en las branquias, la sangre absorbe el oxígeno por difusión en el sitio de las lamelas y expulsa el dióxido de carbono. [ 42 ] [ 43 ] Para ayudar a las branquias en la ventilación, los espiráculos captan más agua y ventilan las branquias, incluso cuando los tiburones se alimentan. Los rastrillos branquiales son estructuras cartilaginosas dentro de los arcos branquiales que actúan en la filtración de partículas de alimento durante la alimentación a medida que el agua entra a través de las branquias. [ 44 ]

Mecanismos de la respiración

Existen dos mecanismos que los tiburones pueden usar para mover el agua sobre sus branquias: en el bombeo bucal, el tiburón aspira activamente agua usando sus músculos bucales, mientras que en la ventilación por embestida, el tiburón nada hacia adelante, forzando el agua hacia su boca y a través de sus branquias. El bombeo bucal requiere más energía que la ventilación por embestida. Los tiburones sedentarios que habitan en el fondo marino generalmente usan el bombeo bucal para mover el agua hacia sus branquias, en comparación con los tiburones más activos, que usan la ventilación por embestida y nadan para forzar el agua hacia su boca y branquias. La mayoría de los tiburones pueden alternar entre estos mecanismos según lo requiera la situación, dependiendo de la abundancia de oxígeno en el agua. Algunas especies, como el gran tiburón blanco , han perdido la capacidad de realizar el bombeo bucal y se asfixian si dejan de moverse hacia adelante debido a la insuficiencia de oxígeno que pasa por sus branquias. [ 45 ]

[ 46 ]

Véase también

Referencias

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