Adaptaciones de los mamíferos al ambiente acuático:

1. Adaptaciones de los mamíferos al ambiente acuático: Locomoción, Fisiología del Buceo y Órganos de los Sentidos

2. Locomoción • La fuerza que los músculos pueden generar, es equivalente al número de fibras musculares que funcionan en paralelo. • En los mm los músculos para la locomoción (axial, extremidades anteriores o ext. posteriores), están muy desarrollados. • Para la inserción de la gran masa muscular, se requieren huesos fuertes y de mayor diámetro (tendendicia a estar aplanados. 1) Mayor fuerza de propulsión: • Adaptaciones morfológicas dirigidas a: • La fuerza de propulsión depende de la morfología del músculo implicado y el diseño mecánico del sistema esquelético. • Los músculos producen una fuerza contráctil que se transmite a los tendones y a los elementos esqueléticos.

3. Fout= (Fin*Lout)/Lin Lin Lout Locomoción Mayor fuerza de propulsión:  Músculos desarrollados (mayor cantidad de fibras musculares), huesos fuertes, huesos cortos y aplanados.  Acortar huesos proximales. Alargar distales. Por el punto de la palanca. La F de salida es mayor en el oso y el lobo con respecto al perro.  Oso polar: Mayor masa muscular en la extremidad anterior.  Lobo marino: Mayor masa muscular y el mecanismo de palanca (Lin/Lout).

4. Locomoción 2) Disminución de la resistencia: por Viscosidad o Presión • Viscosidad(entre más viscoso el medio, más ancha es la capa de turbulencia pegada al cuerpo o superficie). • flujo laminar relacionado con el tipo de superficie • Piel lisa • Pelo dirigido hacia atrás

5. Locomoción Disminución de la resistencia por: • Presión • Distribución de la presión sobre la forma del cuerpo El agua se mantiene más cerca del cuerpo en zonas anchas y forma turbulencia cuando se acerca al pedúnculo, provocando mayor resistencia.

6. Locomoción Forma del cuerpo: • Ausencia de extremidades posteriores, pelo, orejas • (o dirigidos hacia atrás) • Órganos sexuales en pliegues • Capa de grasa elimina lugares donde se pueden formar turbulencias

7. Forma del cuerpo y propulsión

8. Cetáceos • Movimientos verticales de aleta caudal con músculos axiales muy desarrollados • Espinas neurales y procesos transversos grandes • Aletas pectorales: para maniobrar • Aleta dorsal: estabilizador • Mm más rápidos: velocidad sostenida a 36 km/h, máx. 100 km/h en orca

9. Sirenios • Velocidad: Promedio 9 km/hr, máx. 25 km/h • Movimientos verticales de aleta caudal • Músculos axiales menos desarrollados, sólo hasta pedúnculo • Espinas neurales cortas • Menos eficiente en manatí que en dugongo • Timón: caudal en manatí, pectorales en dugongo

10. Otáridos • Propulsión con aletas anteriores • Dirección por cabeza y cuello • Estabilizadores en aletas posteriores • Velocidad de crucero: 9-27 km/h, máximo 45-54 km/h • Desplazamiento en tierra: balancean cuello, alternan aletas anteriores y posteriores o jalan posteriores

11. Fócidos • Propulsión por movimientos laterales de aletas posteriores • Dirección con cabeza y cuello (poca maniobrabilidad), aletas anteriores en velocidades bajas • Velocidad de crucero: 9 km/h, máximos 22-36 km/h • En tierra: se arrojan hacia delante, usando aletas anteriores

12. Odobénidos • En agua como en focas. • Velocidad de crucero: 9 km/h, máximo 29 km/h. • En tierra: Como otáridos, pero con cuerpo cerca del piso • Utilizan colmillos para enfrentarse (algunos textos mencionan que pueden anclarse en el hielo para salir del agua ???)

13. Nutrias Parte dorsal Parte ventral • Propulsión • Dorsal: aletas posteriores (membranas interdigitales), movimiento de adentro hacia fuera. • Ventral: movimientos verticales del cuerpo y empujan con aletas posteriores • Velocidad de crucero: 4-5 km/h, máximo 9 km/h • En tierra: Caminan o para avanzar rápido arquean espalda y saltan hacia el frente

14. Oso polar • Propulsión: patas anteriores • Dirección: cabeza y cuello • Estabilizadores: patas posteriores

15. Fisiología del buceo • Mamíferos marinos dependen del aire para buscar su alimento > buceo con apnea • Flotabilidad relacionada con capa de grasa y densidad de huesos • Buceadores profundos: pulmones chicos • Pulmones ajustan flotabilidad: • Nutria: doble de tamaño que mamíferos terrestres • Manatí: pulmones largos y en posición horizontal • Ambos los usan para flotar, no son grandes buceadores.

16. Buceo profundo (¿todos?) • Ejemplo de profundidad y tiempo de buceo: • Foca de Weddell: 740m, 73 min • Foca elefante: 1567m, hasta 77 min (más común: 30 min) • Cachalote: 2000m, 60 min, 9 min en superficie • Hyperoodonampullatus: 1500m, 120 min • Beluga: 700m, 23 min • Delfín común: 260m, 8 min • Calderón: 600m, 16 min • Ballena gris: 20m, 28 min (más común: 5m, 5 min) • Ballena azul: 200m, 18 min (más común: 50m, 5 min) • Ballena jorobada: 120m, 5 min (más común: 50m, 5 min) • Lobo marino de California: 536m, 12 min (común: 75m, 4 min) • Morsa: 100m, 20min (más común: <80m, <10 min) • Sirenios: 20m, 5 min

17. Fisiología del buceo • La mayoría de los mamíferos marinos no bucean más de 200m y no más de 5 min. • Buceo profundo – grandes presiones. • La presión en el agua aumenta 1 atmósferas cada 10 m de profundidad. • 200 m corresponden a 21 atm • ¿Cómo es que bucean por mucho tiempo? • Almacenamiento de oxígeno • Ahorro de oxígeno • No saturación de nitrógeno

18. Almacenamiento de oxígeno • O2 en pulmones, sangre (hemoglobina) y músculo (mioglobina) • Mayor afinidad de mioglobina al O2 • Almacén de O2: variable según hábitos de buceo • Mioglobina presente en un orden de magnitud mayor en los mamíferos marinos. • Mayor volumen de sangre que en otros mamíferos: en focas, 22% de su peso; beluga, 13%; humanos sólo 8%

19. Ahorro de oxígeno • Sangre se irriga a cerebro y corazón • Circuito menor al de la circulación sistémica normal, por medio de AVA, o reduciendo el diámetro de la aorta, o arterias cercanas a la aorta. • Bradicardia • Control voluntario: se ajusta dependiendo de la duración, esfuerzo e intensidad del buceo.

20. Saturación de Nitrógeno • Los tejidos se pueden saturar de N a ≥ 2 atm • N sale de tejidos en forma de burbujas al regresar a superficie (menos presión) = enfermedad de bends o enfermedad de descompresión la presión aumenta 1 atm c/10m la saturación puede ocurrir después de una inmersión prolongada o inmersiones repetidas mayores de 10 m

21. Saturación de Nitrógeno • No respiran (apnea), no intercambian gases a altas presiones. • Adaptaciones de mm: • Evitar tener aire en pulmones (focas exhalan todo el aire, en los demás se vacían los alvéolos por la presión). • En los grandes buceadores existe mucho cartílago también alrededor de los alveolos. • Aislamiento del aire en vías respiratorias inferiores, donde no ocurre intercambio, y no se colapsa por estar reforzado por cartílago. • ¿Cómo evitan la enfermedad de bends? En los mamíferos terrestres el árbol branquial se colapsa antes que los alveolos y el aire es forzado hacia los alveolos.

22. Fisiología del Buceo • ¿Cómo soportan estas presiones? 1) Adaptaciones para permitir la compresión (cavidad toráxica). • Costillas libres porque el esternón está ausente o reducido. • Esternón fragmentado

23. ¿Cómo soportan estas presiones? • 2) Adaptaciones para evitar la entrada de agua al cuerpo debido a las altas presiones. • Membranas musculares en orificios respiratorios. • Oídos: • Cetáceos: tapones de cerumen y desechos celulares. • Pinnípedos: paredes gruesas vascularizadas.

24. Producción de sonidos • Todos los mamíferos marinos pueden producir sonidos. • Pinnípedos nutrias, osos y probablemente los sirenios pueden producir sonidos en el aire (cuerdas vocales). • Pinnípedos: en el agua, altas frecuencias (clicks). • Los misticetos tienen laringe, pero no cuerdas vocales; producen sonidos por medio de los senos craneales. • No todos tienen la capacidad de ecolocalizar.

25. Ecolocalización • Característica de odontocetos, murciélagos, hamster, algunas musarañas, lémures voladores. • Sonar - produce “clicks”: Distancia, posición, tamaño del objeto. PRODUCCIÓN DE SONIDOS EN ODONTOCETOS: • Complejo de bolsa dorsal/labios de mono (BDLM): dos bolsas llenas de lípidos, embebidas en los labios fónicos (“labios de mono”), cartílagos, ligamentos y espacios de aire. • Sonidos: Por paso forzado de aire a través de labios de mono hace vibrar el BDLM

26. Ecolocalización • No demostrada en misticetos. • Algunos pinnípedos producen clicks: ¿es ecolocalización?

27. Ecolocalización: envío de sonidos • Sonido pasa por melón • Melón: Lípidos de baja densidad que funciona como una lente acústica que da dirección al sonido.

28. Recepción de sonidos: Audición • Recepción del sonido en mandíbula • Venta acústica (hueso pan) • Grasa líquida en mandíbula-conexión con bula auditiva

29. Oído de mamífero

30. Audición Misticetos • Bula auditiva: hueso timpánico y periótico • Oído medio dentro de la bula • Odontocetos: Bula separada del cráneo por senos, suspendida con tejido conectivo • Detección del sonido más precisa que en misticetos Odontocetos

31. Visión

32. Visión

33. Visión: ¿cómo es en el aire y el agua? • En el agua: • En el humano: hipermétrope • En pinnípedos y cetáceos: normal • En el aire: • En el humano: normal • En pinnípedos y cetáceos: miope

34. Visión: ¿cómo es en el aire y el agua? • Nutria: Buena visión en ambos medios por músculo ciliar bien desarrollado. • Sirenios: Hipermétrope en el agua.

35. Visión: adaptaciones • Epitelio de la córnea quereatinizado • Cristalino esférico • Tapetumlucidum • Retina gruesa, dominada por bastones • Protección externa: glándulas lacrimales y de Harder (pinnípedos), sólo de Harder en cetáceos, membrana nictitante en sirenios y pinnípedos.