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jueves, 14 de mayo de 2015

Ventajas de la endotermia

Marrajo (Isurus oxyrinchus) y tiburón blanco (Carcharodon carcharias). Foto de Sam Cahir, Barcroft Media.
Como sabéis, no todos los peces son de sangre fría o ectotermos (de temperatura corporal muy similar a la del medio). Algunas especies han desarrollado un sistema capaz de retener en el interior de su cuerpo el calor generado por la actividad muscular y los diferentes procesos metabólicos evitando que se irradie al exterior, fundamentalmente desde la región branquial. Se trata de la rete mirabile o red maravillosa, una red de venas y arterias de curso paralelo alojada entre las fibras de los paquetes de musculatura roja que están situados en el interior del cuerpo, cerca de la columna vertebral [véase El sistema circulatorio de los tiburones]. Mediante esta red se consigue generar una temperatura corporal notablemente superior a la del agua circundante, en algunos casos hasta 20º C. Son peces endotermos.

Entre los tiburones que disponen de este sistema se encuentran los lámnidos, como el tiburón blanco (Carcharodon carcharias), el marrajo (Isurus oxyrinchus) y los dos cailones (Lamna nasus y Lamna ditropis); en cuanto a los peces óseos, figuran en un lugar destacadísimo los túnidos como el atún azul (Thunnus thynnus), el atún de aleta amarilla (Thunnus albacares) y el atún blanco (Thunnus alalunga). Se trata de uno de los ejemplos más espectaculares, en mi opinión, de convergencia evolutiva: dos grupos taxonómicos que se separaron hace nada menos que unos 450 millones de años, desgajándose de un tronco común posiblemente formado por criaturas de sangre fría, llegan a una misma meta tras haber recorrido caminos evolutivos diferentes durante casi 400 millones de años. Una meta que no solo implica compartir una serie de caracteres anatómicos, sino también ecológicos: los tiburones y atunes endotermos son depredadores de las posiciones altas de la red trófica con un enorme grado de movilidad, capaces de emprender largas migraciones.

Hasta ahora lo que se sabía (y sospechaba) es que la endotermia implica un metabolismo más elevado y requiere un mayor demanda energética (¡más comida!), pero a cambio trae consigo una mejora del rendimiento muscular (un aumento de 10º C puede triplicar la potencia de la musculatura) y también cerebral, según se cree, al posibilitar el incremento de la capacidad de procesamiento de información. Igualmente, los peces endotermos toleran un mayor rango de temperaturas, lo que les permite expandir su nicho geográfico, colonizar regiones a las que otras especies no podrían llegar.

Cailón salmonero (Lamna ditropis). Foto de Andy Murch, www.bigfishexpeditions.com
Hace pocas semanas se publicaban los resultados de un ambicioso trabajo¹ realizado por un equipo de científicos sobre las implicaciones, en términos coste-beneficio, y las ventajas ecológicas de la endotermia en tiburones y túnidos, con el objetivo de determinar qué factores marcaron las sendas de esta convergencia evolutiva. Es la primera vez que el asunto de la endotermia se aborda desde un enfoque tan integral.
Los investigadores reunieron un amplio caudal de datos sobre velocidades y migraciones procedentes de diversos estudios previos (de seguimiento, en laboratorio, etc.) y, junto con las estimaciones del coste energético de transporte (es decir, la cantidad de energía que cada especie emplea para desplazarse), los cruzaron con las cifras de velocidad obtenidas por ellos mismos mediante la colocación de transmisores de diseño propio en cailones salmoneros (Lamna ditropis), jaquetones de ley (Carcharhinus longimanus), jaquetones de puntas negras (Carcharhinus melanopterus) y tiburones grises (Carcharhinus amblyrhynchus) en Alaska, la isla del Gato (Bahamas) y el atolón Palmyra, en el Pacífico Central.

Las conclusiones son elocuentes: las especies endotermas son capaces de nadar a una velocidad de crucero hasta 2,7 veces superior, de media, a la de especies ectotermas de tallas similares², lo que, gracias también a una mayor resistencia muscular, les permite llevar a cabo, en un espacio de tiempo relativamente corto, largos desplazamientos migratorios, comparables e incluso superiores a los de mamíferos marinos como las ballenas, tal como se observa en el gráfico. Naturalmente, en esto también influye su más amplio umbral de tolerancia térmica, dado que a mayor distancia geográfica, más cambios en la temperatura del agua.

Fuente: Watanabe et al. (2015), Proceedings of the National Academy of Sciences. (RM, 'red muscle')
En general, las áreas migratorias de los peces con endotermia son de media 2,5 veces más extensas que las de las especies ectotermas de igual talla, un porcentaje similar al de su velocidad de crucero. De hecho los resultados del trabajo demuestran que entre ambas existe una relación lineal, lo que quiere decir que la escala espacial de las migraciones está fuertemente determinada por la velocidad. Los tiburones endotermos recorren distancias más largas que otros tiburones con un nicho ecológico similar de las que disponemos de abundantes datos de siguimiento, como el tiburón vaca (Notorhynchus cepedianus), el tiburón tigre (Galeocerdo cuvier), el jaquetón de ley (Carcharhinus longimanus) y la tintorera (Prionace glauca).

Ahora bien. Si tenemos en cuenta que el coste energético de cada desplazamiento en las especies endotermas es casi dos veces superior al de las ectotermas, la pregunta obvia es: ¿qué ventajas, además de la ya señalada capacidad de colonizar aguas más frías, puede traer un sistema que implica tal aparente derroche de recursos? La respuesta está precisamente en eso, en los recursos: ser más veloces no solo incrementa las posibilidades de encontrar y atrapar más presas, sino que te permite trasladarte hasta los lugares donde éstas se reúnen periódicamente, y así poder llenar la despensa a placer.

Una vez más, los tiburones son animales extraordinarios.

Cailón (Lamna nasus). Foto: Andy Murch, www.elasmodiver.com

Para saber un poco más sobre estas especies:
-El salto del ditropis.
-El salto del oxyrhinchus.
-Cailón (Lamna nasus) - Primera parte.
-Cailón (Lamna nasus) - Segunda parte.

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¹Yuuki Y. Watanabe, Kenneth J. Goldman, Jennifer E. Caselle, Demian D. Chapman, Yannis P. Papastamatiou (2015). "Comparative analyses of animal-tracking data reveal ecological significance of endothermy in fishes". Proceedings of the National Academy of Sciences, 201500316, doi: 10.7023/pnas.1500316112.
²La velocidad de crucero de los peces endotermos, no obstante, no depende exclusivamente de la temperatura de su musculatura roja. También intervienen otros factores como la tasa metabólica (mayor, según el estudio, de la previsible para las temperaturas alcanzadas) y el tipo de natación que caracteriza a los marrajos y los atunes: movimientos laterales principalmente de la región caudal generados desde el interior del cuerpo por los músculos rojos, lo que se traduce en un estilo más rígido, menos sinuoso que el de los tiburones típicos.

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