8. Características básicas de los principales grupos de animales

Orden Principales características

Lagomorfos También tienen incisivos largos, cola pequeña, por lo general orejas largas y patas posteriores más largas que las anteriores.

Primates Cavidad craneana más ensanchada que aloja un encéfalo más grande, características en relación con un mayor desarrollo del sistema nervioso central. Los pulgares oponibles a los demás dedos y poseen uñas en vez de garras.

Perisodáctilos Son herbívoros, con extremidades largas adaptadas para correr, tienen un número impar de dedos cubiertos por cascos o pezuñas (por ello se llaman ungulados)

Artiodáctilos Son ungulados (provistos de cascos o pezuñas), con un número par de dedos funcionales, la mayoría con dos en cada pata. El suborden de los rumiantes que es el más extenso, comúnmente poseen estómago complejo con cuatro compartimientos que les permiten digerir mejor la celulosa de la pastura que comen.

Proboscideos

Son los mamíferos terrestres más corpulentos, con cabeza grande, orejas anchas y planas, piel gruesa (paquidermos), la nariz y la parte del labio superior forman una trompa (probóscide), un par de incisivos superiores que crecen en forma de colmillo. Sirénidos Son mamíferos acuáticos herbívoros, con miembros anteriores en forma de aleta y carecen de los miembros posteriores.

Cetáceos

Son mamíferos acuáticos, de cuerpo pisciforme, con extremidades anteriores en forma de aleta y sin extremidades posteriores ni cintura pélvica. La piel es gruesa y debajo de ésta se acumula gran cantidad de grasa. Pinnípedos Son mamíferos acuáticos con extremidades en forma de aleta. Tienen cola corta, se alimentan de peces, crustáceos y moluscos, con frecuencia, forman colonias numerosas.

Ejemplos

Conejos, liebres

Lémures, monos, simios, ser humano Tapires, rinocerontes, caballos, cebra Cerdos, hipopótamos, camellos, jirafas, renos, venados, antílopes, bovinos

Elefantes

Manatíes, vacas marinas

Ballenas, delfines, cachalotes

Focas, morsas, leones marinos

LA ZONA DEL MAR DE CORTÉS, POR SU ALTO VALOR BIOLÓGICO, EN 2005 FUE DECLARADA POR LA UNESCO PATRIMONIO DE LA HUMANIDAD

El Mar de Cortés, también llamado Golfo de California o Mar Bermejo, es una extensión del Pacífico Noroeste mexicano. Incluye 244 islas e islotes y las costas de la península de Baja California, Sonora, Sinaloa y Nayarit. Alberga una gran diversidad de flora y fauna. Se tiene el registro de 695 especies de plantas vasculares, entre las cuales hay una gran variedad de cactáceas. Es significativa también su alta producción de invertebrados marinos, peces, aves y sobre todo, es el hábitat de 40% de las especies de mamíferos marinos del mundo. Por su elevada riqueza biológica, esta zona es conocida como el laboratorio natural para la investigación de las especies; el oceanógrafo francés Jacques-Yves Cousteau la llamó el acuario del mundo.

En este tema se analizan los procesos fisiológicos básicos de los diferentes grupos de animales por medio de modelos de distintos grados de complejidad orgánica, haciendo énfasis en el proceso evolutivo que ha generado la diversidad biológica.

Nutrición

Los animales, así como los demás organismos, requieren un permanente suministro de materia, de donde obtienen la energía necesaria para realizar todas sus funciones vitales y de esta manera conservar la vida, crecer y reproducirse.

Los animales son organismos heterótrofos, no pueden producir sus nutrientes, los obtienen de las moléculas orgánicas de otros organismos. Cada grupo de animales adquirió a través de su proceso evolutivo, una serie de adaptaciones que le permiten tener una manera específica de obtener sus nutrientes, así los herbívoros los extraen de los vegetales que comen (fig. 3.60); los rumiantes desarrollaron un estómago dividido en cuatro cámaras (fig. 3.61), en dos de las cuales viven ciertas bacterias con las que mantienen una relación simbiótica, éstas degradan la celulosa de la pared celular vegetal en unidades de azúcar que son aprovechadas en la nutrición del herbívoro y de las propias bacterias simbiontes. Los carnívoros obtienen sus nutrientes de la carne de sus presas (fig. 3.62), para ello desarrollaron diversas características, como dientes afilados y cortantes, miembros provistos de garras y eficientes estrategias en la captura de la presa. Los insectívoros son un subgrupo de carnívoros que obtienen sus nutrientes de los insectos. Los omnívoros se nutren de alimento vegetal y animal.

Ingestión, digestión, absorción y egestión o eliminación La mayoría de los animales dispone de un aparato digestivo que se encarga de transformar el alimento en un material aprovechable para su nutrición. Ingestión. Consiste en introducir mecánicamente el alimento a la cavidad del tubo digestivo. Cada grupo de animal tiene su propia forma de ingerir los alimentos. Digestión. Es la degradación de las partículas del alimento para que las aprovechen las células del animal. Debido a que éstos se alimentan de compuestos formados por macromoléculas (de origen vegetal o animal), para que puedan aprovecharse se requiere su transformación en pequeñas partículas y sustancias y así transportarse a través de la membrana de las células del tubo digestivo. La digestión consta de procesos físicos y químicos: • Proceso físico o mecánico. Consiste en la trituración del material nutritivo hasta convertirlo en partículas diminutas. • Proceso químico. Las transformaciones químicas se realizan por acción de las enzimas secretadas por las células del tubo digestivo, que degradan las moléculas complejas en sustancias sencillas de fácil absorción. Absorción. Los nutrientes ya modificados pasan por absorción a través de la membrana de las células que revisten el tubo digestivo y llegan al torrente sanguíneo que los transporta a todas las células. Egestión o eliminación. El material que no se aprovecha, es decir, aquel que no pudo digerirse ni absorberse, es expulsado del tubo digestivo.

Digestión en invertebrados

DIGESTIÓN EXTRACELULAR-INTRACELULAR La hidra (Phylum cnidaria o coelenterata; fig. 3.63). Dispone de una cavidad gastrovascular con una sola abertura que funciona como boca y ano. Valiéndose de sus tentáculos atrapa pequeños crustáceos que introduce a su cavidad digestiva, cubierta de células glandulares secretoras de enzimas, las cuales degradan el alimento en sustancias digeribles. Este proceso se denomina digestión extracelular. Las partículas de alimento que no llegan a desintegrarse son incorporadas al interior de otras células formando

Figura 3.60 Fig ig ra ura 3 60 La dieta del hipopótamo es predominantemente de vegetales.

Figura 3.61 Fig igura 3 61 Los rumiantes digieren los alimentos en dos etapas, primero los consumen y luego los vuelven a masticar.

Figura 3.62 Fig ig ra ura 3 62 El oso polar es uno de los depredadores marinos más fuertes.

Figura 3.63 Aparato digestivo de la hidra y la planaria.

Figura 3.64 Figura 3 64 Aparato digestivo de la lombriz de tierra.

Figura 3.65 Fig i ura 3 65 Aparato digestivo del saltamontes. con este material vacuolas digestivas, por lo que en la hidra se presentan tanto la digestión extracelular como la intracelular. La parte que no se aprovecha del alimento se expulsa al exterior por el único orificio de la cavidad gastrovascular. La planaria (Phylum platyhelminthes). El aparato digestivo de la planaria es una cavidad ramificada con una sola abertura que se localiza en la región ventral. En esta cavidad se distinguen: boca, faringe e intestino. Se alimenta de pequeños crustáceos, larvas de insectos y partículas de material orgánico que captura con la faringe, la cual puede proyectarse fuera de la boca e introducir el alimento en el intestino. Las enzimas secretadas por la faringe inician la degradación de los tejidos de la presa, que concluye en el intestino, donde las células que lo recubren al final del proceso, se encargan de absorber las sustancias nutritivas. Otras partículas penetran en forma directa a las células de la pared intestinal por fagocitosis. Por tanto, la planaria posee digestión extracelular e intracelular simultáneamente. Los residuos del alimento se eliminan a través del mismo orificio que le sirve de boca.

DIGESTIÓN EXTRACELULAR La lombriz de tierra (Phylum annelida; figura 3.64). Su aparato digestivo inicia en la boca y termina en el ano. Se alimenta de partículas de hojas y otros materiales orgánicos en proceso de descomposición, mezclados en el suelo húmedo. El buche es una cavidad del tracto digestivo donde se almacena el alimento temporalmente. De allí el alimento pasa a la molleja, donde es triturado. La suspensión resultante se transporta al intestino, donde se degrada por la acción enzimática de las células que tapizan la pared interna del intestino, para su posterior absorción (digestión extracelular). El material no aprovechable se elimina por el ano. El saltamontes (Phylum arthropoda; figura 3.65). Se alimenta de hojas que tritura con sus partes bucales masticadoras. Su aparato digestivo posee glándulas salivales y digestivas. La saliva se mezcla con el alimento, lo que facilita su paso al esófago y al buche, donde se almacena antes de pasar a la molleja, en la cual se tritura en partículas más pequeñas. Los ciegos gástricos

secretan enzimas digestivas en el ventrículo del intestino medio, en el que se realiza la digestión extracelular y la absorción de los nutrientes. El material no aprovechable sale por el ano. Las enzimas del aparato digestivo del saltamontes no degradan la celulosa de la pared celular del vegetal que ingieren, sino que dicha función se realiza a través de los microorganismos simbiontes que viven en el tracto digestivo de este animal.

DIGESTIÓN EN VERTEBRADOS Peces. Por lo general, los peces se alimentan de peces pequeños, crustáceos, moluscos y otros invertebrados, aunque también hay especies que se alimentan de fitoplancton. Sus dientes no los emplean en la masticación, sino para sostener el alimento; su lengua se encuentra poco desarrollada, adherida a la parte basal de la cavidad bucal. Después de la boca se encuentra la faringe que tiene a cada lado cuatro hendiduras branquiales, un corto esófago conduce el alimento al estómago de donde continúa al intestino, cuya función es la absorción de nutrientes, para terminar en el ano. Sus glándulas digestivas anexas son el hígado y el páncreas, cuyas secreciones contribuyen a la digestión del alimento. Anfibios. Especialmente, la rana se alimenta de insectos y gusanos que captura con una lengua protráctil (que puede extenderse hacia delante) para después introducirlos en la boca con la misma lengua. Tiene unos dientes muy pequeños que no se utilizan para masticar sino para sujetar a la presa. De la boca el alimento pasa a la faringe, después al esófago para entrar en el estómago, donde comienza la digestión. Sus dos grandes glándulas digestivas son el hígado y el páncreas, el primero produce la bilis, que una vez almacenado en la vesícula biliar entra al intestino delgado por el conducto biliar para emulsionar las grasas y el páncreas produce varias enzimas digestivas que se vierten al conducto biliar. Del estómago el alimento pasa al intestino delgado donde ocurre la mayor parte de la digestión y la absorción. Los residuos no digeridos pasan al intestino grueso y finalmente a la cloaca, donde son expulsados al exterior por el orificio cloacal. También, los conductos urinarios y reproductores se abren en la cloaca. Reptiles. El aparato digestivo de los reptiles es estructuralmente muy semejante al de los anfibios; también se compone de boca, faringe, esófago, estómago, intestino delgado, intestino grueso, cloaca y orificio cloacal. También los procesos digestivos y de absorción de sustancias asimilables tienen mucha similitud. Sin embargo, tienen hábitos alimenticios diversos, lo que depende de su especie, para los cuales desarrollaron adaptaciones específicas. Por ejemplo, las serpientes tienen dientes largos, delgados y cónicos especializados para inocular su veneno a la presa; en cambio, las tortugas en vez de dientes poseen un pico córneo cortante de origen epidérmico. Son herbívoros y carnívoros; se alimentan de frutos, hierbas, hojas y de algunas especies de invertebrados. Las lagartijas que se alimentan de insectos, gusanos y otros invertebrados, desarrollaron gran habilidad para atrapar a la presa con su lengua protráctil e introducirla en la boca, sus dientes no son para masticar, sino sólo para sujetar a la presa. Aves. Se alimentan de insectos, lombrices y de gran variedad de granos. No tienen dientes, en cambio la boca está provista de pico. El alimento pasa de la cavidad bucal a la faringe, luego al esófago que presenta en su trayectoria una dilatación que es el buche, donde se almacena y humedece el alimento. El estómago tiene un proventrículo anterior, cuyas paredes secretan los jugos gástricos que contribuyen al inicio de la digestión química y un ventrículo o molleja que machaca el alimento con la arena y grava que el animal ingiere. Especialmente la digestión física se lleva a cabo en la molleja. La digestión química se inicia en la primera división del estómago termina en el intestino donde el hígado y el páncreas vierten sus secreciones; también ocurre la absorción de las sustancias asimilables. De aquí el material que no se digiere pasa a la cloaca, que es una cavidad de salida de los sistemas digestivo, urinario y reproductor (fig. 3.66)

Figura 3.66 Aparato digestivo de un ave.

Saco aéreo

Tráquea Espiráculo Mamíferos. Una característica común en los mamíferos es la presencia de dientes diferenciados en incisivos, caninos, premolares y molares, los cuales desarrollan una estructura especial que varía conforme el régimen alimenticio. Por ejemplo, los caninos e incisivos de los carnívoros están adaptados para desgarrar y cortar la carne; en cambio, en los roedores, los incisivos son los especializados para roer el alimento. En la base de la boca se sostiene la lengua, órgano musculoso flexible. La saliva que secretan las glándulas salivales, además de humedecer el alimento para su fácil deglución y las enzimas que contiene, inician la degradación química del alimento. La faringe es la continuación de la boca, le sigue el esófago que conduce el alimento al estómago, cuyas glándulas producen las enzimas que realizan la digestión gástrica. La mayor parte de la digestión química con la participación de la bilis y las enzimas del jugo pancreático, que producen el hígado y el páncreas respectivamente se realiza en el intestino delgado. Las vellosidades que cubren la pared interna del intestino delga- do aumentan la superficie de absorción de nutrientes que ocurre en este órgano también. La continuación es el intestino grueso que termina en el recto, el cual se abre al exterior por el ano, por donde se expulsan los desechos de la digestión.

Respiración Comúnmente entendemos como respiración el intercambio de gases (también se conoce como respiración externa) entre el organismo y su medio; es decir, el aprovechamiento del oxígeno contenido en el aire o el agua donde ese organismo vive y la liberación del bióxido de carbono de su cuerpo. Sin embargo, el término respiración puede interpretarse de dos maneras; una como las reacciones químicas que requieren oxígeno y que ocurren en las mitocondrias de las células eucarióticas, por las cuales se oxidan las moléculas orgánicas gradualmente, lo que da como resultado la liberación de la energía que la propia célula requiere y la producción de bióxido de carbono y agua que se desechan. Este tipo de respiración es celular aerobia, ya que requiere oxígeno. La otra interpretación del término respiración se refiere al intercambio gaseoso por difusión por medio de una superficie húmeda. En este proceso se requiere una entrada continua de oxígeno, así como una salida de bióxido de carbono. Para tal propósito es necesario una renovación sin interrupción del aire o del agua de donde se toma el oxígeno y se incorpora el bióxido de carbono que se desecha. A este proceso de movilizar el aire o agua que los animales realizan sobre sus superficies de intercambio gaseoso se llama ventilación.

Soporte de quitina Fibrillas musculares

Figura 3.67 Sistema traqueal del saltamontes.

RESPIRACIÓN EN INVERTEBRADOS La hidra y la planaria carecen de aparato respiratorio. Sus células obtienen el oxígeno disuelto en el agua y liberan el bióxido de carbono; este intercambio gaseoso se realiza por difusión. El oxígeno se difunde del agua al interior de las células a través de la membrana celular, y de manera similar se desecha el bióxido de carbono. El intercambio de gases por difusión sólo es posible a través de membranas celulares húmedas, tanto en los animales acuáticos como en los terrestres.

Opérculo

Soporte óseo Vasos sanguíneos Capilares

Filamentos branquiales Filamentos branquiales Vasos sanguíneos Figura 3.68 Sistema branquial del pez.

La lombriz de tierra tiene respiración cutánea. Es decir, a través de su piel húmeda se realiza el intercambio gaseoso por difusión. El oxígeno del aire se difunde por medio de las células de la piel y llega a los vasos capilares sanguíneos, aquí se mezcla con la hemoglobina de la sangre que lo transporta a todas las células y recoge el bióxido de carbono, que también se desecha a través de la piel. Los saltamontes respiran por tráqueas (fig. 3.67). Éstas son tubos que se ramifican a lo largo de su cuerpo. Éstos presentan ensanchamientos que forman muchos sacos aéreos. El sistema traqueal consta de diez pares de orificios externos a los lados del cuerpo, que se llaman estigmas o espi- ráculos. Por contracción muscular, los estigmas se abren o se cierran. Durante la inspiración (entrada del aire a las tráqueas) se abren los cuatro pares anteriores, mientras que en la espiración (salida del aire de las tráqueas) se abren los seis pares posteriores. Los extremos terminales internos de las tráqueas contienen un fluido en el que se disuelve el oxígeno que llega a las células por difusión. El bióxido de carbono tiene un trayecto inverso, sale de las células por difusión y se transporta a través del sistema traqueal y se incorpora en el medio externo por los estigmas o espiráculos.

RESPIRACIÓN EN VERTEBRADOS Los peces tienen respiración branquial (fig. 3.68). Su respiración se lleva a cabo por cuatro pares de branquias, que se localizan a los lados de la cabeza, y se sostienen por los arcos branquiales. Cada branquia consta de una hilera doble de filamentos branquiales. Las branquias están protegidas por una cubierta que se llama opérculo. En el interior de estos filamentos hay vasos sanguíneos, aquí se realiza el intercambio gaseoso por difusión. La sangre que transporta el bióxido de carbono para su expulsión por los filamentos branquiales procede del corazón y llega a los arcos branquiales por la arteria branquial aferente. La sangre que recoge el oxígeno de los filamentos branquiales regresa al arco branquial y fluye por la parte superior de las branquias, por la arteria branquial eferente, para después transportarse por la aorta dorsal a los tejidos del pez. Los anfibios. Son los animales que disponen de mayores medios para respirar. Sin embargo, su principal forma de respirar es la pulmonar. El aire que entra por las fosas nasales penetra en la boca, enseguida pasa por la laringe a los bronquios para llegar a los pulmones, los cuales se encuentran divididos en diminutas cámaras muy vascularizadas que se llaman alvéolos, donde se lleva a cabo el intercambio de gases (se incorpora el oxígeno a la sangre y se libera el bióxido de carbono). Durante su etapa larvaria; las ranas respiran por branquias, que en las salamandras acuáticas este tipo de respiración se conserva hasta la edad adulta. En tal proceso, el agua llega a la boca por las aberturas nasales, de la boca el líquido se impulsa hacia fuera por las hendiduras branquiales, al pasar por los filamentos branquiales ocurre el intercambio gaseoso. Pero también pueden tener respiración cutánea; es decir, a través de la piel que se encuentra muy vascularizada se hacen los cambios gaseosos que pueden ser dentro o fuera del agua.

Figura 3.69 Sistema respiratorio de las aves. Tráquea Sacos de aire cervicales

Sacos de aire interclaviculares Sacos de aire articulados

Sacos de aire torácicos

Pulmones

Sacos de aire abdominales Tráquea

Sacos de aire cervicales

Sacos de aire interclaviculares Sacos de aire torácicos Sacos de aire abdominales

Figura 3.70 Sistema respiratorio de un mamífero. Faringe

Bronquiolo

Cavidad nasal

Laringe

Tráquea

Bronquiolos

Bronquios

Alvéolos

Pulmón Cavidad alveolar

Capilar pulmonar Glóbulos rojos

Los reptiles. Estos animales tienen respiración pulmonar. El aire que entra por las aberturas nasales sigue por la laringe para llegar a la tráquea, la cual se bifurca en dos bronquios que conducen el aire a cada pulmón hasta los alvéolos pulmonares, en cuyas membranas se realiza el intercambio gaseoso. Aunque los pulmones de los reptiles son muy simples, su grado de desarrollo es mayor que el de los pulmones de los anfibios. Las aves. Disponen de un sistema respiratorio muy eficiente que se compone de laringe seguida de la tráquea que en su descenso por el cuello llega a la siringe (órgano de emisión de sonido), donde la tráquea se bifurca en dos bronquios que llegan a cada pulmón (fig. 3.69). Éstos se encuentran conectados a unos sacos aéreos que al inflarse y desinflarse hacen que al aire fluya en una sola dirección en los pulmones, lo que permite su remoción continua durante ciclos de dos inhalaciones y dos exhalaciones cada uno. Además, los sacos aéreos también sirven para desechar el calor corporal debido al trabajo muscular. En la primera inhalación o inspiración se almacena el aire en los sacos aéreos posteriores. En la primera exhalación o espiración, ese aire se moviliza de los sacos posteriores

hacia los pulmones. En la segunda inhalación, el aire fluye de los pulmones a los sacos aéreos anteriores y por último en la segunda exhalación, el aire es expulsado del cuerpo. La ventaja de este flujo continuo y unidireccional del aire es que permite un intercambio gaseoso constante, el cual se lleva a cabo en las paredes de una serie de diminutos tubos de los pulmones que se llaman parabronquios. Los mamíferos. La respiración de los mamíferos es pulmonar (fig. 3.70). Los pulmones recubiertos por la pleura, se encuentran alojados en la cavidad torácica. En posición transversal se encuentra el diafragma, un músculo en forma de bóveda, que es el piso del tórax y que se contrae y se aplana durante la inspiración, lo que hace que se expanda la cavidad torácica. El aire penetra por las fosas nasales y fluye por la laringe (órgano que contiene las cuerdas vocales), pasa por la tráquea que se bifurca en dos bronquios, éstos se ramifican en el interior de cada pulmón para formar los bronquiolos que conducen el aire a los alveolos pulmonares, cuyas paredes contienen vasos capilares. En estos alveolos ocurre el intercambio gaseoso por difusión. El bióxido de carbono transportado por la sangre se expulsa al exterior, mientras que el oxígeno del aire entra y se combina con la hemoglobina para formar oxihemoglobina que se incorpora a la circulación sanguínea.

Excreción

Se llama excreción el proceso mediante el cual el organismo elimina las sustancias de desecho que genera su actividad celular, innecesarias para su fisiología, como agua, bióxido de carbono y desechos nitrogenados. Con frecuencia se confunde este concepto con el de egestión o defecación, que consiste en la eliminación de las heces, que se forman de materia de desecho de la alimentación, mas no del proceso metabólico celular, ya que la materia fecal sólo transita a lo largo del tubo digestivo y nunca penetra dentro de las células del organismo. De manera continua, los organismos mantienen las condiciones de su medio interno; es lo que se entiende por homeostasis. La excreción se relaciona estrechamente con el equilibrio de la concentración de líquidos corporales. Las estructuras que en un principio se identificaron solamente en la función excretora. También tienen una importante acción en el equilibrio de agua y sales, de tal suerte que la concentración de diversas sustancias en el cuerpo es consecuencia de un equilibrio entre la cantidad que llega a las células y la que se elimina.

EXCRECIÓN EN INVERTEBRADOS La hidra. La pared corporal de la hidra consta de dos capas de células, una en contacto con el agua de su medio circundante y la otra con el agua de su cavidad gastrovascular, por lo que el bióxido de carbono y el amoniaco que son sus desechos, se difunden a través de sus células al agua de su medio externo o al agua contenida en su cavidad gastrovascular. La hidra no tiene estructuras especializadas de excreción. El agua tiende a incorporarse continuamente en las células del animal por ósmosis, ya que en ellas hay menor concentración de este líquido que en su medio externo. Esto hace probable que el proceso de eliminación del exceso de agua lo realice por transporte activo. La planaria. Posee un sistema excretor que consiste en una serie de tubos que se ramifican a lo largo del cuerpo, que se llama protonefridios. La terminación interna de esos tubos se asemeja a la flama de una vela, por ello se llama célula flamígera, la cual se constituye por un conjunto de cilios cuyos movimientos hacen circular el exceso de agua, el bióxido de carbono y el amoniaco del medio interno del cuerpo a los poros excretores que se localizan en la pared corporal, para eliminarse hacia el medio externo (fig. 3.71).

Figura 3.71 Figura 3 71 La planaria y una célula flama o flamígera.

Tubo excretor (nefridio)

Sedas (satae)

La lombriz de tierra. Dispone de un aparato circulatorio que se encarga de transportar el bióxido de carbono hasta la superficie del cuerpo del animal, donde se elimina al medio externo mediante difusión de las células superficiales. El amonio, la urea y otras sustancias de desecho se eliminan por los tubos excretores que reciben el nombre de nefridios, de los cuales la lombriz posee dos en cada segmento del cuerpo. Los nefridios comunican la cavidad del cuerpo de la lombriz con el medio externo y, mediante contracciones musculares, expulsan las sustancias de desecho a través de los poros excretores, que son aberturas externas de los nefridios (fig. 3.72). El chapulín o saltamontes. Este animal elimina el bióxido de carbono por medio de sus conductos traqueales. El residuo nitrogenado que más elimina es el ácido úrico, en vez de amoniaco y urea como lo hacen la hidra y la planaria, lo que representa una ventaja adaptativa debido Figura 3.73 a su condición de animal terrestre, ya que el ácido úrico Sistema excretor por ser más inofensivo para las células se elimina con del saltamontes escasa cantidad de agua, en cambio el amonio resulta más o chapulín. tóxico y para eliminarlo se requiere mayor cantidad de agua, situación que favorece a la hidra y a la planaria, que son animales acuáticos. El chapulín posee un sistema excretor que consta de túbulos que se llaman de Malpighi, comunican las cavidades sanguíneas con el tracto digestivo (fig. 3.73). De las cavidades sanguíneas extraen las sustancias de desecho y las conducen al tracto digestivo para expulsarse junto con el excremento por el ano.

Parte del tejido interno situado entre dos segmentos Abertura interna ciliada de un tubo excretor Abertura externa de un tubo excretor en el lado opuesto del cuerpo Abertura externa de un tubo excretor en el lado más cercano del cuerpo. (Tres tubos excretores del lado más cercano fueron cortados al quitar la pared del cuerpo del segmento abierto)

Figura 3.72 Los nefridios o túbulos excretores de la lombriz de tierra.

EXCRECIÓN EN VERTEBRADOS Peces. Su sistema excretor se compone de dos riñones (con estructura filtradora de tipo mesonefro), los cuales se ubican en el dorso de la cavidad abdominal y la vejiga urinaria. Los desechos nitrogenados se recogen de la sangre por los riñones. Después, se transportan por los conductos urinarios o uréteres a la vejiga urinaria, para posteriormente expulsarse en el exterior a través del orificio urogenital. Anfibios. Los riñones de la rana (también de tipo mesonefro) se localizan en la cavidad abdominal en los lados de la columna vertebral. Los riñones retienen las sustancias de desecho que la sangre transporta y con ella elabora la orina, la cual se conduce por el conducto urinario o uréter de cada riñón a la cloaca. En las proximidades donde desembocan los uréteres o ureteros, la cloaca forma una invaginación que funciona como vejiga urinaria y donde después pasa la orina para posteriormente expulsar a través del orificio cloacal. Reptiles. Los riñones son de mayor grado de complejidad, sus estructuras filtradoras son de tipo metanefro, como las de las aves y los mamíferos. Tienen forma lobulada y se sitúan en los lados de la columna vertebral. Los uréteres conducen la orina a la cloaca. Solamente los cocodrilos y las tortugas poseen vejiga urinaria. La orina sale por el orificio cloacal. Aves. Tienen riñones que se dividen en tres lóbulos, los cuales se localizan en la pared dorsal del cuerpo. De cada riñón sale un uréter que conduce la orina a la cloaca. Carecen de vejiga urinaria. La orina es muy espesa con un contenido alto de ácido úrico, sale por la cloaca mezclada con los excrementos, a los cuales cubre en forma de una mancha blanca.

Mamíferos. Los riñones tienen forma oval; se sitúan en la región lumbar, en ambos lados de la columna vertebral. En ellos se produce la orina por filtración de las sustancias de desecho que transporta la sangre (fig. 3.74). Dicha filtración se efectúa a través de las nefronas, que son las unidades estructurales y funcionales de los riñones. La orina elaborada por los riñones pasa por los ureteros a la vejiga urinaria donde se almacena hasta que en un determinado momento se contrae voluntariamente y expulsa la orina al exterior mediante la uretra.

Reproducción Una de las más importantes funciones del ser vivo es su capacidad de reproducción, que constituye la manera de dar origen a nuevos individuos, lo que permite la preservación de la especie a través del tiempo. Por medio de la reproducción se transmite de una generación a la siguiente la información que almacena y regula las moléculas de ADN (ácido desoxirribonucleico) de cada especie. Se distinguen dos formas de reproducción: asexual y sexual. La reproducción asexual se caracteriza porque no hay unión de gametos y porque la variedad de mecanismo que tiene se realiza a partir de un solo progenitor. En cambio, la reproducción sexual, se efectúa por la fusión de dos células especializadas llamadas gametos, las cuales se originan casi siempre por dos progenitores de diferente sexo. Las distintas formas de reproducción de los grupos representativos de animales se tratarán en este tema.

Figura 3.74 Sistema excretor del ser humano.

REPRODUCCIÓN EN INVERTEBRADOS La hidra. Se reproduce asexualmente por gemación en temporadas en que la temperatura del agua es favorable. Por medio de este proceso, sobre su pared corporal se forman pequeñas protuberancias que al crecer se desprenden y forman nuevas hidras. Regeneración. La hidra tiene la capacidad de generar la parte que llega a faltar; cuando se fragmenta en forma transversal en dos o tres trozos, cada uno de éstos puede crecer y convertirse en una hidra completa. La reproducción sexual suele ocurrir en otoño, que es cuando se le forman temporalmente las gónadas en los lados del cuerpo, que son sus únicos órganos reproductores. Los espermatozoides que produce un testículo se liberan en el agua y nadan hasta alcanzar el óvulo dentro de un ovario, donde se realiza la fecundación y las primeras etapas del desarrollo. Después se forma alrededor del embrión una concha o quiste que luego se endurece. Más tarde, el embrión envuelto en esa cubierta protectora se desprende de la hidra madre y permanece en el agua, hasta que el quiste se ablanda y deja salir a la nueva hidra.

La planaria. Se reproduce en forma asexual y sexual. De manera asexual, cuando se constriñen en dos, por lo general detrás de la faringe; las partes que faltan en cada fragmento crecen y se convierten en dos planarias completas. Estos animales son hermafroditas —poseen los dos órganos sexuales: masculino y femenino—, su reproducción sexual es por fecundación cruzada (el espermatozoide de un individuo se fusiona con el óvulo de otro). Al aparearse, dos planarias juntan sus partes ventrales posteriores y cada una deposita sus espermatozoides en el receptáculo seminal de la otra. Después, los espermatozoides se transportan por el oviducto donde fecundan a los óvulos. Los cigotos se cubren de una cápsula y la planaria las deposita en el agua, de los cuales más tarde salen nuevos individuos. La lombriz de tierra. Las lombrices de tierra son hermafroditas; se reproducen sexualmente; su fecundación es cruzada. Para aparearse, dos lombrices unen sus superficies ventrales, pero con los extremos anteriores en sentido opuesto e intercambian espermatozoides, al mantenerse unidos en esa posición por las secreciones mucosas de sus clitelos (abultamiento glandular que se localiza en algu-

Figura 3.75 Fig i ura 3 75 La reproducción de los saltamontes se logra hasta que la hembra tiene el peso suficiente.

Figura 3.76 Figura 3 76 Metamorfosis completa.

Figura 3.77 Fig i ura 3 77 Copulación de anfibios. Al posarse sobre la hembra, el macho induce a la liberación del óvulo al medio acuático. nos segmentos de la epidermis). Los espermatozoides de cada lombriz se depositan en los receptáculos seminales de la otra, después se separan. Algunos días posteriores a la copulación, cada lombriz produce un tubo mucoso alrededor del clitelo y de los segmentos anteriores. Enseguida el clitelo secreta una vaina mucosa que rodea una capa externa de quitina. Esta vaina que circunda al clitelo forma el capullo, el cual al empujarse junto con el tubo mucoso por los movimientos musculares del animal, se desplaza hacia delante, sobre su extremo anterior; en el capullo van a ser depositados los óvulos y los espermatozoides y se efectúa la fecundación. El capullo, después de deslizarse sobre la cabeza de la lombriz, se libera del cuerpo del animal, el cual se deposita en el suelo, el tubo mucoso se desintegra, los extremos del capullo se cierran y en los óvulos fecundados al interior se desarrollan las diminutas lombrices. Regeneración. En su etapa adulta, la lombriz de tierra puede regenerar algunos segmentos tanto de su extremo anterior como del posterior. Saltamontes. Son animales unisexuales (de sexo opuesto). Por lo general, copulan a fines del verano; el macho se sube sobre el dorso de la hembra, introduce los genitales en su vagina y le transfiere los espermatozoides (fig. 3.75). Después de la fecundación, la hembra deposita los huevos en el suelo y la puesta puede ser de ocho a diez veces. Los huevos suelen estar unidos en paquetes por una secreción mucosa. Al nacer el saltamontes tiene una forma que se parece a la del adulto, aunque de proporciones distintas, como la cabeza muy grande en comparación con el cuerpo, y no tiene alas. Conforme el cuerpo crece se vuelve grande para su exoesqueleto, por eso tiene que mudar periódicamente; de esta manera, el insecto adquiere mayor tamaño hasta convertirse en adulto y obtener alas. Los insectos que alcanzan la etapa adulta en forma gradual por mudas sucesivas, se dice que son de metamorfosis incompleta. En cambio, en otros como la mariposa que sus transformaciones son muy profundas, se dice que son de metamorfosis completa (fig. 3.76).

REPRODUCCIÓN EN VERTEBRADOS Peces. La mayoría de los peces son de sexo separado, tanto los ovarios (unidos en uno solo) de la hembra como los testículos del macho se localizan en la parte posterior del abdomen. Por lo general, los peces son de fecundación externa: las hembras depositan en el agua sus óvulos y sobre ellos después los machos arrojan el semen que contiene los espermatozoides, ambos gametos salen por la abertura urogenital y se fusionan en el agua. La mayor parte de los cigotos o huevos sirve de alimento a otros peces, sólo una mínima cantidad alcanza su desarrollo total. Los condrictios así como los tiburones y las rayas son de fecundación interna. Anfibios. Son de sexos separados y de fecundación externa. El proceso de reproducción se realiza en el agua; el macho salta sobre el dorso de la hembra y la abraza, ésta libera sus óvulos; enseguida, el macho descarga sus espermatozoides sobre los óvulos, y al fusionarse cada uno con un óvulo se logra la fecundación externa (fig. 3.77). Los huevos quedan cubiertos con una envoltura gelatinosa que los protege. Las crías son larvas acuáticas con aspecto de pequeños peces; estas larvas se conocen como renacuajos, respiran

por branquias y tienen cola. Durante la metamorfosis, desarrollan patas y pulmones y pierden branquias y cola. Reptiles. Son de sexos separados y de fecundación interna, para la cual el macho se aparea con la hembra; la mayoría de los reptiles es ovípara, las hembras depositan los huevos cubiertos con cáscaras en sitios con una adecuada temperatura solar para la incubación o los entierros por la hembra, como sucede con las tortugas. En algunas serpientes el desarrollo del embrión es interno, los huevos eclosionan dentro del cuerpo materno y las crías se liberan al exterior. En este caso se dice que son ovovivíparas. Aves. Son de fecundación interna y ovípara, porque aunque el espermatozoide fecunda al óvu- lo dentro del aparato reproductor de la hembra, el embrión se desarrolla fuera del cuerpo materno dentro de un huevo. Los machos tienen dos testículos en forma oval. Los espermatozoides que producen salen por los vasos deferentes y antes de desembocar en la cloaca, por dilatación de su extremo forma la vesícula seminal. Las hembras sólo desarrollan ovario y oviducto del lado izquierdo. Durante la cópula (se realiza por contacto de las cloacas), los espermatozoides que se almacenan en la vesícula seminal pasan de la cloaca del macho a la de la hembra; la fecundación ocurre en el oviducto (fig. 3.78). Después, los huevos se expulsan hacia el exterior. Mamíferos. Tienen fecundación interna y la mayoría es vivíparo. Los testículos del macho se encuentran dentro de los sacos llamados escroto, fuera de la cavidad abdominal. La producción de los espermatozoides es continua. En tanto que, los ovarios de la hembra que se localizan en la parte dorsal de la cavidad abdominal, producen los óvulos, los cuales se rigen por un ciclo con una duración que varía según la especie. Cuando el macho se aparea con la hembra transfiere por medio de su pene los espermatozoides al conducto reproductor femenino, si el espermatozoide fecunda el óvulo se forma el cigoto que inicia una serie de divisiones o segmentaciones y se implanta en la pared del útero donde se desarrolla el embrión. Éste permanece unido a la madre durante la gestación por la placenta, a través de la cual recibe nutrientes, oxígeno y elimina sustancias de desecho. La duración de la gestación también es variable en cada especie.

Fig. 3.78 Sistema reproductor masculino y femenino de los seres humanos.

DESARROLLO DEL EMBRIÓN DEL POLLO

Objetivo

Identificar la semejanza que tienen las etapas iniciales del desarrollo de los embriones de aves y mamíferos y la similitud que hay entre sus membranas extraembrionarias.

Consideraciones teóricas

Las fases iniciales del desarrollo embrionario de diferentes especies de vertebrados presentan mucha semejanza estructural, lo que indica que derivaron de un ancestro común.

Las membranas extraembrionarias que protegen y nutren el embrión de los vertebrados terrestres son: corion, amnios, alantoides y saco vitelino.

El corion rodea en forma externa al embrión; en aves y reptiles se encuentra junto al cascarón y es el medio de intercambio de gases. En mamíferos, participa en la formación de la placenta.

El embrión se desarrolla en el amnios que forma una cavidad que se llena de un líquido que lo protege al amortiguar los impactos, al mismo tiempo le da cierta libertad de movimiento.

El alantoides se conecta al embrión en forma de globo, se origina entre el amnios y el corion. En reptiles y aves, sirve para desechar sustancias productos del metabolismo del embrión, especialmente residuos nitrogenados. En mamíferos, casi no es funcional ya que la eliminación de desechos se efectúa por medio de la placenta.

En reptiles y aves, el saco vitelino, rodea y contiene el vitelo (la yema); tiene función nutritiva; sus células digieren el vitelo, cuyas moléculas se transportan por los vasos sanguíneos para nutrir al embrión. En mamíferos casi no contiene vitelo y sirve para formar células sanguíneas embrionarias.

Material

• Tijera de punto fino. • Caja de Petri. • Microscopio estereoscópico. • Pinza de punto fino. • Gotero. • Huevo fertilizado de cinco días de incubación • Solución salina a 38 °C. • Círculo de papel filtro.

A B D E

C F