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Pseudocrenilabrus multicolor (Imagen: Jmatz, Wikipedia) | Pseudocrenilabrus multicolor (Imagen: JMatz, Wikipedia)

Hay circunstancias bajo las cuales la concentración de oxígeno disuelto en las aguas naturales llega a ser muy baja. Esa situación es frecuente cuando la producción primaria (producción vegetal) es intensa, esto es, cuando se dan altas concentraciones de nutrientes minerales en el agua, junto con luz y temperatura adecuadas, puesto que son las condiciones idóneas para que se produzca una alta actividad de fotosíntesis. Al producirse de esa forma abundante materia orgánica, aumenta mucho la actividad microbiana y esa actividad consume mucho oxígeno. Ni lo que producen los propios organismos fotosintéticos (algas y microalgas, principalmente), ni lo que difunde desde la atmósfera es suficiente para equilibrar la concentración de oxígeno, y ésta tiende a bajar. Se dan lo que se conocen en nuestra jerga como condiciones “hipóxicas”. A las condiciones normales, que son las que corresponden a una situación en la que el oxígeno disuelto en el agua está en equilibrio con la atmósfera, las denominamos condiciones “normóxicas”.

Hay animales que no toleran las condiciones de hipoxia. Pero otros sí las toleran; son capaces de vivir en aguas en las que la concentración de oxígeno está por debajo de lo normal. Pseudocrenilabrus multicolor victoriae es uno de esos animales. Es un pez de agua dulce, un cíclido, para ser más precisos. Vive en los lagos, estanques y ríos del África oriental. En los ríos la concentración de oxígeno suele ser alta, si bien varía con las estaciones del año. En la estación seca puede llegar a detenerse la corriente de agua y queda retenida en charcos y pozas; bajo esas condiciones la concentración de oxígeno puede reducirse de manera notable. Por el contrario, en la época de lluvias los ríos bajan con abundante agua y las condiciones son de normoxia. Sin embargo, en lagos y embalses, por regla general, suelen darse bajas concentraciones de oxígeno.

La tolerancia para con las condiciones de hipoxia es posible, -cuando se da-, gracias a diferentes mecanismos fisiológicos. Por ejemplo, tanto la concentración de hemoglobina en sangre, como su afinidad por el oxígeno, pueden ser diferentes dependiendo de la concentración de oxígeno del agua en que se encuentran los peces. Bajo condiciones de hipoxia, ambas, concentración de hemoglobina y afinidad por el oxígeno suelen ser más altas, porque esos rasgos facilitan la captación de oxígeno.

Pero no son solo la hemoglobina y su función, la misma anatomía de los peces puede también ser diferente. En los Pseudocrenilabrus a los que me refiero aquí se ha visto que los ejemplares que viven en aguas de menor concentración de oxígeno, tienen branquias de mayor tamaño. Además, no parece que tal rasgo tenga base genética, sino que es consecuencia de la flexibilidad del desarrollo de los peces. Esto lo sabemos porque los ejemplares de esta especie criados experimentalmente en agua de baja concentración de oxígeno desarrollan branquias de mayor tamaño que los criados en aguas normóxicas.

Es evidente que al tener branquias de mayor tamaño, los peces criados bajo condiciones de hipoxia disponen de una mayor superficie corporal dedicada al intercambio respiratorio, y de esa forma se facilita la toma de oxígeno. Así pues, esa variabilidad anatómica constituye una adaptación fisiológica de gran valor, pues posibilita o, cuando menos, facilita la vida en aguas con escasez de oxígeno.

Pero la que hay entre unas branquias y otras no es la única diferencia anatómica observada en esos peces. Porque resulta que los que viven en aguas hipóxicas tienen también el cerebro más pequeño que los que viven en aguas normóxicas. Según los investigadores que han estudiado estas variaciones, las diferencias observadas en el tamaño encefálico no son el resultado de una adaptación, sino una consecuencia perjudicial de las condiciones de hipoxia.

El tejido encefálico, como es bien sabido, tiene altos requerimientos de oxígeno, ya que es metabólicamente muy activo. Y por esa razón, no es fácil –ni quizás posible- mantener cerebros de tamaño normal en agua hipóxica, puesto que no podrían satisfacerse las necesidades de oxígeno. Es muy posible que ese rasgo tenga consecuencias negativas, pues es probable que, para una misma especie, un cerebro de menor tamaño tenga también menor capacidad cognitiva. Y sin embargo, en el balance entre pros y contras, parece evidente que ganan los pros, puesto que a pesar de tener un encéfalo de menor tamaño y quizás por ello una menor capacidad cognitiva, hay peces de esta especie viviendo en esas aguas. Es muy posible que en ellas la competencia por el alimento sea menor, pues no todas las especies acuáticas tienen la capacidad de vivir en aguas hipóxicas, y esa es una ventaja muy importante, tanto como para superar los inconvenientes que conlleva el tener un cerebro de menor tamaño.

Fuente: E. Crispo eta L. J. Chapman (2010): “Geographic variation in phenotypic plasticity in response to dissolved oxygen in an African cichlid fish” Journal of Evolutionary Biology 23: 2091–2103

Antonio Osuna (AKA BioTay) ha puesto en tuiter este vídeo. Muestra cómo aprenden unos abejorros a realizar una tarea, y a mejorarla incluso, tras la que reciben una recompensa.

La capacidad para manipular objetos con un determinado propósito es una habilidad cognitiva compleja. Tradicionalmente se pensaba que esa habilidad era propia sólo de los seres humanos. Más adelante se le reconoció también a los primates. Luego a los cetáceos. Y más tarde a las aves. Ahora sabemos que muchos animales, invertebrados incluidos, tienen la capacidad de aprender a manipular objetos para conseguir algo. Lokuola y colaboradores consiguieron que unos abejorros aprendiesen a llevar una bola a una posición determinada para obtener alimento.

El artículo donde se publican los resultados del experimento es este. Y si no tienes acceso a Science, también puedes leer aquí las explicaciones.

Animalia no es el reino con los seres vivos más grandes que se conocen. El tamaño récord lo tiene una conífera, la secuoya gigante (26), que puede medir cerca de 100 m de altura y algo más de de 10 m de diámetro. El volumen de la secuoya actual de mayor tamaño es de casi 1500 m3.

Los animales y las plantas más grandes, de H. G. Wells, J. S. Huxley & G. P. Wells (1931): The Science of Life. Cuando, lo largo del texto, se cite alguno de estos animales, se dará su número en esta figura entre paréntesis para que sirva de referencia.
Los animales y las plantas más grandes, de H. G. Wells, J. S. Huxley & G. P. Wells (1931): The Science of Life. Cuando, lo largo del texto, se cite alguno de estos animales, se dará su número en esta figura entre paréntesis para que sirva de referencia.

No resulta extraño que la ballena azul (1) el animal más grande que existe y ha existido jamás sea acuático. Si fuera terrestre necesitaría unas extremidades de tal grosor que quizás sería un organismo inviable. Podría tratarse de un animal sin extremidades, como una serpiente, pero en tal caso quizás tampoco sería viable porque podría colapsar a causa de su propio peso. Sin embargo, en el agua, con una densidad similar a la del medio, no operan esas limitaciones pues, a los efectos, es como si fuese ingrávido. La ballena azul se alimenta filtrando agua de mar; sospecho que es el filtro más grande que existe.

Aunque sobradamente conocidos por su aparición en conocidísimas películas de ficción y por causar una gran fascinación en mucha gente, Tyrannosaurus (2) y Diplodocus (3) no son los dinosaurios más grandes que han existido. Los ha habido de mayor tamaño. Hasta la fecha, el dinosaurio más grande del que se ha recuperado un esqueleto fósil completo es Giraffatitan (antes clasificado en el género Brachiosaurus). Sus restos fueron hallados en Tanzania, entre 1917 y 1912. 12 m de altura y 22 m de longitud son sus credenciales; se le atribuye una masa de entre 30 y 60 Ton. Sin embargo, los hubo incluso mayores, pero de esos colosos sólo se han recuperado restos fragmentarios. Uno de ellos es Argentinosaurus huinculensis, de cuyas dimensiones (40 m de largo y 96 Ton) hay pruebas incontrovertidas. Ese titanosauro es el animal terrestre de mayor tamaño de cuya existencia tenemos constancia fehaciente. Quizás los hubo incluso mayores.

Los animales voladores más grandes que existen en el presente son cóndores; y los albatros del género Diomedea son los que tienen una mayor envergadura: 3.4 m de punta a punta de las alas. Pero esas aves son muy pequeñas comparadas con los pterosaurios (4), reptiles que poblaron la Tierra y surcaron los cielos durante más de 200 millones de años y que se extinguieron junto con los dinosaurios. Su envergadura era de unos 11 m. Sus huesos estaban huecos y pesaban muy poco.

Las aves que no vuelan alcanzan tamaños mayores que las voladoras. De entre todas ellas, la más grande es el avestruz (7), que parece verdaderamente grande si lo comparamos con un pollo (8). Pero al igual que ocurre con otros grupos, ha habido especies ya extinguidas que llegaron a tener mayor tamaño que las actuales, como Aepyornis (6), la mayor de todas ellas, que desapareció de las islas del Pacífico que habitaba tras la llegada de los seres humanos.

Entre los peces, los más grandes son elasmobranquios. Uno de los de mayor tamaño es Megalodon (23), un animal formidable que podía alcanzar 18 m de longitud. Los teleósteos no alcanzan tamaños tan grandes. El de la imagen (19) ronda los dos metros de largo, aunque numerosas especies superan con facilidad esa talla. Los atunes pueden alcanzar así 5 m de longitud.

La serpiente de mayor tamaño es una especie fósil (9) que llegó a alcanzar 15 m de longitud. El lagarto más grande de que se tiene conocimiento (14) es una especie extinta, mucho mayor que los cocodrilos más grandes del África Occidental (12). Por comparación, el dragón de Komodo (13) es mediano, aunque es grande si se compara con un ser humano o una oveja (11).

Entre los invertebrados, la medusa más grande es Cyanea (16), famosa porque era la asesina en el relato The Lion´s name, de Connan Doyle. El ejemplar más grande conocido fue hallado en el Mar del Norte: sus tentáculos se proyectan casi dos metros y medio hacia abajo desde la gran cúpula gelatinosa. Y sí, sus cnidoblastos pueden causar mucho daño, pero no se sabe de ninguna persona que haya muerto víctima de su ataque. El pólipo (15) más grande del que se tiene noticia es de un tamaño comparable al de esa medusa.

El gusano más largo es un cestodo. En (10) puede verse un ejemplar (una línea horizontal) que por su longitud ha de ser Hexagonoporus, parásito del intestino de ballenas. Los cestodos que parasitan intestinos humanos, como Diphyllobothrium latum, no superan los 12 m de largo, y no es poco.

El bivalvo más grande conocido es la almeja gigante, Tridacna gigas (18); en la imagen se puede observar que se encuentran en el mismo rango de tamaños que los caballos (17). T. gigas puede alcanzar los 200 kg de masa y una longitud de 140 cm. Habita en el Pacífico; es el bivalvo de mayor tamaño, pero otros congéneres de Tridacna también pueden alcanzar grandes dimensiones.

El centollo japonés (20), que es un conocido ejemplo de gigantismo abisal, supera con creces al bogavante del Océano Atlántico (21). E incluso mayor es el escorpión marino Eurypterid (22), aunque esta es un animal extinguido. De gran tamaño son también el calamar colosal y el calamar gigante (25), animales que pueden llegar a los 14 metros o más de longitud y (las hembras) alrededor de 300 kg de masa. Los machos, algo más cortos, pesan bastante menos, casi la mitad.

Fuente principal: John Tyler Bonner (2006): Why size matters. Princeton University Press.

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Notas:

(1) Me dice Xabier Lapitz en Facebook y Guillermo de Haro en un comentario que el organismo vivo de mayor tamaño es un ejemplar del género Armillaria. Lo había leído hace tiempo pero se me había olvidado. No obstante, tengo dudas en relación con la relevancia y significado de ese caso. Por ser único y porque su individualidad es -digamos- peculiar. Más claro me parece el caso del ejemplar de Posidonia de 8 km de longitud hallado cerca de Formentera en 2006. Ese, además, lo desconocía.

Perdón por los errores. Es lo que ocurre cuando se escribe de cosas que no se dominan. Y gracias a Xabier y a Guillermo.

(2) Me dice Eloy en otro comentario que podéis ver más abajo que el cestodo que cito no es el más largo, que hay un nemertino que lo supera. Yo lo desconocía, por supuesto. Es este. El nombre es muy gracioso: Lineus longissimus.

Elefante africano (Imagen: Haplochromis; Wikipedia)
Elefante africano (Imagen: Haplochromis; Wikipedia)

Hace algo más de medio siglo, un grupo de psiquiatras se propuso investigar el efecto que ejerce el LSD (dietilamida del ácido lisérgico) en los elefantes y, más en concreto, si era posible inducir en un elefante macho un estado denominado “musth”, en el que los elefantes se vuelven violentos e incontrolables. No están claras las razones por las que tenían ese propósito y, de hecho, es muy posible que esas razones tuviesen que ver con el interés que tenía la CIA en conocer el efecto de sustancias psicoactivas sobre las personas. El doctor psiquiatra “Jolly” West, líder del grupo, era un colaborador de la CIA y estaba muy interesado en el desarrollo de técnicas de control mental para su aplicación en seres humanos.

El experimento en cuestión tuvo consecuencias dramáticas y hoy, por razones éticas, no estaría permitido. Ni siquiera el hecho de que en investigación se recurra a menudo al uso de modelos animales justifica que se hagan experimentos como el que hicieron West y colaboradores. Fue temerario y causó un daño injustificado a un elefante, hasta provocar su muerte. Los detalles conocidos de la historia pueden leerse aquí.

Los investigadores no supieron calcular la dosis que había que utilizar, puesto que hasta entonces no se habían hecho investigaciones sobre ese particular con animales tan grandes. Tomaron como referencia una dosis suficiente para provocar que un gato se vuelva agresivo y, a partir de la relación entre la masa del elefante y la del gato, calcularon en proporción la dosis a suministrar al elefante. Esto es, asumieron que existía una relación lineal entre la dosis efectiva y el tamaño. El cálculo lo hicieron mediante esta sencilla operación: DE = DK x [WE/WK] donde DE es la dosis para el elefante, DK la dosis efectiva para el gato, WE la masa del elefante, y WK la masa del gato. Les salió una dosis de 300 mg.

Para el ensayo utilizaron un elefante, de nombre Tusko, que era parte de la fauna de un parque zoológico. Los efectos de los 300 mg de LSD fueron dramáticos. Una vez suministrada la dosis al elefante empezó a barritar furioso y a correr; luego se quedó quieto y cayó al suelo; cinco minutos después sufrió una serie de espasmos; veinte minutos después de la inyección del LSD, decidieron suministrarle hidrocloruro de clorpromacina (Thoracina) para contrarrestar las reacciones adversas, y una hora más tarde, le inyectaron pentobarbital sódico. Tusko murió una hora y cuarenta minutos después de la inyección inicial de LSD.

La conclusión que extrajeron los psiquiatras tras el trágico episodio es que los elefantes son muy sensibles al LSD, mucho más sensibles que los gatos. Y sin embargo, como más tarde observó otro investigador, lo que ocurrió fue que cometieron un error del tamaño de un elefante al calcular la dosis efectiva. No se sabe a ciencia cierta cuál fue la causa final de la muerte del elefante, si el efecto del LSD o el de las otras sustancias que le inyectaron para aliviar su estado, pero el caso es que falleció, y lo que desencadenó todo el proceso fue la utilización de una dosis desmedida de LSD.

West y colaboradores no tuvieron en cuenta algo básico en fisiología, como es el hecho de que las funciones animales no cursan con una intensidad o velocidad estríctamente proporcional al tamaño. De hecho, ya se sabía, desde muchos años antes, que los animales grandes comen, por unidad de masa, menos que los pequeños, y también sabían que el volumen de oxígeno que consume un animal por unidad de masa desciende conforme aumenta su tamaño. Y eso no es óbice para que la cantidad total de alimento consumido o de oxígeno respirado por un animal grande sea mayor que por lo que consume o respira un animal pequeño. Este es el desconocimiento que, aparte del planteamiento demencial del mismo experimento, cabía reprochar al equipo de psiquiatras.

Dicho lo anterior, hay que decir que no era nada fácil calcular correctamente la dosis efectiva de LSD para un elefante. Esa dificultad se deriva del hecho de que, además del efecto del tamaño, en ese caso había que considerar también otros factores que, a su vez, pueden interaccionar con el tamaño. Por un lado se desconocía cuál o cuáles funciones podían verse afectadas por el LSD y, por el otro, es cierto que unos animales y otros presentan grados de susceptibilidad muy diferentes para con esta sustancia.

Así las cosas, era especialmente importante actuar con prudencia, utilizando una referencia adecuada, basada en resultados bien conocidos. Pero tampoco en ese aspecto lo hicieron bien, porque los gatos son especialmente tolerantes al ácido lisérgico; por esa razón el gato no era precisamente la mejor referencia posible a ese respecto. El ser humano no es, ni de lejos, tan tolerante como el gato, por lo que era mucho más adecuada la referencia humana. De hecho, una dosis de 0’2 mg ejerce efectos psicóticos en una persona y siguiendo esa referencia, al elefante se le debía haber suministrado una dosis de 8 mg, y no de 300, como se hizo.

Por otro lado, y como ya se ha dicho, la dependencia del tamaño no es la misma para todas las funciones. Eso también dificultaba el cálculo, puesto que se desconocía qué funciones en concreto podían verse afectados por la droga.

Esta historia se la leí a Knut Schmidt-Nielsen en su librito “How animals work” (1972). Él calculó cinco dosis posibles utilizando diferentes criterios, que son los siguientes. 1) Optando por la posibilidad más atrevida le salió lo mismo que al equipo de los psiquiatras, esto es, 300 mg.; 2) tomando como referencia la dosis efectiva para los gatos, pero realizando una corrección adecuada del efecto del tamaño, le salió una dosis de 80 mg.; 3) tomando como referencia una dosis efectiva para un ser humano y aplicando una proporcionalidad lineal estricta para extrapolar al tamaño del elefante, calculó una dosis de 8 mg.; 4) tomando como referencia una dosis efectiva para una persona y realizando una corrección adecuada del efecto del tamaño, calculó una dosis de 3 mg.; 5) y finalmente, la opción más prudente consistió en utilizar como referencia la dosis efectiva en humanos, pero corrigiendo el efecto del tamaño considerando sólo la diferencia de tamaños de los encéfalos, no de los cuerpos; de esa forma, la dosis resultante fue de 0’4 mg.

Está claro que, ante la duda, los psiquiatras debían haber utilizado la hipótesis más prudente. Pero no sabían nada acerca del efecto del tamaño sobre las funciones vitales. Por eso suministraron al elefante una sobredosis; por eso se les murió el elefante.

Referencia original: L. J. West, C, M. Pierce, W. D. Thomas (1962): “Lysergic acid diethylamide: its effects on a male asiatic elephant”. Science 138: 1100-1103.

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El ganado indicino de África Oriental muestra variantes de color según las zonas. Esa variedad cromática suscitó hace ya bastantes años la curiosidad de los primeros antropólogos en interesarse por los pueblos que habitan aquellos parajes. Pensaron que se debía a elecciones arbitrarias de los pastores. El principal grupo humano de esa zona cuya actividad principal -casi exclusiva- es la ganadería (o al menos así era hace tres décadas) es el de los masai. Ocuparon la cuenca del Amboseli -al pie septentrional del monte Kilimanjaro- a comienzos del siglo XIX, provenientes del norte. Por esa razón, conocen muy bien la ecología del lugar y las necesidades de los animales que pastoreaban. Y era posible que la elección del color no fuera caprichosa sino que obedeciera a algún criterio. Partiendo de esa consideración, Virginia Finch y David Western sometieron la cuestión del color del ganado a escrutinio.

El análisis de la distribución geográfica de rebaños de ganado de diferentes colores reveló que había una mayor proporción de ganado claro en zonas bajas. Lo que hicieron los dos científicos fue comparar, bajo condiciones experimentales, cebúes de diferente color a 1.400 m de altitud. Observaron que el ganado oscuro absorbe más radiación solar que el claro, bebe más agua, pierde menos peso durante una sequía y lo gana más rápidamente tras ella. En el curso de la investigación observaron que en una zona adyacente al lugar en que trabajaban y a la misma altura, murieron más cebúes de color claro que de color oscuro durante la sequía, mientras que a menor altitud murieron más de color oscuro que de color claro.

Los ejemplares de color claro eran más frecuentes en las zonas bajas, porque en esas zonas hace más calor y la piel clara absorbe menos radiación que la oscura. Por ello, en las zonas bajas, más secas y cálidas, los animales oscuros debían beber agua cada menos tiempo y en consecuencia, la distancia a la que podían ser llevados para pastar era mucho menor que la que podían recorrer los de color claro. Por el contrario, los cebúes de piel clara tenían problemas en las zonas más altas, porque cuando, por efecto de una sequía, disminuía la cantidad de alimento, perdían peso más rápidamente (y lo ganaban más lentamente después), y ligado a las mayores pérdidas de peso, sufrían una mayor tasa de mortalidad. Por razones que desconozco y cuya explicación no he encontrado en el artículo original, el ganado claro debía de tener una actividad metabólica más alta que el oscuro ya que eso explica la mayor pérdida de peso cuando, por efecto de la sequía, comían menos o no comían, y también su más lenta recuperación al volver a alimentarse con normalidad. Así pues, existían claras diferencias entre unos y otros en cuanto a su capacidad para adaptarse a los diferentes entornos. Los pastores masais, como es lógico, eran perfectos conocedores de todo esto e incluso sabían que cuando un animal empezaba a tener problemas de hidratación comía menos, lo que constituía el indicador para llevar el ganado a abrevar.

La conclusión que obtuvieron Finch Y Western es que las preferencias sociales no eran las que determinaban la distribución geográfica del ganado en función de su color, aunque sí parecía reforzar el efecto que ejercían los factores ambientales, dado que los pastores eran conocedores el significado ecofisiológico del color del pelaje del ganado.

Fuente: Virginia A. Finch & David Western (1977): Cattle Colors in Pastoral Herds: Natural Selection or Social Preference? Ecology Volume 58, Issue 6 Pages 1384–1392 DOI: 10.2307/1935090

Es el mejillón cebra. Es peligroso porque se va extendiendo poco a poco por sistemas de agua dulce en los que antes no vivía, y allí donde llega causa grandes daños, tanto ecológicos como económicos.

Su nombre científico es Dreissena polymorpha, y en realidad no es un mejillón. Dreissena se encuentra más próximo a las almejas y bivalvos similares que a los mejillones. El nombre común obedece al hecho de que tienen cierta semejanza con los mejillones en la forma, aunque el mejillón cebra es más pequeño que los mejillones marinos. También se parecen a los mejillones en que se adhieren al sustrato mediante un “biso”, hebras de naturaleza protéica que se adhieren a superficies sólidas y que tienen una gran resistencia. Y el apelativo “cebra” se refiere al dibujo a rayas de la concha, que recuerda a las líneas de las cebras.

Dreissena polymorpha es de pequeño tamaño; puede alcanzar los 5 cm de longitud. Procede de los lagos del sudeste de Rusia, pero es una especie invasora, y se ha distribuido por muchísimos lugares del planeta. Tolera aguas de diferentes salinidades durante periodos prolongados y en lo relativo a la temperatura, tiene un rango de tolerancia bastante amplio. Además, desde el punto de vista biológico es muy eficiente, puesto que produce cantidades de huevos altísimas, más altas que las que suelen producir otros bivalvos de agua dulce.

Durante el siglo XIX se extendió por los canales del continente europeo hasta llegar al Mar del Norte y a Gran Bretaña. Al sur de Europa llegó más tarde; durante el último cuarto del pasado siglo alcanzó las penínsulas ibérica e itálica. En 1988 llegó a Norteamérica, a los Grandes Lagos y desde entonces no ha dejado de expandirse, poco a poco, por toda Norteamérica. Esa gran extensión se ha producido gracias a los traslados de pequeñas embarcaciones de pesca o de recreo entre ríos y lagos; las larvas y pequeños bivalvos van adheridos al fondo de las embarcaciones, lo que dificulta su detección.

Dreissena causa daños enormes. En muchas ocasiones ha desplazado a las especies autóctonas. Son capaces de asentarse encima de las poblaciones de bivalvos preexistentes, matando a los que quedan debajo. Surgen de esa forma nuevos asentamientos de mejillones cebra. Además, provocan grandes daños cuando se adhieren a estructuras de madera o de otros materiales empleados en obras propias de lagos, pantanos o ríos, como tuberías, canales, vigas de soporte y bombas de trasiego. Si penetran en el interior de una tubería, en pocos años pueden llegar a cegar su luz. Ello hace que se deban gastar importantes cantidades de dinero en limpiar y restaurar esas estructuras.

Se conoce un pez que come mejillones cebra, es el pez de agua dulce Rutilus rutilus. En algunas localidades, representan hasta un 90% de todo lo que comen esos peces. Sin embargo, todavía no se conoce ningún lugar en el que Rutilus haya llegado a limitar las poblaciones de mejillón cebra.

No es ninguna exageración afirmar que Dreissena polymorpha es una peligrosa plaga. Además de ser un enemigo de la biodiversidad de ríos y lagos, los daños económicos que puede causar son muy importantes, y hasta el momento no se ha encontrado ninguna forma eficaz de combatirla. El especialista David Aldridge, en la ponencia inaugural dictada en el Congreso Europeo de Malacología organizado por la Universidad del País Vasco y celebrado en julio de 2011 en Vitoria, ha propuesto utilizar toxinas microencapsuladas para acabar con esta especie. La idea tiene sentido, porque se basa en el modo de alimentación de la mayoría de los bivalvos, que consiste en la filtración de partículas microscópicas que se encuentran en suspensión en la masa de agua. No obstante, antes de ponerla en práctica habría que comprobar si, como afirman sus defensores, además de ser efectivo con las dreisenas, el método no es dañino para otras especies.

Imagen: GerardM (Wikipedia)
Imagen: GerardM

Añadido para los lectores vascos:

En agosto de 2007 se detectó la presencia de larvas de mejillón cebra en el embalse guipuzcoano de Lareo. El descubrimiento encedió la alarma, puesto que esa fue la primera ocasión en que se habían encontrado larvas de esta especie en algún cauce o masa de agua de la vertiente cantábrica. Según las investigaciones que se realizaron después de ese descubrimiento inicial, no se volvieron a detectar esas larvas en el pantano. Sin embargo, no ha dejado de extenderse; tras detectarse su presencia en el sistema de pantanos del Zadorra (Álava), en julio de 2011 también confirmó la existencia de poblaciones de ejemplares de adultos de esta especie en el pantano de Undúrraga, en el curso alto del río Arratia (Vizcaya), ya en la vertiente cantábrica. Se da la circunstancia de que el embalse de Undúrraga recibe una media anual de 148 hm3 de agua procedente del embalse de Urrúnaga, y está a su vez conectado con el sistema Ulibarri-Gamboa, del Zadorra (ambos en la cuenca del Ebro).

La situación actual de Dreisena polymorpha en los ríos de la Comunidad Autónoma Vasca puede consultarse aquí.

La serpiente venenosa Bothriechis schiegelli tiene pulas verticales (Imagen: Tad Arenseimer, Wikipedia)
La serpiente venenosa Bothriechis schiegelli tiene pulas verticales (Imagen: Tad Arenseimer, Wikipedia)

¿Quién no ha visto, en algún dibujo o fotografía, ojos de pupila vertical? Los tienen muchos vertebrados. En el pasado se han solido relacionar con hábitos nocturnos de vida, pero esa conexión no está clara. Además, es muy posible que otras presiones selectivas hayan favorecido ese rasgo.

Cuando la intensidad lumínica es débil las pupilas verticales no ayudan a ver. Los animales con ese tipo de pupilas las abren completamente de noche, cuando no hay luz, y adoptan una forma del todo esférica. Son otros los rasgos que se necesitan para ver de noche. Veamos este asunto en primer lugar.

Los vertebrados tenemos dos tipos de células fotorreceptoras, conos y bastones. Las denominamos así por su forma. Los conos permiten diferenciar colores, ya que los hay con pigmentos visuales diferentes, de manera que cada pigmento visual se excita a una longitud de onda diferente o, dicho de un modo más preciso, tiene un espectro de absorción con un óptimo diferente. Pero los conos no son adecuados cuando la intensidad lumínica es baja. Por el contrario, los bastones no sirven para diferenciar colores, pero son mucho más sensibles y gracias a ello son los fotorreceptores más adecuados para ver de noche. De hecho, la mayoría de los fotorreceptores de los vertebrados de vida nocturna son bastones. Además, sus ojos tienen córneas de gran tamaño y gran curvatura; y la lente es grande y esférica. Por otro lado, muchos animales nocturnos tienen pupilas redondas.

Así pues, ¿cuál es la ventaja de las pupilas verticales? La respuesta, al parecer, es que ofrecen una gran flexibilidad en lo relativo a las intensidades de luz que pueden recibir. El caso es que esas pupilas pueden conseguir grados de apertura muy diferentes y gracias a ello, cuando la intensidad lumínica es muy alta pueden permanecer prácticamente cerradas, mientras que cuando la intensidad es baja, se abren completamente y presentan una forma casi redonda. Por ello, son muy adecuadas para los animales que pueden estar activos en cualquier momento, tanto de día como de noche.

Además de ese factor, es muy posible que las pupilas verticales sean ventajosas por una razón adicional, que tiene que ver con el modo de alimentación. Porque puede que sean muy útiles para los depredadores cuyas presas se les acercan por los laterales, ya que esas pupilas les permiten verlos con gran precisión. La razón de esa ventaja es que en esos ojos, precisamente por ser las pupilas verticales, las imágenes tienen mayor profundidad de campo y precisión en el plano horizontal que en el vertical. Por lo tanto, si las presas se les aproximan por los lados, esos ojos resultan muy útiles para los depredadores del tipo “sit and wait” (sientaté y espera).

Hay bastantes vertebrados con puilas verticales, pero el grupo en el que más abundan es el de los reptiles. Por esa razón unos investigadores analizaron los ojos de 127 especies de serpientes de Australia (de las familias Acrochordidae, Colubridae, Elapidae, Homalopsidae y Pythonidae), y trataron de relacionar sus características con el modo de vida (nocturno, diurno o indiferente) y la forma de cazar (activa, sit-and-wait o mixta).

Los resultados que obtuvieron les resultaron sorprendentes, pues muchas de las serpientes con pupilas verticales resultaron ser de vida nocturna. Los investigadores sospechan que las serpientes de vida nocturna también deben, en numerosas ocasiones, desarrollar actividad durante el día, y en esos casos las pupilas verticales les son de gran utilidad, pues les permiten limitar, en gran medida y con precisión, la intensidad de luz que penetra en la cámara ocular. Por otro lado, confirmaron la relación entre ese rasgo del ojo y el modo de caza, ya que la mayoría de los depredadores que esperan agazapados a que una presa se les acerque tienen la pupila vertical, mientras que la mayoría de los que, total o parcialmente, cazan de forma activa, la tienen pupila circular.

Fuente: F. Brischoux, L. Pizzatto & R. Shine (2010): “Insights into the adaptive significance of vertical pupil shape in snakes” Journal of Evolutionary Biology, vol. 23: 1878–1885

Planigale tenuirostris (Imagen: Alan Couch)
Planigale tenuirostris (Imagen: Alan Couch)

Los ratones marsupiales no son verdaderos ratones. Tienen un aspecto entre ratón y musaraña, pero no tienen nada que ver ni con unos ni con otros, porque son mamíferos marsupiales. Son miembros del orden Dasyuriomorphia, igual que el renombrado demonio de Tasmania, aunque éste es más grande, bastante más grande en realidad. Los ratones marsupiales son muy pequeños; son, quizás, los marsupiales más pequeños. Y todos pertenecen al género Planigale, del que no se conocen más de cinco especies.

Una de ellas es Planigale gilesi, o planigalo de Giles. Como las otras especies del género, es de tamaño muy pequeño, de entre 6 y 15 g de masa corporal (¡ojo al dato!). Suelen encontrarse en el interior de las grietas largas (>1 m) y estrechas que surgen en los suelos arcillosos característicos de las llanuras de aluvión de los desiertos del centro de Australia. Salvo que haya inundación, se trata de lugares muy secos, pues pueden pasar meses sin que llueva. La mayor parte del tiempo la pasan dentro de las grietas, y salen de noche en busca de alimento. Son carnívoros, muy activos cuando cazan, y muy voraces.

Las especies del género Planigale despertaron el interés de los biólogos, porque pensaron que para poder vivir en esos desiertos habían de tener alguna característica especial. Pero al investigar su biología se llevaron una sorpresa con lo que encontraron o, mejor dicho, con lo que no encontraron, pues no hallaron ningún rasgo fisiológico que pudiera considerarse excepcional. La clave de su supervivencia en entornos tan secos se encuentra, al parecer, en el “letargo diario”. Se le da ese nombre a un estado caracterizado por una caída de la temperatura corporal por debajo de los 32 ºC de duración inferior a las 24 h.

Dados su minúsculo tamaño y el hecho de que puedan desarrollar una actividad muy intensa, sus requerimientos energéticos son muy altos. Además, en las zonas que habitan hay muy poca fauna, por lo que no disponen de muchas presas a las que dar caza para comer. Por otro lado, pueden perder mucha agua a través de las vías respiratorias, y aunque pueda resultar paradójico, pierden más agua cuando baja la temperatura ambiental. Eso ocurre porque al bajar la temperatura exterior elevan su metabolismo, de manera que, gracias al calor que se genera así, contrarrestan la mayor pérdida térmica que ocurre a temperaturas bajas. Pero para elevar el metabolismo han de consumir más oxígeno y eso exige que aumente la frecuencia respiratoria. Como el agua se pierde por evaporación desde las paredes de las vías respiratorias, al aumentar la tasa ventilatoria para obtener más oxígeno, también se renueva más rápidamente el aire en contacto con los epitelios y ese aire arrastra más vapor de agua, lo que hace que el agua que recubre esos epitelios se evapore con más facilidad.

Por todo ello, mantener una alta tasa de actividad de forma permanente resulta muy costoso, tanto en lo relativo al balance energético, como al balance hídrico. Sobreviven bajo esas condiciones gracias a una batería de tres elementos, dos de índole fisiológica y el tercero etológico.

Por un lado, no mantienen del todo constante la temperatura corporal cuando varía la temperatura ambiental. Por ejemplo, si la ambiental llega a valores tan bajos como 10 ºC, la corporal se reduce a 32’4 ºC. Lo que cabía esperar habría sido que se hubiese mantenido en 34’4 ºC, que es la temperatura normal de estos animales. De ese modo no solo reducen el gasto energético en un 9%; también ahorran agua. Por otro lado, recurren al letargo diario. Gracias a esa modalidad de letargo metabólico, ahorran mucha agua y mucha energía. Por poner un ejemplo, para una temperatura ambiental de 20 ºC, gracias al letargo diario reducen la tasa metabólica en un 79%, y en un 62% la pérdida de agua. Y por último, su mismo comportamiento también resulta clave: buscan microclimas adecuados y al igual que hacen los animales ectotermos, se ponen al sol cuando tienen ocasión; al calentarse así evitan gastar la energía que requeriría la generación endógena de calor .

En resumen, los animales de pequeño tamaño también han desarrollado mecanismos específicos gracias a los cuales sobreviven y medran en entornos en los que escasea el agua y el alimento. Este es un caso muy llamativo, porque las condiciones ambientales son ciertamente limitantes. Es verdad que el hecho de ser marsupiales facilita las cosas; seguramente ayuda el tener una temperatura corporal inferior a la de los mamíferos placentarios, pero, sobre todo, el elemento clave que garantiza la supervivencia de los ratones marsupiales en condiciones ambientales tan extremas es el letargo diario.

Birgus latro (Imagen: John Tann, Wikipedia)
Birgus latro(Imagen: John Tann, Wikipedia)

Birgus latro es el artrópodo terrestre más pesado del mundo. Puede llegar a alcanzar los 4 kg de masa y 40 cm de longitud corporal, aunque sus extremidades extendidas abarcan una distancia de 1m. No es el cangrejo más grande ni, seguramente, tampoco podría ser mayor de lo que es, pues lo más probable es que no pudiera sostener sobre sus extremidades una masa mayor y desplazarse en tierra firme. El más grande es el cangrejo gigante japonés, Macrocheira kaempfrei, al que hice referencia aquí, pero ese es marino y bajo el agua no operan las restricciones estructurales propias del medio terrestre. Birgus, o cangrejo de los cocoteros, como es conocido, vive en zonas costeras de islas tropicales de los océanos Índico y Pacífico, y se alimenta de cocos, higos, y diversos materiales orgánicos. Su nombre común hace alusión, precisamente, a que consume cocos, lo que no es hazaña pequeña. Los rompe con sus pinzas y come lo que hay en su interior.

Morfología y medición de la fuerza de las pinzas del cangrejo de los cocoteros. (Imagen: Shin-ichiro Oka, Taketeru Tomita & Kei Miyamoto)
Morfología y medición de la fuerza de las pinzas del cangrejo de los cocoteros. (Imagen: Shin-ichiro Oka, Taketeru Tomita & Kei Miyamoto)

Me ocupo hoy aquí de este cangrejo porque se ha publicado recientemente un estudio en el que se documenta que no sólo pesa mucho, sino que tiene, además mucha fuerza. En realidad, más que mucha, tiene muchísima fuerza; es el crustáceo que más tiene, de hecho. En un estudio liderado por Shin-Ichiro Oka, de la Okinawa Churasima Foundation, han medido la fuerza que desarrollan 29 cangrejos de los cocoteros de la isla de Okinawa.

Relación entre la fuerza (por unidad de masa) que desarrollan las mandíbulas o pinzas de distintos animales y el tamaño corporal (líneas de colores); la zona gris representa el rango de variación de la fuerza que desarrollan diferentes animales en sus actividades normales (locomoción, natación, saltos, etc.). (Imagen: Shin-ichiro Oka, Taketeru Tomita & Kei Miyamoto)
Relación entre la fuerza (por unidad de masa) que desarrollan las mandíbulas o pinzas de distintos animales y el tamaño corporal (líneas de colores); la zona gris representa el rango de variación de la fuerza que desarrollan diferentes animales en sus actividades normales (locomoción, natación, saltos, etc.). (Imagen: Shin-ichiro Oka, Taketeru Tomita & Kei Miyamoto)

Los investigadores observaron que la fuerza que ejercían con sus pinzas era proporcional al tamaño o masa corporal. El valor registrado más alto fue de 1800 newtons (un cangrejo de 2 Kg), por lo que uno de 4 kg llegaría a ejercer una de 3000 newtons. Para que nos hagamos una idea de lo que significan esas cifras, un bogavante ejercería una fuerza de no más de 250 newtons con sus pinzas, muy inferior a la de Birgus. Unas pinzas tan poderosas le permiten consumir una gran variedad de productos, como ya se ha apuntado. Y también son una poderosa arma defensiva, lo que le ayuda a evitar los ataques de buen número de depredadores potenciales y a rechazar la presencia en su entorno de posibles competidores.Y para seguir poniendo en contexto su extraordinaria fuerza, nuestras manos desarrollan alrededor de 300 newtons, y la mandíbula de un cocodrilo, de unos 16000, la más intensa que es capaz de desarrollar un animal.

Fuente: Shin-ichiro Oka, Taketeru Tomita, Kei Miyamoto (2016): A Mighty Claw: Pinching Force of the Coconut Crab, the Largest Terrestrial Crustacean. PlosOne.

Calamar de Humboldt (Fotografía: Rick Starr. Crédito: NOAA/CBNMS. - NOAA Photo Library: sanc1686)
Calamar de Humboldt (Fotografía: Rick Starr. Crédito: NOAA/CBNMS. – NOAA Photo Library: sanc1686)

El calamar de Humboldt está capacitado para permanecer durante periodos relativamente largos de tiempo en aguas hipóxicas; esto es, en aguas en las que la concentración de oxígeno es relativamente baja, muy inferior a la normal. Y eso le proporciona una clara ventaja competitiva.

La mayoría de los animales necesitan oxígeno. El oxígeno les es esencial en la vía metabólica que produce el ATP, que es la molécula que contiene la energía química que resulta de la transformación de las moléculas orgánicas (lípidos y carbohidratos, principalmente) en CO2 y agua, y que es posteriormente utilizada para desarrollar todo tipo de actividades biológicas (contracción muscular, transporte de sustancias, síntesis de nuevos tejidos, etc.). Hay animales que se las arreglan para obtener todo el oxígeno que necesitan incluso cuando su concentración en el medio respiratorio es baja. Ponen en juego mecanismos especiales a tal efecto.

Otros animales, por el contrario, recurren a la activación de vías anaerobias, que son rutas metabólicas que no necesitan el concurso del oxígeno. El problema es que esas rutas son de bajo rendimiento energético; o sea, dan lugar a menor producción de ATP. Además, hay animales que carecen de las enzimas metabólicas necesarias para que esas vías puedan funcionar. Los animales que desarrollan altos niveles de actividad necesitan mucho oxígeno y por lo tanto, no pueden vivir en situaciones de anoxia.

El calamar de Humboldt no es tan grande como el calamar gigante ni como el calamar colosal, pero no es un animal pequeño, ni mucho menos. Puede llegar a alcanzar 2 m de longitud y 50 kg de peso. Su nombre científico es Dosidicus gigas y es un poderoso depredador capaz de desplazarse a gran velocidad gracias a la propulsión a chorro que utilizan los cefalópodos. Es muy activo; además de las grandes migraciones estacionales, también realiza desplazamientos verticales de duración más corta. Al subir y bajar en el océano se encuentra con frecuencia con masas de agua de bajo contenido en oxígeno (<5 µM) y llega a permanecer en ellas durante horas. Además, es más fácil que se encuentre con aguas hipóxicas en áreas de alta producción biológica. A las masas de agua de baja concentración de oxígeno se las denomina “capas de mínimo oxígeno”.

Calamar de Humboldt atraído por las luces de un vehículo submarino (Imagen cortesía de NOAA/MBARI 2006).
Calamar de Humboldt atraído por las luces de un vehículo submarino (Imagen cortesía de NOAA/MBARI 2006).

Los grandes depredadores pelágicos, como el pez espada, el atún o el pez vela evitan las aguas hipóxicas. Son muy activos, y no toleran concentraciones de oxígeno inferiores a 150 µM; esa es, aproximadamente, su concentración umbral. Al no penetrar en esas aguas, han de permanecer en las capas superiores o superficiales.

Es verdaderamente sorprendente que el calamar de Humboldt no se vea limitado del mismo modo que sus competidores pelágicos. En principio, lo lógico sería que se viera, incluso, más limitado que aquéllos, porque son animales con una alta tasa metabólica. Ese mayor metabolismo es un rasgo común a los animales que utilizan la propulsión a chorro para moverse, ya que es un procedimiento de baja eficiencia energética. En general, es mucho más eficiente el modo de nadar de los peces; esto es, los peces necesitan menos energía y menos oxígeno que los cefalópodos para recorrer una determinada distancia. Al ser animales con una tasa metabólica alta, altas son, también, sus necesidades de oxígeno. Por esa razón, su pigmento respiratorio (hemocianina) ha de tener baja afinidad por el oxígeno. Si tuviera alta afinidad no liberaría el oxígeno con facilidad al llegar la sangre, procedente de la branquia, a los tejidos, de manera que tendería a quedarse con una fracción demasiado alta. Pero eso tiene una clara contrapartida ya que a los pigmentos de baja afinidad también les cuesta más captar el oxígeno del medio respiratorio. En aguas normóxicas (con concentración de oxígeno normal) un pigmento de baja afinidad no supone ningún problema; pero en aguas hipóxicas puede haber graves dificultades, pues difícilmente se cargará de oxígeno un pigmento de esas características. Por todo ello, la mayoría de los calamares no toleran las condiciones de hipoxia, ya que en ellas son incapaces de conseguir el oxígeno que necesitan.

Sin embargo, el calamar de Humboldt, como hemos visto, constituye una excepción, pues penetra en aguas de baja concentración de oxígeno y permanece en ellas durante horas. Bajo esas condiciones reduce muy notablemente el consumo de oxígeno y recurre a vías metabólicas anaerobias. Son vías en las que cada mol glucosil rinde tres moles de ATP[1] y su producto final es la octopina[2]. Bajo esas condiciones desarrolla menor actividad, pero todavía es capaz de atrapar presas. Las presas que consigue son peces que toleran bien la hipoxia, pero que desarrollan una actividad muy reducida. Seguramente hay muchos menos peces en aguas hipóxicas que aguas normóxicas, pero a pesar de haber menos, el calamar de Humboldt le saca un buen partido a la capacidad de permanecer bajo esas condiciones, ya que es el único de los grandes depredadores del mar capaz de hacer frente a condiciones de hipoxia. Por lo tanto, dispone de una clara ventaja con respecto a sus competidores, ya que la competencia que le pudieran hacer la evita gracias a la posibilidad de utilizar vías anaerobias para obtener el ATP.

Fuente: Rui Rosa y Brad A. Seibel (2010): “Metabolic physiology of the Humboldt squid, Dosidicus gigas: Implications for vertical migration in a pronounced oxygen minimum zone”. Progress in Oceanography 86: 72–80.

[1] Recordemos que la vía aerobia (glucolisis, seguida de ciclo de Krebs y cadena respiratoria) rinde 36 moles de ATP por mol de grupo glucosil utilizado.

[2] En el mundo animal hay gran variedad de vías anaerobias y sus productos terminales son también muy variados. La mayor parte de los lectores sabrán de la vía del lactato, que es la característica de los animales vertebrados. Se llama vía del lactato porque esa molécula es su producto terminal. Pues bien, la octopina, molécula que pertenece al grupo de las opinas, es el producto terminal característico de las vías anaerobias propias de los cefalópodos que disponen de dichas vías.