Arxiu de la categoria: CONCEPTES BÀSICS DE BIOLOGIA

Per què canvien de color els llacs?

Una de les notícies més comentades dels Jocs olímpics que tingueren lloc el passat Agost a Rio de Janeiro va ser la d’una piscina que va canviar de color. Tothom va comentar aquella sorprenent imatge, però cal destacar que aquest fenomen té lloc a la natura més vegades del que ens pensem: al llac Urmía (Iran), al Llac de Clicos a Lanzarote, etc. Anem, doncs, a descobrir per què canvien de color les aigües. 

QUE ES LA EUTROFITZACIÓ?

El 10 d’agost del 2016, durant els jocs olímpics de Rio de Janeiro, els mitjans de comunicació es fan ressò d’un fet sorprenent: una de les piscines ha canviat de color! L’aigua s’havia tornat de color verd, però, per què?

1470812789_613295_1470814544_sumario_normal
Piscina dels Jocs Olímpics de Rio del 2016. L’aigua va tornar de color verd per la proliferació massiva d’algues microscòpiques. (Imatge: Verne. El País).

Els canvis de coloració de l’aigua són una de les característiques del procés d’eutrofització, un fenomen molt comú a la natura. Es tracta d’un augment en la densitat poblacional dels productors primaris de l’aigua per un augment exponencial de la concentració de nutrients. En poques paraules, és un augment del nombre d’organismes que viuen a l’aigua a causa d’un increment en la quantitat d’aliments. Aquesta proliferació d’organismes condicionen les característiques pròpies de l’aigua.

Aquest fenomen es pot donar en qualsevol tipus d’aigua, però es dóna amb major facilitat als cossos d’aigua tancats, com ara llacs, piscines, etc.

eutrofizacion_as_conchas_2011-05-31d
Exemple del procés d’eutrofització a un llac. (Imatge: Radio wtcv)

El nitrogen i el fòsfor són els principals nutrients relacionats amb el procés d’eutrofització, ja que normalment actuen com a factors limitants. A l’aigua dolça exerceix una major pressió la concentració de fòsfor, mentre que a l’aigua salada el nitrogen és el principal factor limitant. Un augment en la concentració d’algun d’aquests nutrients inicia el procés d’eutrofització amb la proliferació de productors primaris. Aquests darrers són  majoritàriament fitoplàncton (microalgues), bacteris i en certs casos, arqueas.

En aquests cossos d’aigua tancats, l’equilibri  natural del cicle de nutrients es pertorba amb molta facilitat. Quan es produeix la inserció de nutrients de forma excessiva, tota l’estructura tròfica pot canviar radicalment. En aquests casos, l’aigua es sobrefertilitza i els organismes fotosintètics creixen de forma descontrolada, sobretot les algues i els microorganismes.

diagramaeutofizacion
Diagrama bàsic del procés d’eutrofització (Imatge: Verdezona)

Els principals organismes que protagonitzen aquestes explosions demogràfiques són microalgues (fitoplàncton) i bacteris fotosintètics, però quan el canvi és tan dràstic que canvia molt significativament les condicions fisicoquímiques de l’aigua poden arribar a proliferar les arqueas. Un exemple molt interessant és el del Llac Urmía a Iran. Aquest llac sofreix un augment dràstic de la concentració salina provocant un increment en la densitat poblacional d’Halobacteris, un grup d’arqueas halòfiles. Aquest fet es veu agreujat per la poca pluja i l’extracció continuada d’aigua per a l’agricultura local.  El llac adquireix un color vermell sang per la presència d’un pigment fotosintètic especial conegut com a bacteriorodopsina.

img_cvillalonga_20160730-175846_imagenes_lv_otras_fuentes_lago-kydd-u403578585540yod-992x558lavanguardia-web
Imatge de satèl·lit del Llac Urmía (Iran). El canvi dràstic de color es deu a l’explosió demogràfica de bacteris de la familia Halobacteriaceae. (Imatge: La Vanguardia)

El cas de la piscina verda dels Jocs Olímpics, ens mostra les etapes inicials d’un increment exponencial de les algues. Podem observar etapes més avançades a alguns llacs del món, com per exemple el Llac de Clicos a Lanzarote, on l’aigua és completament verda. En aquest llac les condicions afavoreixen el creixement en massa d’algues de l’espècie Ruppia maritima.

clicos
Fotografia del Llac de Clicos a Lanzarote, es pot apreciar el color verd degut a la proliferació d’algues. (Imatge: National Geographic)

EUTROFITZACIÓ NATURAL I ANTROPOGÈNICA

El procés natural d’eutrofització està molt ben regulat, ja que la natura tendeix a tenir un equilibri entre les entrades i sortides de nutrients d’un ecosistema. Els cossos d’aigua tancats presenten tres estats tròfics diferents al llarg del temps: l’oligotròfic, el mesotròfic i l’eutròfic. Aquests varien en les condicions químiques i biològiques de l’aigua i marquen de certa manera l’edat dels cossos d’aigua, és a dir, un llac jove es presentarà com oligotròfic, mentre que un de més antic serà eutròfic. A la taula següent trobem algunes diferències entre els diferents estats:

taula
Taula comparativa entre els diferents estats tròfics dels cossos d’aigua tancats. Elaboració pròpia.

Els ecosistemes naturals presenten la capacitat de retornar al seu estat normal quan es produeix una pertorbació brusca (com per exemple un tifó). Tot i així, amb el pas del temps, els llacs sofreixen l’eutrofització i acumulen sediments al fons, disminueixen així el seu cabal d’aigua i es transformen en un pantà. Aquest procés natural, però, requereix centenars o milers d’anys per produir-se.

Encara que es tracta d’un procés natural, l’home intervé agreujant i accelerant les diferents etapes. Aquest tipus d’eutrofització es coneix com a eutrofització antropogènica. És provocat per la contaminació dels cossos d’aigua per abocament d’aigües residuals, fertilitzants, contaminació atmosfèrica i altres formes de contaminació. En aquest cas l’ecosistema no es pot regular per ell mateix i el procés d’eutrofització succeeix de forma més ràpida: només es necessiten dècades per arribar a la fase final.

eutrophication
Comparació dels processos d’eutrofització natural i antropogènica (Imagen: New Brunswick, Canadá).

LA MARCA DE LA MORT

Tot i que pareixi que l’aportació extra de nutrients ha de ser un factor positiu per l’ecosistema, el procés d’eutrofització marca l’inici de la mort de l’ecosistema. Però, per què?

Un augment en la concentració de nutrients implica un augment en la densitat poblacional dels productors primaris, que creixen descontroladament a la superfície de l’aigua. Això provoca l’aparició d’una barrera biològica que no deixa passar la llum solar. A la superfície la concentració d’oxigen és bona, mentre que a les capes inferiors a aquesta barrera no es pot produir la fotosíntesis i per tant, els processos aeròbics com la respiració fan que disminueixi dràsticament la concentració d’oxigen. Això provoca que el medi es torni anoxigènic (sense oxigen), fet que no toleren gaire bé les espècies que abans vivien tranquil·lament al llac.

sin-titulo
Al diagrama podem observar com la capa de productors primaris provoca un augment en les concentracions de CO2 (producte de procesos aeròbics) i disminueix la concentració d’oxigen. (Imatgemodificada de SPE International)

Per altra banda, l’elevada activitat biològica implica una disminució dels soluts de l’aigua, provocant un canvi de pH i salinitat d’aquesta massa d’aigua. Aquest fet afavoreix la proliferació d’espècies tolerants a aquestes noves condicions i la desaparició de les espècies autòctones. A més, certes algues i cianobacteris excreten toxines com a producte del seu metabolisme. Alguns d’aquests són Anabaena sp. Cylindospermopsis sp, Microcystis sp i Oscillatoria sp. Tots aquests canvis afecten  la diversitat de l’ecosistema, que disminueix dràsticament.

o_perdida-de-biodiv-impacto
Comparació de la diversitat d’un cos d’aigua oligotròfic i un eutròfic (Imatge: Madrid+d)

Finalment, els restes orgànics d’aquests organismes, s’acumulen al fons de la massa d’aigua i augmenten la capa de sediments. Amb el temps, la capa d’aigua s’haurà reduït i convertit l’ecosistema en un pantà.

·

Com en la majoria dels casos l’acció d el’home agreuja les conseqüències d’aquest procés natural. S’ha d’evitar tot tipus de contaminació per no perdre de mica en mica tota la diversitat que ens envolta. 

REFERÈNCIES

  • Eutrofización. Nestor Mazzeo. (PDF, en castellà)
  • Apunts personals i generals del grau de Biologia UIB.
  • Eutrophication: Causes, Consequences, and Controls in Aquatic Ecosystems. Michael Chislock. Disponible aquí en anglès.

  • Imatge de Portada: Axena.

Maribel-català

Paràsits: senyals del nostre camí

Els misteris sobre l’evolució humana, el seu desenvolupament i els seus moviments al llarg de la història de la Terra segueixen sent un dels temes que aixequen més interès i expectació. Encara queden molts aspectes per esclarir i entendre, però gràcies a la ciència anem avançant a grans passes. Pot, doncs, la parasitologia ajudar a esclarir fets del passat? Ho descobrirem de la mà de la paleoparasitologia. 

QUÈ ÉS LA PALEOPARASITOLOGIA?

Es tracta d’una branca de la paleontologia que estudia els registres parasitològics trobats en restes arqueològics, és a dir, estudia els paràsits o les seves restes que es poden trobar en restes arqueològics. Aquests estudis pretenen descobrir l’origen i evolució de les diferents malalties parasitàries que afecten  l’home, així com determinar les seves relacions filogenètiques. A part d’obtenir aquesta informació biològica, ens permet conèixer aspectes socioculturals dels antics humans com per exemple la seva dieta, el seu nivell d’higiene, si eren nòmades o sedentaris, les seves migracions, etc.

Generalment, els materials estudiats per la paleoparasitologia són restes de teixit fossilitzat, mòmies, fòssils, copròlits (excrements momificats) o sediments que hagin pogut estar en contacte amb els fossin els hostatgers d’aquests paràsits.

img_5
Copròlits humans momificats (Imatge: M. Beltrame)

Trobar restes d’un paràsit a les mostres és una feina molt complicada, ja que el pas del temps destrueix i erosiona totes les restes orgàniques. Tot i així, es poden trobar molts ous o ooquistes al teixit momificat, ja que són estructures de resistència que es poden mantenir durant llargs períodes de temps.

Sin título
A. Ou de poll (Pediculus humanus) trobat als cabells d’una mòmia al Brasil (12.000 anys d’antiguitat. B.Ou de Trichuris sp. trobat a Cabo Vírgenes, Argentina (6000 anys antiguitat). (Imatge: Araujo).

En certs casos, els escrits i dibuixos de les antigues societats ens permeten obtenir informació adiccional de la presència d’un determinat paràsit. A la imatge següent observem una ceràmica Moche del Perú on es representen les ferides típiques d’un cas de leishmaniosi. A la imatge del costat trobem un crani momificat que presenta unes lesions molt semblants. Això indica, que el contagi de leishmània ja es donava a les societats antigues precolombines.

Sin título1
A. Imatge modificada d’una ceràmica Moche amb lesions de leishmaniosi (cercle vermell). (Imatge: Oscar Anton, Pinterest) B. Crani momificat que presenta lesions típiques d’un quadre clínic de leishmaniosi. (Imatge: Karl J. Reinhard).

L’ARRIBADA AL CONTINENT AMERICÀ: MIGRACIONS HUMANES I PARÀSITS

Fa uns 150000 anys va aparèixer a Àfrica una nova espècie d’homínid: l’Homo sapiens. Es va començar a expandir en diverses onades cap a la resta del continent, Europa i Àsia. En aquest viatge s’emportà paràsits que ja afectaven els seus avantpassats (coneguts com a paràsits d’herència o heirloom parasites en anglès) i va anar adquirint noves parasitosis al llarg del seu camí (paràsits souvenirs), a causa de les relacions que anava establint amb altres homínids i animals.

Gràcies a les restes arqueològiques i pistes que van anar deixant al seu pas, s’ha pogut reconstruir els passos que van seguir els nostres avantpassats. Una de les rutes que emprengueren fou per l’Estret de Bering (que fa 13.000 anys estava congelat i unia les costes de Sibèria i Alaska) per arribar al continent americà. Sempre s’ha cregut que aquesta fou l’única ruta d’arribada al nou món, però troballes parasitològiques demostren una teoria molt diferent.

inside_map
Representació gràfica de la possible ruta que seguiren els primers pobladors per arribar al continent americà. (Imatge: The Siberian Times).

Uns paràsits molt interessants que es poden trobar a jaciments arqueològics precolombins són Trichuris trichiura (nemàtode) i Ancylostoma duodenale. Aquests paràsits necessiten unes condicions climàtiques tropicals i subtropicals, ja que una part important de maduració en el seu cicle vital es duu a terme a l’ambient. Els seus ous són expulsats del cos amb els excrements i maduren a l’exterior.

Sin título3
A. Part superior: exemplar adult de A. duodenale (Christopher Noble). Part inferior un dels seus ous. (Imatge: Universidad Antioquia) B. A la part superior exemplar adult de Trichuris trichiura (Invertebrate zoology Virtual collection) i a la part inferior un dels seus ous (Microbiolgia blogspot).

Com van aconseguir, doncs, sobreviure a les dures condicions antàrtiques que es donaven a l’Estret de Bering? No van poder. Aquests paràsits no haurien pogut sobreviure a les condicions climàtiques d’aquesta regió i menys s’haguessin pogut expandir i reproduir, ja que els seus ous no podrien madurar. Per altra banda, cal destacar que tampoc s’han trobat evidències  que aquests paràsits afectin poblacions àrtiques actuals com els Inuits.

Així doncs, els principals experts en paleoparasitologia afirmen que la migració per l’Estret de Bering no va ser l’única forma d’arribada al continent americà. Adauto Aráujo i Karl Reinhard proposen que van existir, almenys, dues formes més de colonització de continent per part dels primers pobladors. Per una banda proposen una ruta costal (seguit la costa. Ruta b a la imatge inferior) i per l’altra una ruta transpacífica (trevessant l’oceà Pacífic, ruta c). En aquestes condicions climàtiques els paràsits intestinals que hem comentat abans podrien haver conservat les seves capacitats infectives i seguir afectant els nous americans.

img_1
Rutes proposades pels investigadores de l’arribada dels humans al continent americà basades en evidències paleoparasitològiques (Imagen: Aráujo, et al.)

Una de les preguntes que es formulen dels escèptics d’aquestes teories és si els paràsits ja es podrien trobar al continent americà. La resposta és ben senzilla. Aquests paràsits són específics de l’home i el seu origen és més antic que l’arribada a Amèrica. Per tant, necessitarien humans per poder completar el seu cicle biològic. Així doncs, segurament no hi havia paràsits intestinals al continent americà abans de l’arribada dels primers pobladors.

Una altra prova parasitològica que confirma aquesta teoria de les tres rutes és la presència del paràsit intestinal Enterobius vermicularis (cucs intestinals). Aquest paràsit es va relacionar per primera vegada amb avantpassats de l’Homo sapiens i altres homínids anteriors. Al llarg de l’evolució ha anat coevolucionant amb els seus hostatgers fins al punt de produir-se una diferenciació en diverses subespècies. En el continent americà s’han trobat restes de dos llinatges diferents de E. vermicularis, fet que es podria explicar a què no arribaren amb un sol grup d’humans, sinó que Amèrica va ser colonitzada per diferents grups humans que portaven paràsits diferents. En aquest cas, E. vermicularis si hauria pogut arribar per l’Estret de Bering ja que el seu cicle biològic no està determinat per les condicions climàtiques.

·

“Els paràsits, així com els seus hostatgers, sofreixen els fenòmens de l’evolució com la selecció, extinció i colonització. Per això, aquests paràsits específics de l’home són proves excel·lents sobre els moviments i migracions dels nostres avantpassats”. Adauto Aráujo (2008).

REFERÈNCIES

Bioluminescència: brillant amb llum pròpia

Des de fa temps, unes de les imatges més comentades i fascinants són les que mostren paisatges coneguts com a “Mars d’estrelles” a Jervis Bay (Australia) o les “coves estrellades” a Nova Zelanda. Milers de llumets brillant a la més fosca obscuritat. Es tracta d’un fotomuntatje? No, en realitat es tracta d’un procés natural pel qual els organismes brillen amb llum pròpia. 

fig1
A. Mar d’estrelles a Jervis Bay (Imatge: maxres) B. Waitomo Glowworms cave a Nueva Zelanda (imatge: Forevergone).

LA BIOLUMINESCÈNCIA

Aquest procés, tot i parèixer sortir d’un conte de fades, és un procés químic pel qual els organismes vius tenen la capacitat de fer llum. Es tracta d’un tipus de quimioluminescència. Cal destacar, però, que a diferència de la fluorescència, la bioluminescència és pròpia dels organismes vius, és a dir, són ells mateixos qui creen la llum.

Moltes espècies, sobretot marines, presenten aquesta capacitat. Es creu que un 90% de les espècies que habiten regions abissals tenen la capacitat de produir llum. El nostre company Marc Arenas parla d’aquests organismes de les grans profunditats als seus articles “Viatge a les profunditats I i II“. En l’àmbit terrestre el nombre d’organismes bioluminescents descendeix, però tot i així tots coneixem les cuques de llum (Fam Lampyridae) i els fongs bioluminescents (gènere Amarillia, Mycena…).

mycena chlorophos_national geographic
Cuca de LLum (Fam Lampyridae) i Fong Mycena chlorophos. (Imatge: National Geographic)

La reacció de bioluminescència és una oxidació acalorífica, és a dir, que no produeix calor. Els organismes presenten una proteïna coneguda com a Luciferina que mitjançant l’acció de l’enzim luciferasa s’oxida en presència d’oxigen. A la imatge inferior podem observar aquest procés de manera molt senzilla. L’enzim permet que les molècules d’oxigen s’uneixin a la luciferina. L’energia resultant es dóna en forma lumínica. Per dur a terme aquesta reacció es necessita un cost energètic en forma d’ATP (molècula energètica que utilitzen les cèl·lules).

bioluminescence-luciferin
Esquema de la bioluminescència (Imatge: the HuffPostworks)

Existeixen dos tipus diferents de bioluminescència: intracel·lular (la reacció es dóna en òrgans especialitzats) i extracel·lular (les molècules es sintetitzen a l’organisme però s’alliberen a l’exterior perquè es mesclin i es produeixi la reacció). En el cas de la intracel·lular podem trobar aquells organismes que tenen la capacitat de sintetitzar la luciferina o aquells que mantenen una relació simbiòtica amb bacteris bioluminescents.

FUNCIONS DE LA BIOLUMINESCÈNCIA

Més enrera hem comentat que la majoria d’organismes que tenen la capacitat de fer llum pròpia viuen en llocs molt foscos (fons dels oceans, coves…). Per aquests organismes, la bioluminescència és emprada en moltes situacions:

  • Comunicació intraespecífica. S’utilitza per comunicar-se entre organismes de la mateixa espècie, com per exemple per la selecció de parella reproductiva. A l’article “Com es comuniquen els insectes?”, la meva companya Irene parla dels diferents mètodes utilitzats, entre ells la bioluminescència de les cuques de llum.
  • Defensa. Hi ha certs organismes que quan es veuen pertorbats o atacats produeixen llum per fer fora al depredador. Un exemple molt interessant és el del Calamar vampir (Vampyroteuthis infernalis) que escup una espècie de moc bioluminescent per despistar als depredadors.
  • Atracció de les preses. Alguns tenen òrgans productors de llum que criden l’atenció  a les preses cap a ells, com per exemple els peixes del gènere Lopiiformes.
  • Camuflatge. En certs casos, la bioluminescència s’utilitza per camuflar-se a les llums i ombres del oceà, com seria el cas del tauró de l’espècie Etmopterus pusillus.

BIOLUMINESCÈNCIA I MICROORGANISMES

La capacitat de produir llum és característica que apareix a quasi tots els regnes. També existeixen una gran varietat de microorganismes que presenten les molècules necessàries per dur a terme la reacció. Les funcions de la bioluminescència en els microorganismes són generalment per la comunicació i com a resultat de l’eliminació de l’oxigen sobrant (detoxificació).

Alguns dinoflagelats, com per exemple Pyrodinium bahamense, tenen la capacitat de produir llum quan les condicions ambientals han estat molt favorables i la seva població ha sofert un creixement exponencial. En aquest moment, quan l’aigua es mou es produeix la reacció lluminosa, com en el cas dels “Mars d’estrelles”.

fig_1a
Bioluminescència resultat del creixement excessiu de dinoflagelats (Imatge: Ies Rey Pelayo)

En els òrgans especialitzats de certs animals, trobem algunes espècies bacterianes com Vibrio fischeri o Photobacterium. Aquests microorganismes reben nutrients i protecció dels animals i com a resultat del seu metabolisme es produeix la reacció lumínica.

fischeri
Imatge del calamar Hawaià (Euprymna scolopes) i ampliació del seu òrgan lluminós. Al seu interior trobem Vibrio fischeri bioluminescent. (Imatge: Eric Stabb)

En molts casos, la producció de llum per part dels microorganismes està condicionada per la densitat poblacional d’aquests, és a dir, només es produeix llum quan hi ha molts microorganismes junts. Aquest sistema de regulació es coneix com percepció de quòrum o quorum sensing. En què consisteix?

QUORUM SENSING

Els microorganismes alliberen al medi una substància autoinductora (afavoreixen un determinat procés). Quan la concentració d’aquestes substàncies és molt gran, a causa  que hi ha una gran concentració de microorganismes junts, s’activen certs processos com la bioluminescència.

Aquesta és forma de comunicació entre els microorganismes, ja que molts processos depenen de la densitat poblacional. En el cas de Vibrio fischeri, aquesta només pot produir llum quan la densitat poblacional ha arribat a una mida determinada. Quan les molècules autoinductores es posen en contacte amb les parets bacterianes, s’inicia un procés genètic que regula la producció de l’enzim luciferasa i, per tant, la bioluminescència.

luxI picture
Esquema simplificat de la regulació genètica de bioluminescència dependent del quòrum (Imatge: Cornell Institute for Biology teachers).

BIOTECNOLOGIA I BIOLUMINESCÈNCIA

La biomimètica, ciència que utilitza la naturalesa com a font d’inspiració tecnològica, té com a pròxima frontera l’adaptació d’aquest procés d’il·luminació. Imagineu que es puguin substituir els fanals del carrer per arbres bioluminescents? Actualment no és possible, però existeixen grans empreses que intenten canviar l’electricitat de les grans ciutats per energies menys costoses i renovables. Mitjançant la modificació genètica podríem obtenir plantes amb la capacitat de produir llum per elles mateixes. Ciutats més verdes i sostenibles.

Trees
Recreació de la iluminació del futur amb plantes bioluminescents. (Imatge: iluminet)

Aquesta forma d’il·luminació, a part de reduir el cost energètic i la contaminació, és ràpida i fàcil de mantenir. Basta amb un gel ric en nutrients i una colònia de Vibrio fischeri per tenir una il·luminació brillant i continua. Estem parlant, doncs, d’una possible solució a la contaminació lumínica de les nostres ciutats?

·

La naturalesa és molt sàvia i ens segueix ensenyant coses, només cal aprendre a observar.

REFERÈNCIES

  • Brock, biología de los microorganismos. Michael T, Madigan. Ed. Pearson. (castellà)
  • Ocean Today. NOAA. (Anglès)
  • The bioluminescence Web Page. (Anglès)
  • Imatge portada: Andy Hutchinson.Maribel-català

Comprova l’evolució en el teu propi cos

El 42% de la població nord-americana i l’11,5 de l’espanyola no creu que l’evolució sigui certa. Tot i això, hi ha diferents proves de que el genial Darwin tenia raó, algunes d’elles en el teu propi cos. T’han operat de l’apèndix o tret els queixals del seny? Descobreix en aquest article quins òrgans vestigials vas heretar dels teus avantpassats.

¿QUÈ SÓN LES ESTRUCTURES VESTIGIALS?

Les estructures vestigials (sovint anomenades òrgans, encara que no ho siguin pròpiament dit) són parts del cos que han vist reduïda o perduda la seva funció original durant l’evolució d’una espècie. Es troben en molts animals, inclosos per descomptat els humans.

Esqueleto de orca en el que se observan vestigios de las extremidades traseras. Foto: Patrick Gries
Esquelet  d’orca en el que s’observen vestigis de les extremitats posteriors, prova del seu origen terrestre. Foto: Patrick Gries

Les estructures vestigials eren plenament funcionals en els avantpassats d’aquestes espècies (i ho són en les estructures homòlogues d’altres espècies actuals), però actualment la seva funció és pràcticament nul·la o ha canviat. Per exemple, en alguns insectes com les mosques el segon parell d’ales ha perdut la seva funció voladora i ha quedat reduït a òrgans de l’equilibri (halteris). Si vols saber més sobre l’evolució del vol en els insectes entra aquí.

A més d’estructures físiques, les característiques vestigials també poden manifestar-se en comportaments o processos bioquímics.

¿PER QUÈ SÓN PROVES DE L’EVOLUCIÓ?

La selecció natural actua sobre les espècies afavorint característiques que augmentin la seva supervivència i eliminant les que no, per exemple quan apareixen canvis en l’hàbitat. Els individus amb característiques poc favorables moriran o es reproduiran menys i aquesta característica es veurà eliminada a la llarga, mentre que les favorables es mantindran ja que els seus portadors la podran passar a la següent generació.

De vegades hi ha característiques que no són ni favorables ni desfavorables, pel que seguiran passant a les següents generacions. Però tota estructura té un cost (energètic, perill a que s’infecti, desenvolupi tumors…), de manera que la pressió selectiva segueix actuant per eliminar una cosa que no afavoreix l’èxit de l’espècie. És el cas de les estructures vestigials, que “trigarien més” a desaparèixer al llarg de l’evolució. El fet que n’hi hagi revelen que en el passat aquestes estructures sí tenien una funció important en els nostres avantpassats.

TROBA ELS TEUS ÒRGANS VESTIGIALS

LA MEMBRANA NICTITANT

Ja vam parlar d’ella a Com veuen el món els animals. Es tracta d’una membrana transparent o translúcida que serveix per protegir l’ull i humitejar-lo sense perdre visibilitat. És comú en amfibis, rèptils i aus. Entre els primats, només la posseeixen completa lèmurs i loris.

membrana nictitante, nictitating membrane
Membrana nictitant o tercera parpella d’un fredeluga militar (Vanellus miles). Foto: Toby Hudson

En humans la plica semilunaris és un vestigi de la membrana nictitant. Òbviament no la podem moure però encara té certa funció de drenatge del lacrimal i ajuda al moviment de l’ull (Dartt, 2006).

Plica semilunaris (pliegue semilunar). Foto: desconocido
Plica semilunaris (plec semilunar). Foto: desconegut

EL TUBERCLE DE DARWIN I ELS MÚSCULS DE L’ORELLA

El 10% de la població té un engrossiment a l’orella, vestigi de l’orella punxeguda comú en els primats. Aquesta estructura es diu tubercle de Darwin i no té cap funció.

Variabilidad del Tubérculo de Darwin en la punta de la oreja (0= ausente). Puede presentarse en otras zonas del pabellón auditivo: ver publicación.
Variabilitat del Tubercle de Darwin a la punta de l’orella (0 = absent).  Font.
Comparación entre la oreja de un macaco y la nuestra. Fuente
Comparació entre l’orella d’un babuí groc (Papio cynocephalus) i la nostra. Font

Els primats (i altres mamífers) tenen orelles mòbils per dirigir els pavellons auditius cap a la font de so: segurament ho hauràs observat en el teu gos o gat. Els humans (i ximpanzés) ja no tenim aquesta gran mobilitat, encara que algunes persones poden moure lleugerament els pavellons auditius a voluntat. S’ha comprovat mitjançant elèctrodes que aquests músculs s’exciten quan percebem un so que ve d’una direcció concreta (2002).

Músculs auriculars responsables del moviment del pavelló auditiu. Font

El múscul occipitofrontal també ha perdut la seva funció d’evitar que caigui el cap, encara que participa en l’expressió facial.

MÚSCUL PALMAR LLARG

El 16% de les persones caucàsiques no posseeix aquest múscul al canell, tampoc un 31% de les nigerianes ni un 4,6% de les xineses. Fins i tot pot aparèixer en un braç i no en l’altre o ser doble segons les persones.

Es creu que aquest múscul participaria activament en la locomoció arborícola dels nostres avantpassats, però actualment no té cap funció necessària, ja que no proporciona més força d’agafada. Aquest múscul és més llarg en primats completament arborícoles (lèmurs) i més curt en els més terrestres, com els goril·les (referència).

I tu, el tens o no? Fes la prova: junta els dits polze i dit petit i aixeca lleugerament la mà.

mireia querol, mireia querol rovira, palmaris longus, musculo palmar largo, tendon
Jo tinc dos al braç esquerre i un al dret. Foto: Mireia Querol Rovira

QUEIXALS DEL SENY

El 35% de les persones no posseeixen queixals del seny o tercer molar. A la resta, la seva aparició sol ser dolorosa i és necessària l’extirpació.

Yo no tengo el tercer molar. Foto: Mireia Querol Rovira
Jo no tinc el tercer molar. Foto: Mireia Querol Rovira

Els nostres ancestres hominins sí en tenien, força més grans que els nostres. Un recent estudi explica que quan una dent es desenvolupa, emet senyals que determinen la mida de les dents veïnes. La reducció de la mandíbula i la resta de dentadura al llarg de l’evolució ha provocat la reducció dels molars (i fins i tot la desaparició del tercer).

Comparativa entre la dentición de un chimpancé, Australopithecus afarensis y Homo sapiens. Fuente
Comparativa entre la dentició d’un ximpanzé, Australopithecus afarensis i Homo sapiens. Observa la reducció dels tres últims molars entre afarensis i sapiens, Font

EL CÒCCIX

Si et toques la columna vertebral fins al final, arribaràs al còccix. Es tracta de 3 a 5 vèrtebres fusionades vestigi de la cua dels nostres avantpassats primats. De fet, quan estàvem a l’úter matern, en els primers estadis de desenvolupament de l’embrió s’observa una cua amb 10-12 vèrtebres en formació.

Distintos estados en el desarrollo embrionmario humano y comparación con otras especies. Créditos en la imagen
Diferents estadis en el desenvolupament embrionari humà (1 a 8) i comparació amb altres espècies. Crèdits a la imatge

Posteriorment es reabsorbeix, però no en tots els casos: hi ha reportats 40 naixements de nadons amb cua.

Neonato nacido con cola. Una mutación ha evitado la inhibición del crecimiento de la cola durante la gestación. Fuente
Nounat nascut amb cua. Una mutació ha evitat la inhibició del creixement de la cua durant la gestació. Font

Encara que no tinguem cua, actualment aquests ossos serveixen d’ancoratge d’alguns músculs pèlvics.

mireia querol, mireia querol rovira, coxis, sacro, sacrum, tailbone, rabadilla
Situació del coxis. Foto: Mireia Querol Rovira

MUGRONS SUPERNUMERARIS (POLITÈLIA)

S’estima que fins a un 5% de la població mundial presenta més de dos mugrons. Aquests mugrons “extra”, poden presentar-se en diferents formes (complets o no) pel que de vegades es confonen amb pigues. Se situen en la línia mamilar (de l’engonal a l’aixella), exactament en la mateixa posició que la resta de mamífers amb més de dues mames (observa el teu gos, per exemple).

Línea mamilar. Foto: MedicineNet
Línia mamilar. Foto: MedicineNet

Habitualment el número de mames correspon amb la mitjana de cries que pot tenir un mamífer, de manera que els mugrons extra serien un vestigi de quan els nostres avantpassats tenien més cries per part. L’habitual són 3 mugrons, però s’ha documentat un cas de fins a 8 mugrons en una persona.

Pezón suplementario debajo del principal. Fuente
Mugró suplementari sota del principal. Font

TROBA ELS TEUS REFLEXOS I COMPORTAMENTS VESTIGIALS

EL REFLEXE DE PRENSIÓ PALMAR I PLANTAR

Alguna vegada hauràs experimentat que a l’acostar qualsevol cosa a les mans d’un nadó, automàticament ho agafa amb una força tal que seria capaç d’aguantar el seu propi pes. Desapareix cap als 3-4 mesos i és un romanent del nostre passat arborícola i de la manera d’agafar-se al pèl de la mare, igual que succeeix amb els altres primats actuals. Observa el següent vídeo de 1934 sobre un estudi de dos bessons (minut 0:34):

En els peus també hi ha el reflex d’intentar agafar alguna cosa quan es toca la planta del peu d’un nadó. Desapareix cap als 9 mesos d’edat.

Per cert, t’has fixat en l’afició i facilitat que tenen els nens i nenes per pujar a qualsevol barana o part elevada en un parc infantil?

LA PELL DE GALLINA

El fred, l’estrès o una emoció intensa (per exemple, l’escoltar certa música) provoca que el múscul piloerector ens erici el pèl donant-li a la pell l’aspecte d’una gallina sense plomes. És un reflex involuntari en què algunes hormones, com l’adrenalina (que s’allibera en les situacions esmentades), estan implicades. Quina utilitat tenia això per als nostres ancestres i té en els mamífers actuals?

  • Augmentar l’espai entre la pell i l’exterior, de manera que l’aire calent atrapat entre el pèl ajuda a mantenir la temperatura.
  • Semblar més grans per espantar possibles depredadors o competidors.

    Chimpancé con el pelo erizado durante un display antes de un conflicto. Foto: Chimpanzee Sanctuary Northwest
    Ximpanzé amb els cabells estarrufats durant un display abans d’un conflicte. Foto: Chimpanzee Sanctuary Northwest

Òbviament nosaltres hem perdut el pèl en la major part del cos, de manera que encara conservem el reflex, no ens serveix ni per escalfar-nos ni per espantar depredadors. El pèl s’ha conservat més abundantment en zones on és necessària protecció o a causa de la selecció sexual (cap, celles, pestanyes, barba, pubis…), però en general, també pot ser considerat una estructura vestigial.

Hi ha més estructures vestigials tot i que en aquest article ens hem centrat en les més observables. En futurs articles parlarem d’altres internes, com el famós apèndix o l’òrgan vomeronasal.

REFERÈNCIES

Coneixent els fòssils i la seva edat

A All You Need Is Biology sovint fem referència als fòssils per explicar el passat dels éssers vius. Però què és exactament un fòssil i com es forma? Per a què serveixen els fòssils? T’has preguntat mai com ho fa la ciència per saber l’edat d’un fòssil? Segueix llegint per descobrir-ho!

QUÈ ÉS UN FÒSSIL?

Si penses en un fòssil, segurament el primer que et ve al cap és un os de dinosaure o una petxina petrificada que et vas trobar al bosc, però un fòssil és molt més. Els fòssils són restes (completes o parcials) d’éssers vius que van viure en el passat (milers, milions d’anys) o rastres de la seva activitat que queden conservats (generalment en roques sedimentàries). Així doncs, existeixen diferents tipus de fòssils:

  • Petrificats i permineralitzats: són els que corresponen a la definició clàssica de fòssil en què les parts orgàniques o buides són substituïdes per minerals (veure apartat següent). La seva formació pot deixar motlles interns o externs (per exemple, de petxines) en el qual el material original pot desaparèixer. La fusta fossilitzada d’aquesta manera es coneix com a  xilòpal.

    cangrejo herradura, fósil, cosmocaixa, mireia querol rovira
    Fòssil petrificat de cranc ferradura i les seves petjades, CosmoCaixa. Foto: Mireia Querol Rovira
  • Icnofòssils: restes de l’activitat d’un ésser viu que queden registrades en la roca i donen informació sobre el comportament de les espècies. Poden ser modificacions de l’entorn (nius i altres construccions), empremtes (icnites), deposicions (copròlits excrements-, ous…) i altres marques com esgarrapades, mossegades…
    Cosmocaixa, huevos, dinosaurio, nido, mireia querol rovira
    Ous de dinosaure (niu). CosmoCaixa. foto: Mireia Querol Rovira

    coprolitos, cosmocaixa, excrementos fósiles, mireia querol rovira
    Copròlits, CosmoCaixa. foto: Mireia Querol Rovira
  • Ambre: resina fòssil de més de 20 milions d’antiguitat. Abans passa per un estat intermedi que s’anomena copal (menys de 20 milions d’anys). La resina, abans de passar a ambre, pot atrapar insectes, aràcnids, pol·len… en aquest cas es consideraria un doble fòssil.

    Pieza de ámbar a la lupa con insectos en su interior. CosmoCaixa. Foto: Mireia Querol Rovira
    Peça d’ambre a la lupa amb insectes al seu interior, CosmoCaixa. Foto: Mireia Querol Rovira
  • Fòssils químics: són els combustibles fòssils, com el petroli i el carbó, que es van formar per l’acumulació de matèria orgànica a altes pressions i temperatures juntament amb l’acció de bacteris anaerobis (que no utilitzen oxigen per al seu metabolisme).
  • Subfòssil: quan el procés de fossilització no s’ha completat (per haver passat poc temps, o les condicions perquè es donés la fossilització no van ser propícies) les restes es coneixen com subfòssils. No tenen més de 11.000 anys d’antiguitat. És el cas dels nostres avantpassats més recents (Edat dels Metalls).
Ötzi, un subfòssil. És la mòmia natural més antiga d’Europa. Va viure durant el Calcolític (Edat de Coure) i va morir fa 5.300 anys. Foto: Wikimedia Commons
    • Fòssil vivent: nom que es dóna a éssers vius actuals molt semblants a organismes ja extingits. El cas més famós és el del celacant, que es creia extingit des de feia 65 milions d’anys fins que va ser redescobert el 1938, però hi ha altres exemples com els nàutils.

      ammonites, nautilus, cosmocaixa, fósil, mireia querol rovira
      Comparació entre la closca d’un nautilus actual (esquerra) i un ammonit de milions d’anys d’antiguitat (dreta). CosmoCaixa. Foto :Mireia Querol Rovira
    • Pseudofòssils: són formacions a les roques que semblen restes d’éssers vius, però en realitat s’han format per processos geològics. El cas més conegut són les dendrites de pirolusita, que semblen vegetals.

      Infiltraciones de priolusita en piedra calcárea. CosmoCaixa. Foto: Mireia Querol
      Infiltracions de priolusita en lloses calcàries, CosmoCaixa. Foto: Mireia Querol

Lògicament els fòssils es van fer més comuns a partir de l’aparició de parts dures (petxines, dents, ossos…), fa 543 milions d’anys (Explosió del Cambrià). El registre fòssil anterior a aquest període és molt escàs. Els fòssils més antics que es coneixen són els estromatòlits, roques formades per la precipitació de carbonat càlcic a causa de l’activitat de bacteris fotosintètics que encara existeixen en l’actualitat.

La ciència que estudia els fòssils és la Paleontologia .

stromatolite, estromatòli, estromatolito, mireia querol rovira, fossil, fósil
Estromatòlit de 2.800 milions d’anys d’antiguitat, Australian Museum. Foto: Mireia Querol Rovira

COM ES FORMA UN FÒSSIL?

La fossilització es pot donar de cinc maneres diferents:

    • Petrificació: és la substitució de la matèria orgànica per substàncies minerals de les restes d’un ésser viu enterrat. S’obté una còpia exacta de l’organisme en pedra. El primer pas de la petrificació és la permineralització: els porus de l’organisme estan farcits de mineral però el teixit orgànic està inalterat. És la fossilització més comú que pateixen els ossos.
    • Gelificació: l’organisme queda incrustat en el gel i no pateix gairebé transformacions.
    • Compressió: l’organisme mort queda sobre una capa tova del sòl, com el fang, i queda cobert per capes de sediments.
    • Inclusió : els organismes queden atrapats en ambre o petroli.
    • Impressió: els organismes deixen impressions en el fang i es conserva la marca fins que el fang s’endureix.
Processos de fossilització i fòssils resultants. Autor desconegut

UTILITAT DELS FÒSSILS

  • Els fòssils ens donen informació de com eren els éssers vius en el passat, resultant una evidència de la evolució biològica i una ajuda per establir els llinatges dels éssers vius actuals.
  • Permeten analitzar fenòmens cíclics com canvis climàtics, dinàmiques atmosfera-oceà i fins i tot les pertorbacions orbitals dels planetes.
  • Els que són exclusius d’una determinada època permeten datar amb força exactitud les roques en què es troben (fòssils guia).
  • Donen informació de processos geològics com el moviment dels continents, presència d’antics oceans, cadenes muntanyoses…
  • Els fòssils químics són la nostra principal font d’energia actual.
  • Donen informació sobre el clima del passat, per exemple, estudiant els anells de creixement dels troncs fòssils o les deposicions de matèria orgànica en les varves glacials.

    mireia querol rovira, tronco fósil, xilópalo, AMNH
    Troncs fòssils on s’observen anells de creixement. American Museum of Natural History. Foto: Mireia Querol Rovira

DATACIÓ DELS FÒSSILS

Per conèixer l’edat dels fòssils existeixen mètodes indirectes (datació relativa) i directes (datació absoluta). Com que no hi ha cap mètode perfecte i la precisió disminueix amb l’antiguitat, els jaciments se solen datar amb més d’una tècnica.

DATACIÓ RELATIVA

Els fòssils es daten segons el context en el qual han estat trobats, si estan associats a altres fòssils (fòssils guia) o objectes dels que es coneix l’edat i segons l’estrat en el qual es troben.

En geologia, els estrats són els diferents nivells de roques que s’ordenen segons la seva profunditat: segons la estratigrafia, els més antics són els que es troben a major profunditat, mentre que els més moderns són els més superficials, ja que els sediments no han tingut tant de temps per dipositar-se al substrat. Lògicament si hi ha moviments de terres i alteracions geològiques la datació seria incorrecta si només existís aquest mètode.

Esquema de las eras geológicas y estratso con sus correspondientes fósiles. Fuente
Esquema de les eres geològiques i estrats amb els seus corresponents fòssils. Font

DATACIÓ ABSOLUTA

És més precisa i es basa en les característiques físiques de la matèria.

DATACIÓ RADIOMÈTRICA

Es basa en la velocitat de desintegració d’isòtops radioactius presents en roques i fòssils. Els isòtops són àtoms del mateix element però amb diferent quantitat de neutrons en el seu nucli . Els isòtops radioactius són inestables, pel que es transformen en altres més estables a una velocitat coneguda pels científics emetent radiació. Comparant la quantitat d’isòtops inestables amb els estables en una mostra, la ciència pot estimar el temps que ha transcorregut des que es va formar el fòssil o roca.

carbono 14
Esquema del cicle del Carboni 14. Font
  • Radiocarboni (Carboni-14): en organismes vius, la relació entre el C12 i el C14 és constant, però quan moren, aquesta relació canvia ja que el C14 deixa de incorporar-se al cos i el que queda es descomposa radioactivament en un període de semidesintegració de 5730 anys. Coneixent la diferència entre el C12 i C14 de la mostra, podrem datar quan va morir l’organisme. El límit màxim de datació per aquest mètode són 60.000 anys, per tant només s’aplica a fòssils recents.
  • Beril·li 10-Alumini 26: té la mateixa aplicació que el C14, però té un període de semidesintegració molt més gran, de manera que permet datacions de 10 milions d’anys, i fins i tot de fins a 15 milions d’anys.
  • Potassi-Argó (40K/40Ar): s’utilitza per datar roques i cendres d’origen volcànic de més de 10.000 anys. És el mètode que es va utilitzar per datar les petjades de Laetoli , el primer rastre de bipedisme del nostre llinatge deixat per Australopithecus afarensis.
  • Sèries de l’Urani (Urani-Tori): s’utilitzen diverses tècniques mitjançant els isòtops de l’urani. S’utilitzen en materials de carbonat de calci, (com coralls) i dipòsits minerals en coves (espeleotemes ).
  • Calci 41: permet datar restes òssies en un interval de temps entre 50.000 i 1.000.000 d’anys.

DATACIÓ PER PALEOMAGNETISME

El pol nord magnètic ha anat canviant al llarg de la història de la Terra, i es coneixen les coordenades geogràfiques en diferents èpoques geològiques.

Alguns minerals tenen propietats magnètiques i es dirigeixen cap al pol nord magnètic quan estan en suspensió aquosa, per exemple en les argiles. Però si es dipositen a terra, queden fixats cap a la posició que tenia el pol nord magnètic en aquell moment. Si observem cap a quines coordenades estan orientats aquests minerals al jaciment, el podem associar amb una època determinada.

Deposición de partículas magnéticas orientadas hacia el polo norte magnético. Fuente: Understanding Earth, Press and Seiver, W.H. Freeman and Co.
Deposició de partícules magnètiques orientades cap al pol nord magnètic. Font: Understanding Earth, Press and Seiver, W.H. Freeman and Co.

Aquesta datació s’utilitza en restes dipositades sobre fons argilosos i com el pol nord magnètic ha estat diverses vegades en les mateixes coordenades geogràfiques, s’obté més d’una data de datació. Segons el context del jaciment, es podran descartar algunes d’aquestes dates fins arribar a una definitiva.

DATACIÓ PER TERMOLUMINISCÈNCIA I LUMINISCÈNCIA ÒPTICA SIMULADA

Certs minerals (quars, feldspat, calcita…) acumulen modificacions en la seva estructura cristal·lina degudes a la desintegració radioactiva de l’entorn. Aquestes modificacions són acumulatives, contínues i dependents del temps d’exposició a la radiació. Quan se sotmet al mineral a estímuls externs, emet llum a causa d’aquestes modificacions. Aquesta luminiscència és molt feble i diferent segons se li apliqui calor (TL), llum visible (OSL) o infrarojos (IRSL).

Termoluminiscencia de la fluorita. Foto: Mauswiesel
Termoluminiscència de la fluorita. Foto: Mauswiesel

Només es poden datar mostres que hagin estat protegides de la llum solar o del calor a més de 500 ºC, ja que llavors es reinicia “el rellotge” en alliberar l’energia de manera natural.

RESSONÀNCIA PARAMAGNÈTICA ELECTRÒNICA (ESR)

La ESR (electro spin ressonance) consisteix a sotmetre la mostra a radiació i mesurar l’energia absorbida per la mostra en funció de la quantitat de radiació a la qual ha estat sotmesa durant la seva història. És un mètode complex del que pots obtenir més informació aquí.

REFERÈNCIES

mireia querol rovira

Què és la IUCN i la seva Llista Vermella?

Molt es parla d’espècies que estan en perill, en perill crític, que són vulnerables… De fet, en aquest blog hem posat alguns exemples d’aquestes: la foca monjo del Mediterrani és un clar exemple d’espècie en perill crític i el linx ibèric d’una en perill. Ara bé, què volen dir aquests noms? Qui s’encarrega de catalogar-les i com ho fan? Aquí tens les respostes.

QUÈ ÉS LA UICN?

Has vist alguna vegada aquest logo en alguna publicació o per Internet?

logo iucn uicn
Logo de la Unió Internacional per a la Conservació de les Espècies (Imatge: IUCN).

La IUCN, de les seves sigles en anglès, és la Unió Internacional per a la Conservació de la Natura (UICN en català), una xarxa de més de 1.000 organitzacions governamentals i no governamentals, composta per uns 11.000 científics de més de 160 països.

El seu propòsit, com indica el seu nom, és el de conservar la natura i, per aquest motiu, busca solucions per als problemes ambientals més urgents.

La UICN està formada per 6 comissions, entre les quals cal destacar la Comissió de Supervivència d’Espècies (CSE), que compta amb més de 10.000 experts voluntaris de tot el món, distribuïts en diferents grups de treball.

La UICN i la Comissió de Supervivència d’Espècies són els responsables d’elaborar la Llista Vermella. Què és una llista vermella?

QUÈ ÉS UNA LLISTA VERMELLA?

Una llista vermella d’espècies amenaçades, com el seu propi nom indica, és un inventari sobre l’estat de conservació de les espècies vegetals, animals i fongs. Així doncs, s’avalua el risc que s’extingeixi una espècie si no es conserva.

Lista Roja de la Flora Vascular Española 2008. (Imagen: Jolube).
Llista vermella de la Flora Vascular Espanyola 2008. (Imatge: Jolube).

Aquesta llista s’elabora seguint uns criteris objectius que permeten classificar les espècies en 8 categories d’amenaça, de manera que sigui més fàcil poder comparar els diferents taxons. Anem a veure-les!

CATEGORIES I CRITERIS DE LA LLISTA VERMELLA DE LA UICN

REQUISITS PER A CATEGORTIZAR ALS TAXONS

Per poder utilitzar aquests criteris, s’han de complir un conjunt de requeriments:

  • Es poden aplicar a les espècies o nivells taxonòmics inferiors.
  • Només es pot aplicar a les poblacions silvestres en la seva àrea de distribució natural o en aquelles poblacions resultat d’una introducció benigna.
  • Els criteris s’han d’aplicar independentment de si es desenvolupen accions per a la seva conservació o no.
  • L’estat de conservació d’una espècie no ha de ser necessàriament el mateix per a una escala global que per a una escala regional o nacional.

QUINES SÓN LES CATEGORIES DE LA UICN?

De menys a més risc d’extinció, els taxons avaluats es poden classificar en una de les següents categories:

  • Preocupació menor (LC): quan un taxó no pot ser classificat en cap de les categories següents, es diu que hi ha una preocupació menor en el seu estat de conservació.
  • Gairebé amenaçat (NT): quan un taxó no pot ser classificat en cap de les categories següents, però hi està molt pròxim, es diu que està gairebé amenaçat, ja que en un futur proper possiblement s’hi pugui classificar. El casuari menor (Casuarius bennetti), una au que podria ser el velociraptor actual, té aquesta categoria.
quandong, cassowary, eating, fruit
Casuario menjant quandongs, un dels seus fruits predilectes (Foto: Christian Ziegler).
Un dels pocs llops marsupials que es conserven taxidermitzats en el món. Museo nacional de Ciencias Naturales, Madrid. Foto: Mireia Querol
El llop marsupial va ser extingit pels humans. Museo nacional de Ciencias Naturales, Madrid (Foto: Mireia Querol).

Les categories Vulnerable, En perill i En perill crític són les que mostren que una espècie està amenaçada. Així doncs, una espècie amenaçada i una que està en perill no són exactament el mateix.

A més, hi ha dues categories per a les espècies que no s’hagin avaluat:

  • Dades insuficients (DD): s’inclou un taxó en aquesta categoria quan no hi ha informació adequada per avaluar el seu estat de conservació.
  • No avaluat (NE): quan encara no s’ha classificat un taxó amb els criteris de la UICN, llavors es classifica en aquesta categoria.

QUINS CRITERIS S’UTILITZEN PER A LES CATEGORIES D’AMENAÇA?

S’utilitzen fins a 5 criteris diferents per avaluar l’estat de conservació dels taxons:

  • Criteri A: Reducció de la mida poblacional. S’han de complir qualsevol dels subcriteris (A1-A4), avaluant la reducció en el període més llarg, ja siguin 10 anys o 3 generacions.
  En perill crític En perill Vulnerable
A1

Reducció en el passat quan les causes són reversibles, enteses i conegudes i han cessat

Superior o igual al 90% Superior o igual al 70% Superior o igual al 50%
A2

Reducció en el passat quan les causes poden no haver cessat, no ser enteses ni conegudes o no són reversibles.

Superior o igual al 80% Superior o igual al 50% Superior o igual al 30%
A3

Reducció en el futur (fins un màxim de 100 anys)

Superior o igual al 80% Superior o igual al 50% Superior o igual al 30%
A4

Reducció on el temps considerat inclou el passat i el futur (fins un màxim de 100 anys en el futur) i quan les causes poden haver no cessat, poder no ser enteses ni conegudes o poden no ser reversibles

Superior o igual al 80% Superior o igual al 50% Superior o igual al 30%
  • Criteri B: Distribució geogràfica representada com a extensió de presència i/o àrea d’ocupació. Vegem aquests conceptes:
    • Extensió de presència: quan dibuixes la línia que uneix els llocs més externs on hi ha un taxó (i que contingui la resta de llocs en el seu interior), trobes la seva extensió de presència.
    • Àrea d’ocupació: es refereix a l’àrea dins de l’extensió de presència que ocupa un taxó tenint en compte que no està present en tota la seva extensió de presència.
Dos ejemplos de la diferencia entre extensión de presencia y área de ocupación. (A) es la distribución espacial de dos especies, (B) es la delimitación de la extensión de presencia y (C) muestra una medida del área de ocupación (Foto: IUCN).
Dos exemples de la diferència entre extensió de presència i àrea d’ocupació. (A) és la distribució espacial de dues espècies, (B) és la delimitació de l’extensió de presència i (C) mostra la mesura de l’àrea d’ocupació (Foto: IUCN).
  En perill crític En perill Vulnerable
B1

Extensió de presència

Inferior a 100 km2 Inferior a 5.000 km2 Inferior a 20.000 km2
B2

Àrea d’ocupació

Inferior a 10 km2 Inferior a 500 km2 Inferior a 2.000 km2
  • Criteri C: Mida petita de la població i reducció
  En perill crític En perill Vulnerable
Número de individus adults Inferior a 250

(i C1 i/o C2)

Inferior a 2.500

(i C1 i/o C2)

Inferior a 10.000

(i C1 i/o C2)

C1

Disminució continuada

Mínim del 25% en 3 anys o 1 generació (el més llarg, màxim 100 anys) Mínim del 20% en 5 anys o 2 generacions (el més llarg, màxim 100 anys) Mínim del 10% en 10 anys o 3 generacions (el més llarg, màxim 100 anys)
C2

Disminució continuada i mínim una de las 3 condiciones (2a.i, 2a.ii, 2b)

2a.i

Número d’individus madurs en cada subpoblació

Inferior o igual a 50 Inferior o igual a 250 Inferior o igual a 1.000
2a.ii

% d’individus en una sola subpoblació

90-100% 95-100% 100%
2b

Fluctuacions extremes en el número de individus maduros

  • Criteri D: Població molt petita o restringida.
  En perill crític En perill Vulnerable
Número d’individus adults Inferior a 250 Inferior a 2.500 Inferior a 10.000
  • Criteri E: Anàlisi quantitatiu.
  En perill crític En perill Vulnerable
E

Probabilitat d’extinció en estat silvestre

Superior o igual al 50% en 10 anys o 3 generacions (el més llarg, màxim 100 anys). Superior o igual al 20% en 30 anys o 5 generacions (el més llarg, màxim 100 anys). Superior o igual al 10% en 100 anys

Encara que cal avaluar-tots sempre que sigui possible, amb que compleixin un únic criteri és suficient per classificar-los en tal categoria.

Els criteris exposats anteriorment estan simplificats ja que hi ha condicions complementàries que s’han de complir. Per a un detall més gran, consulta el document Categories i Criteris de la Llista Vermella de la UICN.

REFERÈNCIES

Difusió-català

Classificació i filogènia per a principiants

En aquest bloc sovint s’utilitzen termes relacionats amb la classificació dels éssers vius i la seva filogènia. Com que són termes que no són coneguts per a tots, aquest article pretén aclarir diversos conceptes per als principiants en aquest camp.

INTRODUCCIÓ

Abans d’introduir-nos de ple en el tema, convé deixar clars dos conceptes, que molt sovint es confonen: la sistemàtica i la taxonomia.

La sistemàtica és la ciència de la classificació i de la reconstrucció de la filogènia, és a dir, s’encarrega de reconstruir l’origen i la diversificació d’un tàxon (unitat que volem classificar, com ara una espècie, una família o un ordre).

D’altra banda, la taxonomia és l’estudi dels principis de la classificació científica, l’ordenació i denominació sistemàtica dels organismes.

En altres paraules, mentre que la sistemàtica s’encarrega de crear sistemes de classificació, els quals es representen en forma d’arbre ramificat, la taxonomia posa les regles i els procediments per identificar, posar nom i classificar cada espècie en les diferents categories taxonòmiques basant-se en la sistemàtica.

SOBRE LES ESPÈCIES I MÉS ENLLÀ

No podem començar a parlar sobre com es classifiquen les espècies sense saber què és una espècie i altres nivells de classificació dels éssers vius.

QUÈ ÉS UNA ESPÈCIE?

Al llarg de la història s’ha intentat explicar el que és una espècie, de manera que trobem diferents definicions segons l’enfocament que prenguem.

  • Concepte morfològic o tipològic d’espècie: una espècie és un conjunt d’organismes que presenten característiques fixes i essencials que representen un patró o arquetip. Aquest concepte està actualment totalment descartat, tot i que la majoria de guies es basen en explicacions morfològiques per identificar les espècies.
INFO-BALLENA
Tot i que les guies per identificar les espècies es basen en la seva morfologia, el concepte morfològic d’espècie no és acceptat (Foto: Revista Viva).
  • Concepte biològic d’espècie: una espècie és un grup de poblacions naturals interfecundes i reproductivament aïllades, la qual ocupa un nínxol específic a la natura. Per tant, una espècie té una ascendència comuna i comparteixen caràcters de variació gradual. Aquesta definició té diversos problemes: només és aplicable a les espècies amb reproducció sexual i no es pot aplicar per a les espècies extingides.
  • Concepte evolutiu d’espècie: una espècie és un únic llinatge de poblacions ancestre-descendent que manté la seva identitat enfront d’altres llinatges i que té les seves pròpies tendències evolutives i el seu destí històric. Aquest enfocament i el biològic són, de fet, complementaris ja que hi ha una duplicitat de fenòmens.
  • Concepte filogenètic d’espècie: segons aquesta perspectiva, una espècie és un grup irreductible d’organismes, diagnòsticament distingible d’altres grups semblants i dins el qual hi ha un patró parental d’ascendència i descendència. Aquest criteri cobreix tant la reproducció sexual com l’asexual.
ensatina_phylogeny
Segons la definició filogenètica, A, B i C són espècies diferents. Tots els organisms dins de C són també una única espècie amb diferents formes (Foto: Sesbe).

MÉS ENLLÀ DE LES ESPÈCIES

Per si no fos suficient l’embolic plantejat per definir el que és una espècie, aquestes es classifiquen segons un sistema jeràrquic basat en més categories taxonòmiques. Aquelles que estan per sobre de l’espècie es diuen supraespecífiques, mentre que les que queden per sota són les infraespecífiques.

Així doncs, des de la categoria més alta a la més baixa, els éssers vius es poden classificar en: Domini> Regne> Fílum o Divisió> Classe> Ordre> Família> Gènere> Espècie> Subespècie> Varietat> Forma. I que consti que aquí ho hem simplificat bastant!

Posem un exemple: imagina al gos. El gos, com el llop, formen part d’una mateixa espècie: Canis lupus, però el gos és la subespècie Canis lupus familiaris. La designació d’una espècie es fa mitjançant el seu gènere (Canis) seguit del epítet específic (lupus). Les categories supraespecífiques del gos són: Domini Eucariota, Regne animal, Fílum Cordats, Subfílum Vertebrats, Classe Mamífers, Ordre Carnívors i Família Cànids.

DSC02196
Els gossos i els llops estan inclosos dins la mateixa espècie, però estan en subespècies diferents (Foto: Marc Arenas Camps).

COM ES RECONSTRUEIX L’ARBRE DE LA VIDA?

Per reconstruir l’arbre de la vida, és a dir, les relacions que hi ha entre les espècies vives i extingides (filogènia) s’utilitzen els caràcters, és a dir, els trets dels organismes utilitzats per estudiar la variació dins una espècie i entre elles.

Així, per reconstruir la filogènia s’usen caràcters compartits entre diferents taxons. Aquí hem de diferenciar dos tipus de semblança: quan la semblança de caràcters resulta de l’ascendència comuna s’anomena homologia, mentre que quan no és resultat de tenir antecedents comuns es diu homoplàsia.

Segurament amb un exemple quedarà més clara la diferència entre homologia i homoplàsia. Que les ales d’una òliba i una guatlla s’assemblin és perquè tenen el mateix origen (homologia), però que les ales dels insectes, les aus i els ratpenats serveixin per volar no és perquè tinguin el mateix origen (homoplàsia).

bio_evoluc_convergente
Les ales d’insectes, aus i rat-penats  són una homoplàsia (Foto: Natureduca).

 Hi ha tres tipus d’homoplàsies:

  • Paral·lelisme: la condició ancestral d’un caràcter variable (plesiomòrfic) està present en l’avantpassat comú, però l’estadi actual o derivat (apomòrfic) ha evolucionat independentment. Seria un exemple de paral·lelisme el desenvolupament d’un cor format per 4 cavitats en aus i mamífers.
  • Convergència: en aquest cas, el caràcter homoplàstic no estaria present en l’avantpassat comú. Les estructures originades per convergència es diu que són anàlogues. Un exemple serien les ales d’insectes i aus.
  • Pèrdua secundària o reversió: consisteix en la reversió d’un caràcter determinat a un que sembla ancestral. Així, sembla que sigui ancestral però en realitat és derivat.
paralelismo, convergencia, reversion
Paral·lelisme, convergència i reversió biològica (Foto: Marc Arenas Camps).

S’utilitzen diferents tipus de caràcters per ordenar als éssers vius: morfològics, estructurals, embriològics, palenotològics, etològics, ecològics, bioquímics i moleculars.

Les espècies que comparteixen estats derivats d’un caràcter formen un clade i al caràcter se’l coneix com a sinapomorfia. Així, les sinapomorfies són els caràcters que es van originar en un ancestre comú d’un clade i que es conserva tant en l’ancestre com en tots els seus descendents. Així doncs, les glàndules mamàries són una sinapomorfía de tots els mamífers.

animalia54
Les glàndules mamàries són una sinapomorfia dels mamífers (Foto: Tiempo de éxito).

Un cop s’han seleccionat els caràcters, les diferents escoles de classificació biològica els utilitzen de diferents maneres per obtenir les relacions entre els éssers vius el més fiables possibles.

REFERÈNCIES

  • Apunts de Fonaments de Biologia Avançada, de la Llicenciatura en Biologia de la Universitat de Barcelona.
  • Hickman, Roberts, Larson, l’Anson & Eisenhour (2006). Principios integrales de zoología. Ed. McGraw Hill (13 ed).
  • Izco (2004). Botánica. Ed. McGraw Hill (2 ed).
  • Shnek & Massarini (2008). Biología. Ed. Médica Panamericana (7 ed).
  • Vargas (2009). Glosario de Cladística: Introducción a la sistemática filogenética.
  • Foto de portada: Tree of life mural, Kerry Darlington

Difusió-català

Evolució per a principiants 2: la coevolució

Després de l’èxit d’Evolució per a principiants, seguim amb un article per seguir coneixent aspectes bàsics de l’evolució biològica. Per què hi ha insectes que semblen orquídies i viceversa? Per què gaseles i guepards són gairebé igual de ràpids? Per què el teu gos t’entén? En altres paraules, què és la coevolució?

QUÈ ÉS LA COEVOLUCIÓ?

Ja sabem que és inevitable que els éssers vius estableixen relacions de simbiosi entre ells. Uns depenen d’altres per sobreviure, i alhora, de l’accés a elements del seu entorn com aigua, llum o aire. Aquestes pressions mútues entre espècies fan que evolucionin conjuntament i segons evolucioni una espècie, obligarà al seu torn a l’altra a evolucionar. Vegem alguns exemples:

POL·LINITZACIÓ

El procés més conegut de coevolució el trobem en la pol·linització. Va ser de fet el primer estudi coevolutiu (1859), a càrrec de Darwin, encara que ell no utilitzés aquest terme. Els primers en utilitar-lo van ser Ehrlich i Raven (1964).

Els insectes ja existien molt abans de l’aparició de plantes amb flor, però el seu èxit es va deure al descobriment que el pol·len és una bona reserva d’energia. Al seu torn, les plantes troben en els insectes una manera més eficaç de transportar el pol·len cap a una altra flor. La pol·linització gràcies al vent (anemofilia) requereix més producció de pol·len i una bona dosi d’atzar perquè almenys algunes flors de la mateixa espècie siguin fecundades. Moltes plantes han desenvolupat flors que atrapen als insectes fins que estan coberts de pol·len i els deixen escapar. Aquests insectes presenten pèls en el seu cos per permetre aquest procés. Al seu torn alguns animals han desenvolupat llargs apèndixs (becs dels colibrís, espiritrompes de certes papallones…) per accedir al nèctar.

Polilla de Darwin (Xantophan morganii praedicta). Foto de Minden Pictures/Superstock
Arna de Darwin (Xantophan morganii praedicta). Foto de Minden Pictures/Superstock

És famós el cas de l’arna de Darwin (Xanthopan morganii praedicta) de la qual ja hem parlat en una ocasió. Charles Darwin, estudiant l’orquídia de Nadal (Angraecum sesquipedale), va observar que el nèctar de la flor es trobava a 29 cm de l’exterior. Va intuir que hauria d’existir un animal amb una espiritrompa d’aquesta mida. Onze anys després, el mateix Alfred Russell Wallace el va informar que havia esfinxs de Morgan amb trompes de més de 20 cm i un temps més tard es van trobar a la mateixa zona on Darwin havia estudiat aquesta espècie d’orquídia (Madagascar). En honor de tots dos es va afegir el “praedicta” al nom científic.

També existeixen les anomenades orquídies abelleres, que imiten femelles d’insectes per assegurar la seva pol·linització. Si vols saber més sobre aquestes orquídies i la de Nadal, no et perdis aquest article de l’Adriel.

Anoura fistulata, murcielago, bat
El ratpenat Anoura fistulata i la seva llarga llengua. Foto de Nathan Muchhala

Però moltes plantes no només depenen dels insectes, també algunes aus (com els colibrís) i mamífers (com ratpenats) són imprescindibles per a la seva fecundació. El rècord de mamífer amb la llengua més llarga del món i segon vertebrat (per darrere del camaleó) se l’emporta un ratpenat de l’Equador (Anoura fistulata); seva llengua mesura 8 cm (el 150% de la longitud del seu cos). És l’únic que pol·linitza una planta anomenada Centropogon nigricans, malgrat l’existència d’altres espècies de ratpenats en el mateix hàbitat de la planta. Això planteja la pregunta sobre si l’evolució està ben definida i es dóna entre parells d’espècies o per contra és difusa i es deu a la interacció de múltiples espècies.

RELACIONS DEPREDADOR-PRESA

El guepard (Acinonyx jubatus) és el vertebrat més ràpid sobre la terra (fins a 115 km/h). La gasela de Thomson (Eudorcas thomsonii), el segon (fins a 80 km/h). Els guepards han de ser prou ràpids per capturar alguna gasela (però no totes, a risc de desaparèixer ells mateixos) i les gaseles prou ràpides per escapar alguna vegada i reproduir-se. Sobreviuen les més ràpides, així que al seu torn la naturalesa selecciona els guepards més ràpids, que són els que sobreviuen al poder menjar. La pressió dels depredadors és un factor important que determina la supervivència d’una població i quines estratègies ha de seguir la població per sobreviure. Així mateix, els depredadors hauran de trobar solucions a les possibles noves formes de vida de les seves preses per tenir èxit.

Guepardo persiguiendo una gacela. Foto de Federico Veronesi

Guepard perseguint una gasela de Thomson a Kenya. Foto de Federico Veronesi

El mateix succeeix amb altres relacions depredador-presa, paràsit-hoste o herbívors-plantes, ja sigui amb el desenvolupament de la velocitat o altres estratègies de supervivència com verins, punxes…

HUMANS I GOSSOS… I BACTERIS

La nostra relació amb els gossos, que data de temps prehistòrics, també és un cas de coevolució. Això ens permet, per exemple, crear llaços afectius amb només mirar-los. Si vols ampliar la informació, et convidem a llegir aquest article passat on vam tractar el tema de l’evolució de gossos i humans en profunditat.

Un altre exemple és la relació que hem establert amb els bacteris del nostre sistema digestiu, indispensables per a la nostra supervivència. O també amb els patògens: han coevolucionat amb els nostres antibiòtics, de manera que en usar-los indiscriminadament, s’ha afavorit la resistència d’aquestes espècies de bacteris als antibiòtics.

IMPORTÀNCIA DE LA COEVOLUCIÓ

La coevolució és un dels principals processos responsables de la gran biodiversitat de la Terra. Segons Thompson, és la responsable que hi hagi milions d’espècies en lloc de milers.

Les interaccions que s’han desenvolupat amb la coevolució són importants per a la conservació de les espècies. En els casos on l’evolució ha estat molt estreta entre dues espècies, l’extinció d’una portarà a l’altra gairebé amb seguretat també a l’extinció. Els humans alterem constantment els ecosistemes i per tant, la biodiversitat i evolució de les espècies. Amb només la disminució d’una espècie, afectem moltes més. És el cas de la llúdriga marina (Enhydra lutris), que s’alimenta d’eriçons.

Nutria marina (Enhydra lutris) comiendo erizos. Foto de Vancouver Aquarium
Llúdriga marina (Enhydra lutris) menjant eriçons. Foto de Vancouver Aquarium

En ser caçada per la seva pell, el segle passat els eriçons van augmentar de nombre, van arrasar poblacions senceres d’algues (consumidores de CO2, un dels responsables de l’escalfament global), les foques que trobaven refugi en les algues ara inexistents, eren més caçades per les orques… la llúdriga és doncs una espècie clau per a l’equilibri d’aquest ecosistema i del planeta, ja que ha evolucionat conjuntament amb els eriçons i algues.

De les relacions coevolutives entre flors i animals depèn la pol·linització de milers d’espècies, entre elles moltes d’interès agrícola, de manera que no cal perdre de vista la gravetat de l’assumpte de la desaparició d’un gran nombre d’abelles i altres insectes en els últims anys. Un complex cas de coevolució que ens afectaria directament és la reproducció de la figuera.

EN RESUM

Com hem vist, la coevolució és el canvi evolutiu entre dues o més espècies que interactuen, de manera recíproca i gràcies a la selecció natural.

Perquè hi hagi coevolució s’ha de complir:

  • Especificitat: l’evolució de cada caràcter d’una espècie es deu a pressions selectives del caràcter de l’altra espècie.
  • Reciprocitat: els caràcters evolucionen de manera conjunta.
  • Simultaneïtat: els caràcters evolucionen al mateix temps.

REFERENCIAS

mireia querol rovira

Sang freda vs sang calenta? Ni l’una ni l’altra

Quan anem a l’escola i a classe de ciències naturals ens parlen dels diferents grups d’animals, se’ns ensenya que els animals es poden separar en els que tenen la “sang calenta” i els que tenen la “sang freda”. Tot i que això fa referència als diferents mecanismes de termorregulació que presenten els animals, aquesta diferenciació entre sang calenta i freda no és del tot correcta. En aquesta entrada us explicarem de manera més científica els diferents mecanismes de control de la temperatura que presenten els animals i us posarem exemples d’espècies que trenquen l’esquema de sang freda vs sang calenta.

D’ON OBTÉ ESCALFOR L’ANIMAL?

El primer que ens hem de preguntar és d’on prové l’escalfor corporal d’un animal. Aquesta pot vindre de dues fonts diferents:

Endotèrmia: L’endotèrmia (“endo”, dintre) és el mecanisme d’obtenció de calor corporal per producció interna. Els animals endoterms presenten mecanismes metabòlics que generen escalfor (termogènesi).  Generar escalfor és energèticament costós, i això fa que aquests animals tinguin requeriments energètics i alimentaris elevats.

seal-255522_1280El mascarell camablau (Sula nebouxii) i el lleó marí de les Galàpagos (Zalophus wollebaeki) són dos bons exemples d'animal endoterm. Foto de Peter Stuart Mill.

Ectotèrmia: L’ectotèrmia (“ecto”, fora) es dóna en animals que obtenen l’escalfor corporal de l’ambient, prenent el sol (heliotèrmia) o col·locant-se a prop de fonts de calor com roques escalfades per el sol (tigmotèrmia), etc… Aquests no presenten cap mecanisme metabòlic que els permeti generar escalfor internament, però presenten estratègies comportamentals per obtindre o perdre escalfor. Tanmateix al no gastar energia en generar escalfor, els seus requeriments energètics són més baixos i no necessiten alimentar-se tant sovint com els endoterms.

16. Podarcis liolepisUna sargantana bruna (Podarcis liolepis) prenent el sol, és un bon exemple d'animal ectoterm. Foto de David López Bosch.

Aquests dos conceptes només fan referència a la font de calor, independentment de si l’animal és capaç de regular o no la seva temperatura interna.

LA TEMPERATURA DE L’ANIMAL ÉS CONSTANT?

Els dos conceptes següents fan referència a si la temperatura de l’animal és constant o varia en el temps:

Homeotèrmia: Els homeoterms (“homeo”, igual) controlen la seva temperatura corporal, fent que es mantingui relativament constant mentres que la temperatura ambiental varia. Per tant, al tindre escalfor interna constant, la seva activitat no està tant condicionada per les condicions ambientals.

Homeothermy-poikilothermyRangs de temperatura corporal a la que solen estar un homeoterm i un poiquiloterm. Mentre que la temperatura de la rata normalment es troba al voltant dels 37oC, la temperatura del llangardaix és molt més variable. Imatge de Petter Bockman.

Poiquilotèrmia: Els poiquiloterms (“poiquilo”, variada) presenten una temperatura corporal semblant a la de l’ambient. La seva temperatura interna varia segons la temperatura ambiental, i per tant, la seva activitat està més condicionada per les condicions ambientals. Per exemple a la Península Ibèrica, llangardaixos i sargantanes tenen una temperatura òptima d’activitat d’entre uns 33-38oC i les serps d’entre 28-34oC. Tanmateix, al estar acostumats a que el seu cos pateixi canvis bruscos de temperatura, en certs ambients presenten avantatge sobre els homeoterms, els quals poden arribar a morir si la seva temperatura augmenta o disminueix uns pocs graus.

Wiki_stranglesnakeTermograma de una serp envoltant un braç humà, mostrant com la temperatura de la serp és similar a la de l'ambient. Foto de Arno.

Aquests conceptes però són relatius. Els animals homeoterms, tot i tindre una temperatura corporal mitjana força constant, no presenten exactament la mateixa temperatura a totes les parts del cos (al tronc i òrgans interns la temperatura sol ser més alta que a les extremitats). Igualment, els animals poiquiloterms no sempre tenen una temperatura exactament igual a la de l’ambient ja que, com que la majoria són ectoterms, poden augmentar la seva temperatura mitjançant fonts externes de calor.

Cold_nose,_warm_touch_-_Thermography_of_CatTemrogrames d'un gat, mostrant que els animals homeoterms no presenten la mateixa temperatura exacta a diferents parts del cos. Fotos de Yellowcloud.

Segons aquestes quatre definicions, aus i mamífers serien endoterms (generen escalfor metabòlica) i homeoterms (la seva temperatura és constant) mentre que rèptils, amfibis i la resta d’animals serien ectoterms (obtenen l’escalfor de fonts externes) i poiquiloterms (la seva temperatura varia amb la de l’ambient). A la pràctica però, aquesta divisió no suposa una barrera infranquejable. A continuació us explicarem exemples d’animals que fan que la línia que separa aquests quatre conceptes quedi encara més desdibuixada.

HETEROTÈRMIA

L’heterotèrmia (“hetero”, diferent) es dóna en animals que poden passar de l’endotèrmia a l’ectotèrmia. Aquesta es sol donar en aus i mamífers petits, amb taxes metabòliques altes (molt actius i amb requeriments energètics alts) que redueixen la seva temperatura durant períodes d’inactivitat. Aquests períodes d’inactivitat poden ser anuals o diaris.

Bear_hibernatingÓs negre americà (Ursus americanus) hibernant amb els cadells. Foto de National Park Service.

Els períodes d’inactivitat anuals són coneguts com a hibernació (o estivació si es dóna a l’estiu). La hibernació la solen dur a terme mamífers típicament endotèrmics com ara esquirols, petits primats, eriçons i molts marsupials. Els óssos tot i que també hibernen i disminueixen el seu metabolisme, no pateixen un descens tant brusc de temperatura corporal (aquesta només disminueix un o dos graus).

Fat-tailed_Dwarf_Lemur,_Kirindy,_MadagascarEl lèmur nan de cua gruixuda (Cheirogaleus medius) normalment estiva durant l'època seca malgaix. Foto de Frank Vassen.

Durant la hibernació la taxa metabòlica d’aquests animals es redueix dràsticament i per tant, deixen de regular la seva temperatura corporal, igualant-se amb l’ambiental (per això els mamífers hibernadors busquen refugi a llocs on la temperatura no sigui tant baixa com a l’exterior). Animals típicament homeoterms i endoterms, quan no poden trobar suficient aliment, passen a un estat de poiquilotèrmia i ectotèrmia per a estalviar energia.

F1.largeGrtàfic de la variació de temperatura corporal durant el torpor diari de l'hàmster daurat (Mesocricetus auratus). Font Fatemeh Talaei et al.

Altres animals homeoterms passen per períodes de poiquilotèrmia diaris coneguts com a torpor, durant els quals el seu metabolisme es redueix. Això es dóna típicament en moltes espècies de ratpenats, els quals tenen una alta temperatura constant durant la nit (quan estan actius) però aquesta disminueix dràsticament durant el dia (quan estan dormint). Tanmateix, al dormir durant el dia quan les temperatures són més altes, la seva temperatura no disminueix tant com si dormíssin de nit.

Cluster_of_hibernating_virginia_big_eared_batsCúmul de ratpenats d'orelles grosses de Virgínia (Corynorhinus townsendii virginianus) hibernant. Els ratpenats normalment es congreguen durant la hibernació, ajudant-se a mantenir la seva temperatura corporal durant els mesos més freds. Foto de Stihler Craig, U.S. Fish and Wildlife Service.

Els colibrís també poden baixar molt la seva temperatura corporal durant la nit, tot i que en aquests depèn de la quantitat de nèctar que hagin consumit durant el dia. Els colibrís s’alimenten exclusivament de nèctar, que està format principalment de sucrosa, la qual no es pot emmagatzemar a l’organisme i per tant passa directament a la sang i als teixits. Això fa que els colibrís tinguin un metabolisme molt alt i que necessitin alimentar-se molt sovint per a mantindre la seva activitat el dia següent.

Purple-throated_carib_hummingbird_feedingColibrí gorjamorat del Carib (Eulampis jugularis) alimentant-se de nèctar. Foto de Charles J. Sharp.

Si durant el dia han estat capaços d’obtenir molt nèctar, durant la nit poden mantindre la seva temperatura típica de 39oC. En canvi, si durant el dia no han aconseguit suficient nèctar, a la nit entren en un estat de torpor, en que el metabolisme es redueix molt i la temperatura corporal baixa fins als 12-17oC. Això els permet estalviar energia per així poder seguir buscant nèctar el dia següent.

Vídeo d'un colibrí que ha entrat en estat de torpor durant la nit en una menjadora artificial a Tennessee. Vídeo de Chip Curley.

Després tenim el cas del farumfer (Heterocephalus lager), un rosegador de l’Àfrica oriental que és l’únic mamífer poiquiloterm conegut. La temperatura corporal del farumfer és igual a la temperatura ambiental. Tanmateix, en un estudi s’ha vist que tot i que la temperatura del farumfer és idèntica a l’ambiental entre els 12-36oC (ja que no termoregula) però, a partir dels 28oC el seu metabolisme es torna homeoterm, tot i que no se sap ben bé com genera o regula la seva escalfor.

Angry female naked mole rat. Credit: Buffenstein/Barshop Institute/UTHSCSAFemella de farumfer (Heterocephalus lager). Foto de Jedimentat44.

ENDOTÈRMIA REGIONAL I FACULTATIVA

Finalment, hi ha animals típicament ectotèrmics que poden generar escalfor i augmentar la seva temperatura corporal mitjançant diferents estratègies adaptatives. La majoria d’aquests animals fan servir la activitat muscular per a generar escalfor corporal.

Moltes espècies de peixos oceànics presenten un complex de venes i artèries anomenat rete mirabile. Aquest complex es troba principalment en mamífers i ocells, i és un sistema d’intercanvi contracorrent (artèria-vena) que serveix per igualar diferents paràmetres (temperatura, pH o concentració de diferents gasos) a diferents parts del cos.

8041255171_bf47050eef_oDibuix sobre funcionament del rete mirabile. les fletxes taronges i gruixudes indiquen l'intercaniv d'escalfor que retorna al cos. Imatge de Arne Hendriks.

A molts peixos oceànics com els taurons, les tonyines i els peixos espasa, aquest sistema els permet augmentar la seva temperatura corporal, ja que la seva musculatura interna és molt potent i té una temperatura molt alta. El rete mirabile els permet repartir per tot el seu cos i retenir l’escalfor generada mentres neden, convertint-los pràcticament en endoterms.

Rete_Mirabile_04Dibuix en el que es mostra la alta temperatura de la musculatura interna d'un tauró. Dibuix de Vittorio Gabriotti.

De fet, els anomenats opah (peixos del gènere Lampris) són els primers peixos descoberts que són completament endoterms, ja que gràcies al seu rete mirabile localitzat a les brànquies i a una capa de greix que els recobreix el cos i els aïlla de l’exterior, poden mantindre’s a una temperatura uns 5oC més elevada que l’aigua. Tanmateix no són homeoterms, ja que la seva temperatura encara pot variar segons la ambiental.

Opah_6Foto d'un opah (Lampris guttatus). Foto de USA NOAA Fisheries Southwest Fisheries Science Center.

L’escalfament per acció muscular no és exclusiu dels peixos. Els mamífers també tremolem quan patim risc d’hipotèrmia, ja que la contracció muscular genera escalfor. Tot i que no es pot dir que tremolin de fred, molts insectes i alguns rèptils també utilitzen l’activitat muscular per a augmentar la seva temperatura. Els insectes, quan necessiten activar el seu metabolisme, aletegen bruscament sense volar per a augmentar la seva temperatura. Això, juntament amb un sistema contracorrent (semblant al rete mirabile), fa que la temperatura corporal de l’insecte augmenti considerablement respecte a la de l’ambient.

Insect_warm-upTermogrames d'un insecte incrementant la seva temperatura corporal aletejant. Fotos de Crespo J.

De la mateixa forma, alguns rèptils poden generar escalfor. Moltes pitons incuben els ous després de pòndre’ls. Per a fer-ho, s’enrotllen al voltant dels ous i contrauen voluntàriament els seus músculs corporals per a augmentar la temperatura de la seva posta.

Female_Python_sebae_brooding_eggs_Tropicario,_FINPitó de Seba (Python sebae) incubant la seva posta. Foto de Tropicario.

Hem vist mamífers i ocells que disminueixen la seva temperatura, peixos que generen escalfor, rosegadors que no termoregulen i rèptils i insectes que s’escalfen movent-se. Com heu pogut comprovar, cada espècie és un exemple únic d’adaptació al seu hàbitat i, tot i que per a la classe de primària pot resultar útil, dividir-los en els de sang calenta i els de sang freda no sempre és el més idoni.

REFERÈNCIES

Per a l’elaboració d’aquesta entrada s’han consultat les següents fonts:

Difusió-català

La simbiosi: relacions entre els éssers vius

Depredació, parasitisme, competència … tots els éssers vius, a més de relacionar-nos amb el medi, ens relacionem amb la resta d’éssers vius. Quins tipus de relacions coneixes a més de les esmentades? T’animes a conèixer-les?

INTRODUCCIÓ

El conjunt d’éssers vius d’un ecosistema s’anomena biocenosi o comunitat. La biocenosi està formada al seu torn per diferents poblacions, que serien el conjunt d’individus d’una mateixa espècie que ocupen una àrea determinada. Per a la supervivència, és imprescindible que s’estableixin relacions entre ells, de vegades beneficioses i de vegades perjudicials.

RELACIONS INTERESPECÍFIQUES

Són les que es donen entre individus de diferents espècies. Aquesta interacció s’anomena simbiosi. Les relacions de simbiosi poden ser beneficioses per a una espècie, totes dues, o perjudicials per a una de les dues parts.

Perjudicials per a totes les espècies implicades:
  • Competència: es dóna quan un o diversos recursos són limitants (aliment, territori, llum, sòl…). Aquesta relació és molt important en l’evolució, ja que permet que la selecció natural actuï, afavorint la supervivència i reproducció de les espècies més exitoses segons la seva fisiologia, comportament …

Las selvas son un claro ejemplo de competencia de los vegetales en busca de la luz. Selva de Kuranda, Australia. Foto de Mireia Querol

 Una especie es beneficia i una altra és perjudicada:
  • Depredació: succeeix quan una espècie (depredador) s’alimenta d’una altra (presa). És el cas dels felins, llops, taurons

    foca, león marino, tiburón blanco, great white shark, tauró blanc, foca, lleó marí, seal
    Tauró blanc (Carcharodon carcharias) saltant per depredar sobre un mamífer marí, presumiblement una foca o lleó marí. Foto presa de HQ images.
  • Parasitisme: una espècie (paràsit) viu a costa d’una altra (hoste) i li causa un perjudici. Puces, paparres, bacteris patògens… són els més coneguts, però també hi ha vertebrats paràsits com el cucut, que disposita seus ous en nius d’altres aus, que criaran seus pollets (parasitisme de posta). Especialment interessants són els “paràsits zombie”, que modifiquen la conducta de l’hoste. Entra en aquest article per saber-ne més!
    Carricero (Acrocephalus scirpaceus) alimentando una cría de cuco (Cuculus canorus). Foto de Harald Olsen
    Boscarla de canyar (Acrocephalus scirpaceus) alimentant una cria de cucut (Cuculus canorus). Foto de Harald Olsen

    Els paràsits que habiten dins del cos de l’hoste s’anomenen endoparàsits (com la tenia), i els que habiten fora ectoparàsits (polls). El parasitisme es considera un tipus especial de depredació, on el depredador és més petit que la presa, encara que en la majoria de casos no suposa la mort de l’hoste. Quan un paràsit causa malaltia o la mort de l’hoste, es denomina patogen.

    Cymothoa exigua es un parásito que acaba sustituyendo la lengua de los peces por su propio cuerpo. Foto de Marcello Di Francesco.
    Cymothoa exigua es un paràsit que acaba substituint la llengua dels peixos pel seu propi cos. Foto de Marcello Di Francesco.

El cleptoparasitime és el robatori de l’aliment a una altra espècie que l’ha capturat, recol·lectat o preparat. És el cas d’algunes rapinyaires: el nom significa literalment en llatí “lladre”. Observa en aquest vídeo un cas de cleptoparasitisme sobre una òliba:

El cleptoparasitisme també pot donar-se entre individus de la mateixa espècie.
Una espècie es beneficia i l’altra no es veu afectada:
  • Comensalisme: una espècie (comensal) aprofita les restes d’aliment d’una altra espècie, a la qual no beneficia ni perjudica. Seria el cas dels voltors comuns o el trencalòs. També és comensalisme l’aprofitament com a mitjà de transport d’una espècie sobre una altra (foresi), com les lapes que viatgen enganxades al cos de les balenes. L’inquilinisme és un tipus de comensalisme en que una espècie viu dins o sobre d’una altra. Seria el cas dels picots o esquirols que nien dins dels arbres o els glans de mar que viuen sobre dels musclos. Finalment, la metabiosi o tanatocrèsia és l’aprofitament de les restes d’una espècie per protegir-se (com els crancs ermitans) o usar-los com a eines.
El pinzón carpintero (Camarhynchus pallidus) utiliza espinas de cactus o pequeñas ramas para extraer invertebrados de los árboles. Foto de
El pinsà fuster (Camarhynchus pallidus) utilitza espines de cactus o petites branques per extreure invertebrats dels arbres. Foto de Dusan Brinkhuizen.
Les dues espècies en treuen un benefici:
  • Mutualisme: les dues espècies cooperen o es veuen beneficiades. És el cas dels insectes pol·linitzadors, que obtenen nèctar de la flor i el vegetal és pol·linitzat. Els peixos pallasso i les anemones serien un altre exemple típic, on el peix pallasso obté protecció i restes de menjar i manté allunyats als depredadors de l’anemone i la neteja de paràsits. El mutualisme pot ser facultatiu (una espècie no necessita a l’altra per sobreviure) o obligat (les espècies no poden viure de manera separada). Aquest seria el cas de les micorizes, associació de fongs i arrels de certes plantes, els líquens (mutualisme de fong i alga), les formigues talladores de fulles …

    Las hormigas Atta y Acromyrmex (hormigas cortadoras de hogas) establecen mutualismo con un hongo (Leucocoprinus gongylophorus), en las que recolectan hojas para proporcionarle nutrientes, y ellas se alimentan de él. Se trata de un mutualismo obligado. Foto tomada de Ants kalytta.
    Les formigues Atta i Acromyrmex (formigues talladores de fulles) estableixen mutualisme amb un fong (Leucocoprinus gongylophorus), en què recullen fulles per proporcionar nutrients, i elles s’alimenten d’ell. Es tracta d’un mutualisme obligat. Foto presa de Ants kalytta.

RELACIONS INTRAESPECÍFIQUES

Són les que es donen entre individus de la mateixa espècie. Són gairebé totes beneficioses o de col·laboració:

  • Familiars: els individus que s’agrupen tenen algun tipus de parentiu. Alguns exemples d’espècies que hem tractat al blog són els elefants, alguns primats, moltes aus, cetacis … Dins d’aquest tipus de relacions hi ha diferents tipus de famílies.
  • Gregarisme: són agrupacions, habitualment de molts individus amb o sense parentiu, durant un lapse de temps permanent o estacional. Els exemples més típics serien els estols d’aus, la migració de la papallona monarca, els ramats de grans herbívors com els nyus, els bancs de peixos…
El gregarismo de estas cebras, junto con su pelaje, les permite confundir a los depredadores. Foto tomada de Telegraph
El gregarisme d’aquestes zebres, juntament amb el seu pelatge, els permet confondre als depredadors. Foto presa de Telegraph
  • Colònies: agrupacions d’individus que s’han reproduït asexualment i comparteixen estructures comunes. El cas més conegut és el del corall, que de vegades és esmentat com l’ésser viu més gran del món (Gran Barrera de Corall Australiana), encara que en realitat es tracta una colònia de pòlips (i els seus antics esquelets calcaris), no un ésser viu individual.
  • Societats: són individus que viuen junts de manera organitzada i jerarquitzada, on hi ha un repartiment de les tasques i habitualment són físicament diferents entre ells segons la seva funció dins de la societat. Els exemples típics són els insectes socials com les formigues, abelles, tèrmits ..

Les relacions intraespecífiques de competència són:

  • Territorialitat: es defineix per enfrontaments o competència per accés al territori, a la llum, a les femelles, a l’aliment… es poden produir enfrontaments directes, com en el cas dels cérvols, i/o desenvolupar altres estratègies, com el marcatge per olor (felins, óssos…), vocalitzacions…
Tigres peleando por el territorio. Captura de vídeo de John Varty
Tigres barallant-se pel territori. Captura de vídeo de John Varty
  • Canibalisme: depredació d’un individu sobre un altre de la mateixa espècie.

I tu, com a humà, has reflexionat alguna vegada com et relaciones amb els individus de la teva espècie i amb d’altres espècies?

mireia querol rovira

REFERÈNCIES