Arxiu d'etiquetes: ratpenats

Plantes i animals també poden viure en matrimoni

Quan pensem en la vida de les plantes es fa difícil imaginar-la sense la interacció amb els animals, ja que aquests dia rere dia estableixen diferents relacions simbiòtiques amb elles. Entre aquestes relacions simbiòtiques trobem la herbívora, o el cas contrari, el de les plantes carnívores. Però, hi ha moltes altres interaccions súper importants entre plantes i animals, com la que porta a aquests organismes a ajudar-se els uns als altres i a conviure junts. Per això, aquesta vegada us vull presentar el mutualisme entre plantes i animals. 

I, què és el mutualisme? Doncs és la relació que s’estableix entre dos organismes en la qual ambdós obtenen un benefici de la convivència en conjunt, és a dir, els dos aconsegueixen una recompensa quan viuen en companyia. Aquesta relació aconsegueix augmentar la seva eficàcia biològica (fitness) i per tant existeix una tendència dels dos organismes a conviure sempre junts.

Segons aquesta definició tant la pol·linització com la dispersió de llavors a través d’animals són casos de mutualisme.

POL·LINITZACIÓ PER ANIMALS

Moltes plantes reben visites a les seves flores per part d’animals que pretenen alimentar-se del nèctar, del pol·len o d’altres sucres que aquestes produeixen  i a canvi transporten pol·len cap a altres flors, permeten que aquest arribi al estigma d’una manera molt eficaç. Així la planta obté el benefici de la fecundació amb un cost de producció menor de pol·len que el que suposaria dispersar-lo per l’aire (el qual arribaria amb menor probabilitat al estigma d’altres flors). I els animals a canvi obtenen com a recompensa l’aliment. S’estableix així una veritable relació de mutualisme entre els dos organismes.

 “Video:The Beauty of Pollination” – Super Soul Sunday – Oprah Winfrey Network (www.youtube.com)

El cas més extrem de mutualisme es dona quan aquestes especies evolucionen unes depenent de les altres, és a dir, quan es dona coevolució. Entenem per coevolució aquelles adaptacions evolutives que permeten als dos o més organismes establir una relació de simbiosis estreta, ja que les adaptacions evolutives d’un influeixen en les adaptacions evolutives de l’altre organisme. Per exemple, això es dona entre varies orquídies i els seus pol·linitzadors, com és el conegut cas de l’Orquídea de Darwin. Però, hi ha moltes altres plantes que també han coevolucionat amb els seus polinitzadors, com la figuera o la mandioca o iuca.

De cap manera això s’ha de confondre amb l’engany que algunes plantes preparen per al seus pol·linitzadors, els quals no obtenen cap benefici directe. Per exemple, algunes orquídies també atrauen als seus pol·linitzadors amb olors (feromones) i les seves formes curioses que s’assemblen a les femelles dels pol·linitzadors, fent que aquests s’acostin a elles per copular-les i quedin impregnats de pol·len que serà transportant a altres flors gracies al mateix parany.

14374841786_121feb4632_o.jpg
Orquidea abellera (Ophrys apifera) (Autor: Bernard DUPONT, flickr).

DISPERSIÓ DE LLAVORS PER ANIMALS

La dispersió de llavors per animals es considera que ha tingut lloc gracies a un procés coevolutiu entre animals i els mecanismes de dispersió de les llavors en el qual tant plantes com animals obtenen un benefici. El més probable és que aquest procés s’iniciés en el Carbonífer (~300 Ma), on ja es creu que algunes plantes com les cícades desenvolupaven uns falsos fruits carnosos que podrien ser consumits per rèptils primitius que actuarien d’agents dispersadors de llavors. Aquest procés s’hauria intensificat amb la diversificació de plantes amb flors (Angiospermes) i de petits mamífers i aus durant el Cretaci (65-12 Ma), fet que va permetre la diversificació dels mecanismes de dispersió i de les estructures del fruit.

El mutualisme es pot donar de dues maneres dins de la dispersió de llavors per animals.

El primer cas el duen a terme els dispersadors que ingereixen llavors o fruits que expulsaran posteriorment, sense ser digerits, per defecacions o regurgitats. Els fruits i llavors preparats per aquest cas són portadors de recompenses o reclams, amb els quals atrauen als seus agents dispersadors, ja que els fruits acostumen a ser carnosos, dolços i normalment tenen colors vistosos o emeten olors per atraure als animals.

Per exemple, Acacia cyclops forma unes beines que contenen llavors rodejades per un eleosoma (substancia molt nutritiva formada normalment per lípids) que són molt més grans que la pròpia llavor. Això suposa un cost elevat d’energia per part de la planta, ja que no tan sols ha de produir la llavor sinó que també té que formar aquesta recompensa. Però a canvi, la cacatua Galah o de cap rosat (Eolophus roseicapillus) transporta a llarga distancia les seves llavors, ja que al alimentar-se d’aquest eleosoma ingereix les llavors que seran transportades pel seu vol a llarga distancia fins que siguin expulsades per defecació en altres llocs.

Cacatua_Acacia.jpg
Esquerra, Cacatua Galah (Eolophus roseicapillus) (Autor: Richard Fisher, flickr) ; Dreta, beines d’Acacia cyclops (llavors negres, eleosoma rosa) (Autor: Sydney Oats, flickr).

I l’altre tipus de dispersió de llavors per animals que estableix una relació de mutualisme és aquella on les diàspores són recollides per animals en èpoques d’abundància i les enterren per a disposar d’elles com aliment quan tinguin necessitat. Però no totes són menjades i algunes germinen.

3748563123_eeb32302cf_o.jpg
Esquirol recollint fruits (Autor: William Murphy, flickr)

Però no tot acaba aquí, ja que hi ha altres exemples ben curiosos i menys coneguts que d’alguna manera han fet que tant animals com plantes visquin junts en un perfecte “matrimoni”. Mirem ara un parell d’exemples:

Azteca i Cecropia

Les plantes del gènere Cecropia viuen en els boscos tropicals humits de Centre-Amèrica i Sud-Amèrica essent unes grans lluitadores. La seva estratègia per aconseguir alçar-se i captar llum evitant la competència amb d’altres plantes ha sigut la estreta relació que mantenen amb les formigues del gènere Azteca. Les plantes proporcionen a les formigues refugi, ja que les seves tiges terminals són normalment foradades i septades (amb separacions), el que permet a les formigues habitar-les per dins, i a més les plantes també produeixen cossos de Müller, que són petits cossos nutritius rics en glicogen dels quals les formigues s’alimenten. A canvi, les formigues protegeixen a Cecropia de lianes o plantes trepadores, permetent-li un gran èxit com a planta  pionera.

Ant Plants: CecropiaAzteca Symbiosis (www.youtube.com)

Marcgravia i Ratpenats

Fa pocs anys s’ha descobert que una planta de Cuba que és pol·linitzada per ratpenats ha evolucionat donant peu a fulles modificades que actuen com antenes parabòliques per a l’ecolocalització (radar) dels ratpenats. És a dir, la seva forma facilita que els ratpenats la localitzin ràpidament el que els permet recol·lectar nèctar de manera més eficient i a les plantes ser pol·linitzades amb major èxit, ja que els ratpenats es desplacen ràpidament visitant centenars de flors cada nit per alimentar-se.

6762814709_6dfaf49fff_o.jpg
Marcgravia (Autor: Alex Popovkin, Bahia, Brazil, Flickr)

En general, veiem que la vida de les plantes depèn molt de la vida dels animals, ja que aquests estan connectats d’una manera o altre. Totes aquestes interaccions que hem presentat formem part d’un conjunt encara més gran que fa de la vida una més complexa i singular, en la que la vida d’uns no s’explica sense la vida dels altres. Per aquest motiu podem dir que la vida d’alguns animals i algunes plantes s’assembla a un matrimoni.

Difusió-català

REFERÈNCIES

  • Apunts obtinguts en diferents assignatures durant la realització del Grau de Biologia Ambiental (Universitat autònoma de Barcelona) i el Màster de Biodiversitat (Universitat de Barcelona).
  • Bascompte, J. & Jordano, P. (2013) Mutualistic Networks (Chapter 1. Biodiversity and Plant-Animal Coevolution). Princeton University Press, pp 224.
  • Dansereau, P. (1957): Biogeography: an Ecological Perspective. The Ronald Press, New York., pp. 394.
  • Fenner M. & Thompson K. (2005). The Ecology of seeds. Cambridge: Cambridge University Press, 2005. pp. 250.
  • Font Quer, P. (1953): Diccionario de Botánica. Editorial Labor, Barcelona.
  • Izco, J., Barreno, E., Brugués, M., Costa, M., Devesa, J. A., Fernández, F., Gallardo, T., Llimona, X., Parada, C., Talavera, S. & Valdés, B. (2004) Botánica ªEdición. McGraw-Hill, pp. 906.
  • Murray D. R. (2012). Seed dispersal. Academy Press. 322 pp.
  • Tiffney B. (2004). Vertebrate dispersal of seed plants through time. Annual Review of Ecology, Evolution and Systematics. 35:1-29.
  • Willis, K.J. & McElwain, J.C. (2014) The Evolution of Plants (second edition). Oxford University Press, pp. 424.
  • National Geographic (2011). Bats Drawn to Plant via “Echo Beacon”. http://news.nationalgeographic.com/news/2011/07/110728-plants-bats-sonar-pollination-animals-environment/

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