Anatomía del tiburón - Shark anatomy
La anatomía del tiburón difiere de la de los peces óseos en una variedad de formas. La variación observada dentro de la anatomía de los tiburones es un resultado potencial de la especiación y la variación del hábitat
Las cinco sinapomorfías de cordados
Las cinco sinapomorfias de cordados están presentes en condrictios como sigue. Las cinco sinapomorfias son la hendidura faríngea , el cordón del nervio dorsal , la notocorda , el endostilo y la cola post-anal, que está bien representada y etiquetada en la página de cordados . Esta imagen es útil para visualizar las regiones donde los cinco
existían sinapomorfias en cordados y su apariencia. En los cefalocordados, la hendidura faríngea , o faringe, está lateral a la garganta del cordado y funciona como filtros al dejar que el agua pase sobre esta región para retener los nutrientes y el oxígeno del intercambio de gases que se produce. El cordón del nervio dorsal sirve como una columna vertebral hueca donde las señales se envían por todo el cuerpo debido al tejido nervioso que se encuentra en esta región. La notocorda también está hacia la cola del cordado, pero más cerca del centro del cuerpo que el cordón del nervio dorsal y es una estructura llena de agua que permite que el cordado se mueva en el agua. El endostilo se encuentra debajo de las hendiduras branquiales faríngeas donde las proteínas quedan atrapadas para eventualmente proporcionar la energía y el sustento de los cordados. Por último, la cola post-anal es musculosa y permite que el cordado se mueva en el agua.
Identificación de las cinco sinapomorfias en tiburones
Estas sinapomorfias evolucionadas son cruciales para el estilo de vida actual de los tiburones, por ejemplo, la hendidura faríngea cambió para convertirse en la mandíbula y las branquias . El cordón del nervio dorsal envía señales al cuerpo como lo ha hecho antes, pero ahora el cordón del nervio dorsal se convierte en el sistema nervioso central (SNC). La notocorda cambió de permitir el movimiento en el agua a discos que se forman entre las vértebras, lo que permite la protección y actúa como un amortiguador cuando se produce el movimiento. El endostilo es el homólogo en comparación con la glándula tiroides y se preestableció antes que los tiburones; esta adaptación fue beneficiosa para que el metabolismo de los tiburones se acelerara. La cola post-anal ayuda al tiburón a moverse en el agua, pero también ayuda con el equilibrio.
Esqueleto
Los tiburones son peces cartilaginosos. El esqueleto de un tiburón está hecho principalmente de cartílago. Pertenecen a la clase de Chondrichthyes. En particular, los endoesqueletos están hechos de cartílago hialino no mineralizado que es más flexible y menos denso que el hueso, lo que hace que expulsen menos energía a altas velocidades. Cada pieza de esqueleto está formada por un tejido conectivo externo llamado pericondrio y luego cubierto por una capa de bloques mineralizados hexagonales llamados teselas.
Aletas
Las aletas permiten que los tiburones puedan guiarse y levantarse por sí mismos. La mayoría de los tiburones tienen ocho aletas: un par de aletas pectorales , un par de aletas pélvicas , dos aletas dorsales , una aleta anal y una aleta caudal . Las aletas pectorales son rígidas, lo que permite el movimiento hacia abajo, la elevación y la orientación. Los miembros del orden Hexanchiformes tienen una sola aleta dorsal. La aleta anal está ausente en los órdenes Squaliformes , Squatiniformes y Pristiophoriformes . Las aletas de tiburón están sostenidas por rayos internos llamados ceratotrichia.
Cola
La cola de un tiburón consta del pedúnculo caudal y la aleta caudal, que proporcionan la principal fuente de empuje para el tiburón. La mayoría de los tiburones tienen aletas caudales heterocercales , lo que significa que la columna vertebral se extiende hacia el lóbulo superior (generalmente más largo). La forma de la aleta caudal refleja el estilo de vida del tiburón y se puede dividir en cinco categorías:
- Los tiburones de aguas abiertas que nadan rápidamente, como los tiburones caballa , tienen colas en forma de media luna con lóbulos superiores e inferiores de tamaño casi igual. La alta relación de aspecto de la cola sirve para mejorar la potencia y la eficiencia de la natación. En estas especies, suele haber también quillas laterales en el pedúnculo caudal. El tiburón ballena y el tiburón peregrino también tienen este tipo de cola, aunque generalmente son animales más tranquilos que los otros ejemplares.
- Los "tiburones típicos", como los tiburones réquiem , tienen colas con el lóbulo superior más largo que el inferior. El lóbulo superior se gira hacia arriba en un ángulo moderado con respecto al cuerpo, lo que equilibra la eficiencia de crucero con la capacidad de giro. Los tiburones zorro tienen un ejemplo extremo de esta cola en la que el lóbulo superior se ha convertido en un arma para aturdir a sus presas.
- Los tiburones que viven en el fondo, como los tiburones gato y los tiburones alfombra, tienen colas con lóbulos superiores largos y prácticamente ningún lóbulo inferior. El lóbulo superior se mantiene en un ángulo muy bajo, lo que sacrifica la velocidad por la maniobrabilidad. Estos tiburones generalmente nadan con ondulaciones similares a las de las anguilas.
- Los tiburones cazón también tienen colas con lóbulos superiores más largos que inferiores. Sin embargo, la columna vertebral atraviesa el lóbulo superior en un ángulo más bajo que el lóbulo mismo, reduciendo la cantidad de empuje hacia abajo producido. Sus colas no pueden soportar altas velocidades, pero combinan la capacidad de ráfagas de velocidad con maniobrabilidad.
- Los tiburones ángel tienen colas únicas entre los tiburones. Sus aletas caudales son heterocercales inversas, con el lóbulo inferior más grande que el superior.
Dientes
Los dientes de tiburón son fuertes y están hechos de esmalte. Muchos tiburones tienen 3 filas de dientes. Estos dientes están incrustados en las encías, no en la mandíbula. Los tiburones nacen con dientes que se reemplazan constantemente. Los dientes se reemplazan cada dos semanas, aproximadamente. La forma de los dientes determina la dieta del tiburón. Por ejemplo, un tiburón con dientes planos se usa para triturar mariscos, los dientes puntiagudos se usan para agarrar peces, mientras que los dientes notoriamente afilados con borde dentado se usan para presas grandes.
Órganos internos
El hígado es un órgano grande y aceitoso que comprende el 25% del peso corporal total del tiburón. Los dos propósitos de este órgano en el tiburón son almacenar energía y aceite. El hígado es un órgano hidrostático. Este órgano ayuda con la flotabilidad ya que el hígado almacena aceites, lo que disminuye la densidad del cuerpo del tiburón. El hígado de tiburón también está lleno de una sustancia aceitosa llamada aceite de hígado de tiburón que ayuda a los tiburones a ser más flotantes y actúa como un acumulador de energía, donde se puede utilizar cuando sea necesario. El hígado de tiburón también ayuda a filtrar la sangre y los desechos, al mismo tiempo que actúa como una región de almacenamiento de vitaminas, lo cual es increíblemente importante; especialmente si el tiburón pasa mucho tiempo sin comer o si el tiburón tiene cantidades extremas de urea dentro del sistema, el hígado ayuda con ambos escenarios. Los tiburones también tienen osmorregulación que permite que el tiburón tenga altas concentraciones y cantidades de urea, lo que les permite no deshidratarse por vivir en agua de mar a diferencia del agua dulce. El riñón del tiburón excreta la urea que necesita el tiburón en su sistema para que el tiburón no se deshidrate por vivir en el agua de mar. Los corazones de los tiburones tienen dos cámaras y la forma en que el corazón bombea. La principal importancia de los corazones de tiburón es proporcionar sangre oxigenada a todo el cuerpo mientras se filtra la sangre desoxigenada. El bazo de un tiburón también es increíblemente importante porque es de donde se derivan los glóbulos rojos (RBC) y también es donde funciona el sistema inmunológico para combatir los patógenos.
Sistema digestivo
El estómago termina en el píloro, que conduce al duodeno y luego a la válvula en espiral . La válvula en espiral es un órgano en espiral, aumenta el área de superficie para que se puedan absorber los nutrientes. La válvula en espiral luego desemboca en el recto y el ano, luego en la cloaca. Dentro del estómago del tiburón , la flotabilidad se establece a partir del aire que ocupa espacio y proporciona a los tiburones la capacidad de flotar. El estómago del tiburón también tiene intestinos más cortos que la mayoría de los animales, lo que hace que los alimentos tarden más tiempo en digerirse por completo antes de ser excretados del cuerpo. Esta glándula digestiva pasa las secreciones a través del lóbulo ventral hacia el duodeno. El páncreas del tiburón ayuda con la digestión al producir las enzimas necesarias para descomponer los grandes trozos de comida que la mayoría de los tiburones muerden y el páncreas sirve para ayudar a mantener el metabolismo a un ritmo rápido para adaptarse a las grandes cantidades de comida ingeridas. Al final del intestino corto se encuentra la glándula rectal que es importante para la excreción de desechos del animal.
Sistema reproductivo
Los órganos reproductores de los tiburones sirven para reproducirse sexualmente donde el macho entrega el esperma a la hembra usando sujetadores que se insertan en el oviducto de la hembra . Esto permite que la hembra dé a luz crías vivas, aunque algunas ponen huevos. Esta imagen muestra una disección de tiburón squalus acanthias donde esta hembra estaba embarazada de múltiples crías de tiburón. Esta imagen es importante ya que muestra cómo los tiburones pueden dar a luz a múltiples crías vivas.
Temperatura
Otra forma que ayuda a los tiburones a moverse por el agua sin esfuerzo se debe en parte a la regulación de su temperatura corporal. Great White tiburones, marrajo , carite , salmón tiburón , y sardinero son endotérmica , lo que ayuda a moverse rápidamente en agua. Son capaces de regular su temperatura corporal en función de la temperatura del agua en la que se encuentran, para contraer los músculos y nadar más rápido. A los tiburones blancos a menudo se les llama "asesinos a sangre fría", pero en realidad tienen la capacidad de calentar su sangre. Tener la capacidad de mantener su calor también les ayuda como depredadores. Otro grupo de tiburones, conocidos como tiburones caballa, pueden calentar su sangre. Estos tiburones caballa retienen su sangre mediante el uso de un sistema de intercambio de calor llamado rete mirabile . La temperatura corporal de los tiburones caballa puede ser hasta 10 o más alta que la del agua circundante.
Integumento
A diferencia de los peces óseos, los tiburones tienen un corsé dérmico complejo hecho de fibras colágenas flexibles y dispuestas como una red helicoidal que rodea su cuerpo. Esto funciona como un esqueleto externo, proporcionando sujeción a sus músculos de natación y, por lo tanto, ahorrando energía. Se ha descubierto una disposición similar de fibras de colágeno en delfines y calamares . Sus dientes dérmicos les otorgan ventajas hidrodinámicas ya que reducen las turbulencias al nadar.
Piel
A diferencia de otros peces, los tiburones no tienen escamas, sino dentículos. Los dentículos tienen forma de V y están hechos de capas de dentina y una superficie de esmalte. Las costillas son cavidades en la piel del tiburón que sostienen los dentículos. Estos dentículos en la piel permiten que el tiburón se mueva de manera silenciosa, rápida y casi sin esfuerzo. La piel de los tiburones es similar a la sensación del papel de lija, áspera y abrasiva. Durante la natación, el sesgo flexible de la piel que se coloca a 45 grados de la longitud del cuerpo permite la flexión lateral. Esto asegura que la piel permanezca pegada a la superficie, pero también flexible, evitando arrugas y posibles turbulencias en las líneas de corriente que pasan por el cuerpo. La piel está compuesta por una dermis y una epidermis . En los vertebrados, la epidermis produce una capa de moco para ayudar a humedecer la superficie de la piel y también puede usarse como mecanismo de defensa contra infecciones bacterianas. Esto también puede ayudar con un flujo laminar suave y rápido mientras nada.
Escamas placoides
Las escamas placoides ásperas y rígidas (dentículos dérmicos) recubren la piel de tiburones, rayas y peces cartilaginosos debido a la ausencia de hueso dérmico. Estas escamas están presentes en la dermis, que tiene componentes de tejido conectivo fibroso, y se proyectan a través de la epidermis, que contiene células secretarias y células epidérmicas estratificadas, hacia la superficie. De estructura homóloga a los dientes de los vertebrados, estas escamas extremadamente fuertes cumplen la función de reducir la turbulencia y el arrastre en el agua, ya que reducen el flujo de alta velocidad. Cuanto más grande sea el pez, es probable que tenga más escamas placoides. Estas proyecciones son extremadamente parecidas a dientes. La proyección de la escala consta de esmalte y una cavidad pulpar rodeada de dentina .
Ampolla de Lorenzini
Al ser más frecuentes en los peces cartilaginosos , los peces tienen una serie de órganos sensoriales que están dispuestos como una red de cientos o miles de poros llenos de gelatina cerca de los ojos, oídos, boca y nariz. Estos electrorreceptores se denominan ampollas de Lorenzini , y en 1678 fueron descubiertos por primera vez por un médico e ictiólogo italiano , Stefano Lorenzini . Estos poros se utilizan para detectar y detectar campos electromagnéticos y, a menudo, ayudan en las habilidades de navegación y la caza de presas. Esto puede ser particularmente importante por la noche, porque los tiburones no pueden depender simplemente de su visión en entornos oscuros, necesitan otro mecanismo para ayudarlos a navegar. Específicamente, son capaces de detectar presas enterradas debajo de la arena. Hay dos formas diferentes de electrolocalización, la electrolocalización pasiva y la electrolocalización activa, y los tiburones dependen en gran medida de estas para la navegación.
Músculos
Vistos como depredadores pelágicos, los tiburones tienen una temperatura corporal constantemente elevada a través de su continuidad en la natación, lo que en última instancia se presenta como una ventaja fisiológica para los tiburones. Una gran razón por la que poseen esta ventaja se debe al hecho de que poseen un músculo locomotor (MR) aeróbico rojo y un músculo locomotor (WM) blanco. La temperatura afecta en gran medida la capacidad de los músculos para contraerse, y esto es con respecto tanto al medio ambiente como a la temperatura del organismo interno.
Músculo locomotor rojo
Produciendo aproximadamente el 25-50% de la potencia de un tiburón, el RM es lo que impulsa la natación continua de los tiburones. Este músculo prospera a temperaturas elevadas y se ve casi como un mamífero. El rango de temperatura óptimo para la función es de 20 a 30 grados Celsius, y los músculos se consideran ineficaces si se exponen a temperaturas más frías. En general, la temperatura de la RM se retiene metabólicamente y está muy por encima de la temperatura del agua externa. Estos músculos también reciben un suministro de sangre suficiente, por lo que los tiburones pueden nadar durante períodos prolongados, lo que ayuda a descomponer la grasa. Las fibras musculares rojas se concentran en la región ventral del tiburón y están al lado de la columna vertebral, lo que finalmente fortalece la columna vertebral. En otras palabras, la primera aleta dorsal es posterior a la RM. En otros peces, la RM es más lateral. Este músculo es cada vez más sensible al calor tanto en el tiburón salmón como en el atún .
Músculo locomotor blanco
La WM en los tiburones no es tan dependiente térmicamente, por lo tanto, su funcionamiento es más óptimo a través de varias temperaturas. La ayuda potencia ráfagas cortas en la natación de un tiburón. Este músculo está muy cerca de la RM, lo que finalmente permite la transferencia de calor de la RM a la WM. Aunque es más adecuado para temperaturas frías, ha habido un beneficio considerable de su ubicación proximal, el RM, solo aumentando su función. Este músculo es realmente importante en la locomoción de la cola y es responsable de la pulsación de la cola de un tiburón y de impulsar al tiburón hacia adelante. El músculo se contrae y luego se pone rígido para permitir que el tiburón se deslice por el agua.
Camuflaje
Los tiburones pueden tener una combinación de colores en la superficie de su cuerpo que resulta en la técnica de camuflaje llamada contrasombreado . Un color más oscuro en la parte superior y un color más claro en la parte inferior del cuerpo ayuda a prevenir la detección visual de los depredadores. (Por ejemplo, el blanco en la parte inferior del tiburón se mezcla con la luz solar de la superficie cuando se ve desde abajo). El contrasombreado también se puede lograr mediante bioluminiscencia en las pocas especies de tiburones que producen y emiten luz, como el tiburón cometa , un especies de tiburón cazón. La especie migra verticalmente y la disposición de los órganos productores de luz llamados fotóforos proporciona un sombreado ventral.
Algunas especies tienen un camuflaje físico más elaborado que les ayuda a mezclarse con su entorno. Los wobbegongs y angelsharks usan camuflaje para realizar una emboscada de depredación .
Sistema circulatorio
Los tiburones poseen un sistema circulatorio de circuito único centrado alrededor de un corazón de dos cámaras. La sangre fluye desde el corazón hasta las branquias donde se oxigena. Esta sangre rica en oxígeno se transporta por todo el cuerpo y los tejidos antes de regresar al corazón. A medida que el corazón late, la sangre desoxigenada ingresa al seno venoso. Luego, la sangre fluye a través de la aurícula hasta el ventrículo, antes de vaciarse en el cono arterioso y salir del corazón.
Sistema respiratorio
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En la imagen de la anatomía del tiburón , muestra la mitad inicial del tiburón, incluidas las branquias. Las branquias de tiburón son especialmente importantes y se desarrollaron a partir de la sinapomorfia de las hendiduras branquiales faríngeas cordados . Las branquias son esenciales para que los tiburones respiren bajo el agua. Al igual que otros peces, los tiburones extraen oxígeno del agua a medida que pasa por sus branquias . El agua entra a través de la boca, pasa a la faringe, y sale a través de las hendiduras branquiales (la mayoría de los tiburones tienen cinco pares, los tiburones frilled , hexanchidae , y pliotrema warreni tener seis o siete pares). La mayoría de los tiburones también tienen una abertura respiratoria accesoria llamada espiráculo detrás de los ojos. En los tiburones que viven en el fondo, como los tiburones ángel , el espiráculo les permite tomar agua para respirar sin tener que abrir la boca.
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Hay dos mecanismos que los tiburones pueden usar para mover el agua sobre sus branquias: en el bombeo bucal, el tiburón jala activamente el agua usando sus músculos bucales, mientras que en la ventilación ram, el tiburón nada hacia adelante, forzando el agua hacia su boca y a través de sus branquias. Como el bombeo bucal consume más energía que la ventilación con ariete, el primero es utilizado generalmente por tiburones sedentarios que viven en el fondo, mientras que el segundo es utilizado por tiburones más activos. La mayoría de los tiburones pueden cambiar entre estos mecanismos según lo requiera la situación. Algunas especies, como el gran tiburón blanco , han perdido la capacidad de realizar el bombeo bucal y, por lo tanto, se asfixiarán si dejan de avanzar.