Sistema Tegumentario - alejandro hans ramirez muñoz
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ZOOLOGÍA Blgo. Alejandro Hans Ramirez Muñoz. LIMA – PERÚ 2005 Zoología 2 Blgo. Alejandro H. Ramirez ZOOLOGÍA EDICIONES ALRAJABA S.R.Ltda. Av. Fernando León de Vivero. Urb. El Carmen C – 12 Ica – Perú. Impresión de prueba © Derechos reservados Primera Edición: Febrero del 2001. 10215479761 I SBN 215479761 - X 3 Zoología 4 Blgo. Alejandro H. Ramirez Los Animales (Reino Animalia) INTRODUCCIÓN. Los animales evolucionaron a partir de antecesores protistas unicelulares heterótrofos marinos. Probablemente los coanoflagelados que tienen la capacidad de formar colonias (teoría colonial), habrían sido los antecesores de las actuales esponjas, animales cuya estructura y composición celular es relativamente simple en relación a otros grupos. La especialización celular que surge con los tejidos fue determinante para el desarrollo a formas más complejas. Así algunos organismos, producto de la diversidad evolutiva, fueron capaces de vivir en ambientes terrestres, para lo cual desarrollaron diversidad de adaptaciones como: la formación de apéndices para la locomoción y la formación de una cubierta corporal para evitar la desecación. El reino animalia está constituido por organismos pluricelulares eucarióticos, heterótrofos: con motilidad y desplazamiento, en alguna etapa de su vida. La mayor parte posee sistema nervioso y sensorial bien desarrollado. TAXONOMÍA ANIMAL. Permite clasificar a los organismos animales por su parentesco, separarlos por sus diferencias y nominarlos científicamente. Actualmente se han descrito más de un millón de especies animales y quizá todavía hay varios millones por describirse. Se hace uso de diversos criterios dentro de los que 5 Zoología destacan: la organización tisular, el desarrollo embrionario, la simetría y la metamería. ORGANIZACIÓN TISULAR. Los animales pueden ser Parazoarios y Eumetazoarios a). Parazoarios (Parazoos).- Son los animales más simples, carecen de tejidos y el cuerpo está constituido por asociación de células con funciones propias. Son animales de vida acuática y sésil. Ejemplo: Poríferos (esponjas de mar). b). Eumetazoarios (Eumetazoos).- Son organismos con tejidos y órganos especializados que se desarrollan a partir de embriones, entre los cuales tenemos: celentéreos, etenóforos, platelmintos, nemátodos, moluscos, artrópodos, anélidos, equinodermos y cordados. Además, los gametos, jamás se forman dentro de estructuras unicelulares, sino en órganos sexuales (gónadas) pluricelulares. DESARROLLO EMBRIONARIO. El desarrollo embrionario tiene etapas claramente definidas. Así tenemos: a). Activación.- Inicia con la fecundación o unión del espermatozoide con el óvulo formando el cigote. b). Segmentación.- Divisiones mit¡)ticas sucesivas que sufre el huevo o cigote sin crecimiento celular, produciendo blastómeras, ellas van a formar la morúla. c). BlastuIación.- Aumenta el número de células formando una esfera hueca, de una sola capa de células y una cavidad (blastocele llena de fluido); a éste estado se denomina blástula. 6 Blgo. Alejandro H. Ramirez d). GastruIación.- Proceso de invaginación formado. Un embrión con 2 o 3 hojas embrionarias llamada gástruIa surge el arquenterón o Intestino primitivo. DESARROLLO EMBRIONARIO DEL ERIZO DE MAR Oc ho células Dos células Espermatozoide Óvulo fecundado Cuatro células Óvulo Mórula Pies ambulacrales Tubérculos Blasrocele Blastoporo Gástrula Blástula ERIZO DE MAR La pared de la gástrula tiene inicialmente dos capas el ectodermo y el endodermo. A medida que la gástrula aumenta de tamaño, un tercera etapa capa denominada mesodermo, que se forma entre ambos. Todos los tejidos corporales se desarrollarán a partir de estas tres capas germinales primarias. CLASIFICACIÓN SEGÚN LAS CAPAS EMBRIONARIAS. De acuerdo al número de capas embrionarias formadas en su gástrula los animales se pueden clasificar en: a). Organismos Diploblásticos.- Aquellos que forman dos hojas embrionarias: ctenóforos. ectodermo y endodermo. Ejemplo: celentéreos y b). Organismos Triploblásticos.- Aquellos organismos que forman tres hojas embrionarias (ectodermo, endodermo y mesodermo). Ejemplo: platelmintos, nematelmintos, moluscos, artrópodos, anélidos, equinodermos y cordados. 7 Zoología CLASIFICACIÓN SEGÚN LA FORMACIÓN DE CAVIDADES CORPORALES. Una de las innovaciones más significativas en el curso de la evolución animal, fue la formación de una cavidad del cuerpo denominado celoma, el mecanismo por la cual esta cavidad corporal surge tiene significado filogenético. Así tenemos a los acelomados (sin celoma) celomados (con celoma) y los pseudocelomados (con falso celoma). CAVIDADES CORPORALES EN ANIMALES “HIDRA” “LOMBRIZ DE TIERRA” “OXIURO” Cavidad digestiva Pared c orporal Celoma Tracto digestivo Peritoneo Pared corporal Tracto digestivo Mesoglea SIN CELOMA Tracto digestivo Pseudoceloma Cavidad digestiva PSEUDOCELOMA (Gusanos redondos o c ilindricos) Cavidad digestiva Pared corporal “VERDAER” CELOMA (Anélidos, la m ayor parte de los animales más c om plejos) CLASIFICACIÓN SEGÚN EL DESTINO DEL BLASTOPORO. a). Deuterostomados (después la boca).- Cuando el orificio de la blástula se convierte en ano, luego aparece la boca. Ejemplo: equinodermos y cordados. b). Protostomados (primero la boca).- Cuando el orificio de la blástula forma la boca,luego aparece el ano. Ejemplo: artrópodos, moluscos y anélidos. SIMETRÍA. En la simetría radial, las estructuras similares están dispuestas de manera regular, en torno a un eje central. En la simetría bilateral el cuerpo es dividido aproximadamente en dos mitades-derecha e izquierda - idénticas; 8 Blgo. Alejandro H. Ramirez cuando se realiza un corte a lo largo de su eje medio (por lo menos sus fases larvarias). SIMETRÍA EN ANIMALES Ejemplo de animal de simetría radial: Actinia. Eje principal por el cual pasan varios planos de simetría. Ejemplo de animal de simetría: bilateral. Mono. Un solo plano de simetría que divide el cuerpo en dos mitades. METAMERÍA. La metamería son las repeticiones seriadas de segmentos del cuerpo, similares, a lo largo del eje longitudinal. Cada segmento se llama metámero, o somite. TAXONOMIA ANIMAL CLASICA. Concepto.- Es la rama de la Zoología que se ocupa de la clasificación, ordenación y nomenclatura de los animales. Comprende: Grupos taxonómicos I. Nomenclatura Clasificación animal Grupos taxonómicos: La metodología científica de la Taxonomía fue establecida y formalizada por el naturalista sueco Carlos Linneo en su libro Systema Natural publicado en 1758. En este libro aplicó grupos de 9 Zoología categorías taxonómicas ordenadas ordenadas en formas descendentes). - científicamente (categorías Reino. Sub reino. Phylum. Sub phylum. Clase. Orden. Familia. Género. Especie. a). Especie.- Es una categoría taxonómica formada por individuos de características semejantes y que en su hábitat natural, son real o potencialmente capaces de cruzarse. La capacidad de cruzamiento se interpreta como una evidencia de que tales individuos tienen, genéticamente, una estrecha relación y esto demuestra un alto grado de parentesco. b). Género.- Es la reunión de especies que tienen estrechas relaciones ancestral es. En general, los miembros de las diversas especies de un determinado género tienen más caracteres morfológicos y fisiológicos en común que con las especies de géneros conexos. De la misma manera que con los caracteres morfológicos y fisiológicos se atribuyen a la acción genética, se acepta generalmente que hay más genes idénticos entre miembros de un determinado género que entre miembros de géneros diferentes. c). Familia.- Es un grupo de géneros de cercano parentesco. d). Orden.- Es un grupo de familias interrelacionadas. 10 Blgo. Alejandro H. Ramirez e). Clase.- Es un grupo de órdenes con caracteres parecidos. f). Phylum.- (Filo o tipo) es un grupo de clases próximas entre sí, con caracteres generales parecidos. g). Reino.- Es la categoría taxonómica máxima, donde todos los phylums se agrupan en la misma jerarquía del reino animal. En taxonomía animal con frecuencia se considera conveniente admitir niveles intermedios, que se indican agregando los prefijos “Sub”, “Infra”, “Super” a los grupos principales. II. Nomenclatura Animal: Se refiere a los nombres científicos de las especies de animales, para lo cual presentan las siguientes reglas de nomenclatura científica: 1).- Los nombres científicos deben ser latinos o latinizados (latín) impresos de preferencia en letras cursivas. 2).- El código de nomenclatura trata de los nombres de todas las unidades taxonómicas, desde las familias hasta las sub especies. 3).- Los nombres científicos de las especies son únicos, dentro de un género dos especies no pueden llamarse igualmente. 4).- La nomenclatura puede ser binaria o binomial (de dos nombres) o puede ser trinomial (de tres nombres). 5).- El nombre del género debe ser de una sola palabra en la forma nominativa singular y debe empezar con letra mayúscula. 6).- El nombre de la especie debe ser una palabra simple o compuesta que empiece con minúscula. Generalmente es un adjetivo que debe concordar gramaticalmente con el nombre genérico. Ambos nombres se subrayan por separados. 11 Zoología 7).- Para que un nombre científico se aplique y se acepte, debe ser el primero en publicarse en una revista técnica-científica o libro dedicado al tema y debe estar acompañado de una descripción que permita reconocer al animal. Cualquier nombre propuesto más tarde para el mismo animal debe considerarse como sinónimo y no puede usarse para ningún otro animal. 8).- Los nombres publicados anteriormente al Systema Nature de Carlos Linneo, de la, décima edición, de 1758 no se aceptan. 9).- Todos los nombres científicos son reconocidos mundialmente y de importancia universal. Ejemplos: Felis domésticus “gato” Cavia cobaya “Cuy” Apis mellifero “Abeja”. Homo sapiens “Hombre” Canis familiares “Perro” Columba livia “Paloma” Mus musculus “Ratón” III. Clasificación animal: Nuevamente realzamos la gran labor de Carlos Linneo, mediante su obra Systema Nature (1758) donde estableció la real y valedera clasificación animal. Agrupaciones de animales con relación a sus características parecidas, homólogas y otros aspectos que determinaron los principales grupos, ordenados en forma lógica y científica. A continuación en forma sintetizada la clasificación del reino animal. Reino: Animal: Subreino A: Protozoos (unicelulares) * Phylum: Protozoorios Clase 1. Flagelados o Mastigóforos 12 Blgo. Alejandro H. Ramirez Clase 2. Ciliados o infusorios Clase 3. Sarcodinos o Rizopodos Clase 4. Esporozoarios Clase 5. Suctores Subreino B: Metazoos (pluricelulares) * Phylum: Poríferoso Espongiarios Clase1. Calcárea Clase2. Hexactinellida Clase3. Desmospongia * Phylum: Celentéreos Clase1. Hydrozoa Clase2. Antozoa Clase3. Escifozoa * Phylum: Plathelmintos Clase1. Turbelarios Clase2. Tremátodes Clase 3. Céstodes * Phylum: Nemathelmintos Clase 1. Nemátodes Clase2. Acantocéfalos * Phylum: Equinodermos Clase 1. Asteroidea Clase2. Equinoidea Clase3. Holoturoideas Clase4. Ofiuroideos Clase5. Crinoideas * Phylum: Moluscos Clase1. Gasterópodos 13 Zoología Clase2. Lamelibranquioso pelecypodos. Clase3. Cefalópodos Clase4. Amphineuros Clase5. Scaphopodos * Phylum: Anélidos Clase 1. Oligoquetos Clase2. Poliquetos Clase3. Hirudíneos * Phylum: Artrópodos Clase 1. Insectos Clase2. Arácnidos Clase3. Crustáceos Clase4. Quilópodos Clase5. Diplópodos * Phylum: Cordados Subphylum (a) Urocordados Subphylum (b) Tunicados Subphylum (c) Cefalocordados Subphylum (d) Vertebrados Superclase: Peces Superclase: Tetrápodos Clase 1. Anfibios Clase 2. Reptiles Clase 3. Aves Clase 4. Mamíferos PRINCIPALES PHYLUM DE LOS ANIMALES. A). PHYLUM PORÍFERA. 14 Blgo. Alejandro H. Ramirez Comprende a las esponjas. Son los animales de organización más simple; carecen de tejidos, el cuerpo está constituido, por la asociación de células con funciones independientes. Son organismos de vida acuática, sésiles (se mantienen fijos) en su fase adulta. El cuerpo presenta una gran cantidad de aberturas o poros y conductos internos a través de los cuales se moviliza agua constantemente. No poseen órganos y las funciones vitales (nutrición, excreción e intercambio gaseoso) son realizadas por cada célula. Ejemplo: leucosolenia, etc. B). PHYLUM CELENTÉREOS (CNIDARIOS). Metazoos diploblásticos, son de vida acuática; sésiles en su fase adulta. El cuerpo está formado por un celenterón o cavidad gastrovascular rodeada por dos capas tisulares: la epidermis (externa) y la gastrodermis (interna) estos se encuentran separados por una capa gelatinosa o mesoglea, en donde encontramos el sistema nervioso difuso, sin agregación neuronal. Poseen tentáculos provistos de nematocistos urticantes. Se agrupan en: - Clase Hidrozoos: Hydra - Clase Escifozoos: Medusa - Clase Antozoos: Anémonas de mar y actinia Hidra Medusa Anémona de mar C). PHYLUM PLATHELMINTOS (GUSANOS PLANOS). Triploblásticos acelomados con simetría bilateral. Presentan el cuerpo aplanado. Algunos son parásitos y otros son de vida libre. Se agrupan en: 15 Zoología - Clase Turbelaria: planarias (Dugesia bigemina) Clase Céstodes: tenias (Taenia solium) Clase Tremátodes: duelas (Fasciola hepatica) Planaria Duela Tenia D). PHYLUM NEMÁTODOS (GUSANOS CILÍNDRICOS) Triploblásticos pseudocelomados de simetría bilateral, cubiertos por cutícula, algunos son parásitos en el hombre y en otros animales. Ejemplo: Enterovis vermicularis (oxiuros), Ascaris lumbricoides (lombriz intestinal, Trichinella spiralis (Triquina). NEMÁTODO E). PHYLUM MOLUSCA (MOLUS = CUERPO BLANDO). Triploblásticos celomados con simetría bilateral. Están cubiertos externamente por una concha calcárea (CaCO3) segregada por la epidermis (manto). - Clase Gasterópodos (gaster = vientre, podos = pie): caracoles, babosas. - Clase Bivalvos (concha con dos valvas), también llamados pelecípodos (pie de hacha): almeja, mejillón, ostras, chora, machas. - Clase Cefalópodos (cabeza desarrollada): pulpo, calamar, pota. - Clase Poliplacóforo (varias placas en la concha): Quitones. - Clase Escafópodo (Escafo = bote, podos = pie): Colmillo de mar. 16 Blgo. Alejandro H. Ramirez Quitón Almeja Caracol Calamar F). PHYLUM ARTRÓPODOS (PATAS ARTICULADAS). TripIoblásticos celomados, presentan cuerpo segmentado patas articuladas y exoesqueleto quitinoso con mudas periódicas. Presenta dos subphylum: a). Subphylum quelicerados.- Con quelicero, un par de mandíbulas, uno o más maxilares. - Clase Arácnido.- Presentan cuerpos con dos segmentos: (cefalotórax y abdomen) y4 pares de patas, comprenden: arañas, escorpiones, ácaros, garrapatas. b). Subphylum mandibulados. - Clase Insecta.- Insectos, con 3 pares de patas, un par de antenas y el cuerpo con 3 segmentos cabeza, tórax y abdomen). Ejemplo: saltamontes, abeja, cucaracha, hormiga, etc. - Clase Crustácea.- Crustáceos, con 5 pares de patas, dos pares de antenas y el cuerpo con 2 segmentos (cefalotórax y abdomen). Ejemplo: cangrejo, camarón, copépodos, langostino. 17 Zoología Araña Mantis religiosa Camarón G). PHYLUM ANÉLlDOS (GUSANOS ANILLADOS). Triploblásticos celomados con simetría bilateral, celomados presentan el cuerpo segmentado, metámeros, provisto de quetas para la locomoción. Evolutivamente originaron a los insectos. - Clase Poliquetos (varias quetas). Nereis. - Clase Oligoquetos (pocas quetas). Lombriz de tierra. - Clase Hirudíneos (sin quetas). Con dos ventosas y con el anticoagulante hirudina. Sanguijuela. Sanguijuela Nereis Lombriz de tierra H). PHYLUM EQUINODERMOS (PIEL CON ESPINAS) Triploblásticos celomados. Adultos con simetría radial, cuerpo no segmentado, endoesqueleto rígido (calcáreo), con sistema vascular acuoso, pies externos (ambulacrales), todos son marinos. Estrella de mar Ophiura 18 Erizo de mar Cohombro de mar Blgo. Alejandro H. Ramirez - Clase Crinoideos (cuerpo en forma de flor). Lirios de mar. Clase Asteroideos (cuerpo en forma de estrella). Estrella de mar. Clase Ofiuroideos (cuerpo con disco y 5 brazos alargados serpentinos). Ofiura. Clase Equinodeos (cuerpo hemisférico con espinas). Erizo de mar. Clase Holoturoideos (vermiforme). Pepino de mar ó Holoturias. I). PHYLUM CORDADOS (CORDA = CORDÓN) Triploblásticos celomados con simetría bilateral, se caracteriza por tener una notocorda y cordón nervioso dorsal tubular y las hendiduras branquiales en la faringe. El notocordio es el principal órgano de sostén del cuerpo, está presente en alguna fase de vida del cordado. a). Subphylum Tunicados. Son de hábitat marino, presentan túnica que cubre el cuerpo; en estado larvario el notocordio se halla en la cola (algunos lo llaman UROCORDADO), pero en adulto se reabsorbe la cola (metamorfosis). Ejemplo: Ascidias o vejiga de mar. Cola Sifón inhalante Notocordio Sifón exhalante Túnica celulosa Larva Adulto b). Subphylum Cefalocordados Conservan la Notocorda hasta el estado adulto, el cual se prolonga hasta la cabeza. El cuerpo es agudo en ambos extremos. Son acuáticos. Ejemplo: Anfioxos. 19 Zoología ANFIOXO Cola Notocordio Notocordio Aleta Larva Rueda de cirros Ano c). Subphylum Vertebrados. Todos poseen cerebro anterior dentro de una caja craneana (craneados) y columna vertebral formada usando como molde al notocordio, que constituye el eje de soporte del cuerpo. Comprende a ciclóstomos y tetrápodos. - Clase Ciclóstomos. (ciclo = circular, stoma = boca). Viven tanto en agua dulce como salada. No tienen escamas, tampoco mandíbula, su boca chupadora está rodeada de papilas carnosas, sus aletas son impares, de 6 a 14 pares de branquias. Las especies parásitas se adhieren a los peces por succión empleando sus dientes bucales, excavan un hoyo e inyectan un anticoagulante para alimentarse de su sangre. Ejemplo: Lampreas y mixines. LAMPREA Branquias Boca circular (chupadora) Aleta caudal 1).- Superclase Piscis. - Clase Chondrichthyes.- (con esqueleto cartilaginoso) Son peces que se caracterizan por presentar boca ventral, escamas placoideas, aleta caudal heterocerca, de 5 a 7 pares de branquias, carecen de vejiga natatoria y nadan 20 Blgo. Alejandro H. Ramirez continuamente cerca a la superficie. Ejemplo: tiburones, rayas, mantarayas, pez sierra, pez martillo, pez guitarra, pez torpedo. TIBURÓN Ojos laterales Aleta dorsal Aleta caudal heterocenca Boca ventral Aleta pectoral Hendiduras branquiales - Clase Osteichthyes.- (con esqueleto óseo) Son peces caracterizados por tener boca terminal, escamas cicloideas (principalmente), aleta caudal homocerca, 4 pares de branquias, con vejiga natatoria y nadan tanto en la superficie y profundidades. Ejemplo: bonito, pejerrey, jurel, lisa, piraña, pintadilla, pejerrey, paiche. Cuerpo plano lateral Aleta dorsal Aleta caudal homocerca Fosas olfatorias Caballito de mar Boca terminal Escamas Ojos laterales 2).- Superclase tetrápodos. - Clase anfibia.- Animales de vida juvenil acuática. Pasan al estado adulto mediante una metamorfosis, adaptándose al ambiente terrestre. Se clasifican en tres órdenes: o Orden Urodelos (con cola). Salamandra, tritones. 21 Zoología o o RANA Orden Ápodos (sin patas). Cecilia. Orden Anuros (sin cola). Presentan patas adaptadas para el salto y formadas para emerger a la vida terrestre adulta. Sapos, ranas. CECILIA SALAMANDRA - Clase reptilia.- Son verdaderos animales terrestres, no necesitan regresar al agua para reproducirse, pues ponen huevos con cubierta calcárea resistente a la desecación igual que las aves. Su piel es seca con escamas córneas que evitan la deshidratación. Incluye las órdenes siguientes: o Orden Quelonios.- Tortugas. o Orden Saurios.- Lagartos, iguanas, camaleón. o Orden Ofidios.- Culebras y Serpientes. o Orden Cocodrilos.- Caimanes y cocodrilos. Tortuga Lagarto Serpiente Coc odrilo 22 Blgo. Alejandro H. Ramirez - Clase ave.- Son los únicos animales con plumas, todos son ovíparos; son considerados como descendientes directos de los dinosaurios. Las extremidades anteriores convertidas en alas y las posteriores en patas para caminar, nadar o fijarse. No todas vuelan. Ejemplo: pingüinos y avestruces. Algunas adaptaciones para el vuelo son los huesos livianos y unos sacos aéreos conectados a los pulmones. Se clasifican en: o Rátidas: sin quilla, corredoras. Avestruz, ñandú. o Carenadas: con quilla, voladoras. Águila, canario. Ave c arenada (Águila) Quilla Ave rátida (Avestrúz) - Clase mamalia.- Las características principales son: presencia de pelos y glándulas mamarias y la presencia de dientes especializados (incisivos, caninos, premolares y molares). Al igual que las aves mantienen la temperatura de su cuerpo constante y son llamados homeotermos o de sangre caliente. La fecundación siempre es interna y generalmente el desarrollo del huevo también, de modo que 23 Zoología paren crías vivas que duranle su primera etapa se alimentan de la leche materna. Se clasifican en: o Aplacentados.Animales cuyas hembras no desarrollan placenta. Entre estos tenemos dos grupos: * Prototerios: mamíferos cuyas hembras ponen huevos que son incubados en el exterior. Omitorrinco y Equidna. * Metaterios: mamíferos cuyas hembras poseen una bolsa o marsupio donde se desarrollan las crías embrionarias. Comprende a los marsupiales. Canguros, zarigüeya, koala. o 24 Placentados.- Animales cuyas hembras desarrollan placenta, lo cual facilita un mejor desarrollo de la cría. Ejemplo: Roedores, primates, lagomorfos, quirópteros, carnívoros, sirénidos, cetáceos, plantígrados, proboscídeos, artiodáctilos, perisodáctilos, edentados. Blgo. Alejandro H. Ramirez Sistema Tegumentario Animal INTRODUCCIÓN. Sin duda la vida surgió en el agua por ello. su conservación es indispensable para los animales. En el caso de invertebrados como las malaguas el cuerpo está cubierto por una delicada epidermis; en otras como la estrella de mar un endoesqueleto calcáreo (CO3Ca) protege su cuerpo de la depredación y de algún modo resiste la deshidratación; los peces tienen el cuerpo cubierto por escamas que los protegen de infestaciones por parásitos: los primeros anfibios que poblaron la tierra durante el carbonífero gozaron de un ambiente tropical húmedo y tuvieron menos problemas con la conservación del agua: al reducirse los bosques se dio paso al surgimiento de reptiles que con sus escamas de queratina(proteína insoluble e impermeable al agua) poblaron ambientes áridos: además a partir de las escamas reptilianas evolucionaron las plumas y con ellas surgieron las aves. En los mamíferos el pelo aísla el cuerpo y se lubrica con la grasa de las glándulas sebáceas, en el hombre la reducción del pelo expone la piel a la acción de rayos U.V. acelerando el envejecimiento, promoviendo la aparición del cáncer y la infestación por parásitos, sin embargo en pequeñas dosis de Rayos UV permite la síntesis de colecalciferol (vitamina D) que es un factor de crecimiento. SISTEMA TEGUMENTARIO. A). TEGUMENTO. 25 Zoología Tejido orgánico que cubre el cuerpo de los animales, el cual que está en contacto directo con el medio y puede presentar diversas adaptaciones (pelos, plumas, uñas, cuernos, etc.) para realizar sus actividades. Funciones. Protección.- Protege al organismo contra lesiones mecánicas o las que pudiesen ser causadas por diferentes tipos de radiaciones, así como de calor y la invasión de otros organismos. Soporte.- En algunos organismos, ésta función se encuentra compartida con el sistema de sostén (concha en moluscos, exoesqueleto en artrópodos y dermatoesqueleto en equinodermos). Termorregulación.- En estructuras especializadas del tegumento se pierde agua por procesos de evaporación, esto trae como consecuencia la regulación de la temperatura corporal del animal. Coloración protectora.- Los cambios de colores son empleados para exhibiciones defensivas, cortejos sexuales o para camuflaje. Excreción.- Los productos que resultan del metabolismo, como sales y amoníaco, salen al ambiente a través del tegumento. Sensorial.- Presenta receptores percepciones táctiles, olfativas, etc. cutáneos que permite las B). SISTEMA TEGUMENTARIO EN LOS INVERTEBRADOS En todos los animales, el cuerpo está cubierto para conservar el protoplasma, darle protección física e impedir la entrada de agentes patógenos. Todos los animales pluricelulares están cubiertos por un tejido, la epidermis y sus modificaciones, lo cual le proporciona protección física e impide el ingreso de agentes patógenos. 26 Blgo. Alejandro H. Ramirez Los celentéreos presentan unas células urticantes llamadas cnidocitos. Los cnidocitos presentan filamentos, llamados nematocitos que se emplean en la captura de las presas. HYDRA (CELENTEREO) Disc o basal Yem a asexual Pedúnc ulo EPIDERMIS Rec to c iliar Cavidad gastrovasc ular Boc a Cnidoc ilio (c ilio m odific ado) Cnidoc ilio Nem atoc isto Células epiteliom usc ulares Neurona La pared corporal de los nemátodos (como es el caso de los oxiuros) consiste en una cutícula, epidermis y fibras musculares. La cutícula de colágeno es muy compleja, presenta en capas profundas varillas esqueléticas y fibras. La cutícula se endurece posteriormente, para una protección efectiva. La epidermis de los moluscos contiene glándulas que van a producir mucus, que permite el deslizamiento del caracol. La epidermis o manto de los moluscos que cubre a la masa visceral, sirve para la respiración y para producir la valva o concha. En caso de los moluscos bivalvos la concha esta formada por dos mitades o valvas. La capa intema nacarada esta formada por capas horizontales de carbonato de calcio que produce un brillo iridiscente. En los calamares la concha es una placa en forma de pluma oculta debajo de la epidermis de la parte posterior. 27 Zoología CARACOL (MOLUSCO) Matriz orgánic a interc ristalina Matriz orgánic a interc ristalina En la lombriz de tierra (anélido) presenta una pared corporal que esta limitada internamente por un fino epitelio peritoneal y cubierto externamente por una única capa de epitelio columnar con muchas microvellosidades. La epidermis queda sobre una capa de tejido conectivo que contiene muchos vasos sanguíneos, sirve para el intercambio gaseoso. Muchos anélidos presentan sedas de quitina. Ordinariamente las sedas son inofensivas al ser humano pero los gusanos de fuego tropicales tienen sedas calcáreas huecas con veneno, que al atravesar la piel se rompen, dejando en la víctima un dolor agudo y supeditado a infecciones. LOMBRÍZ DE TIERRA (ANÉLIDO) Respiración c utánea O2 CO2 Cutícula húmeda Epidermis Vaso sanguíneo 28 Blgo. Alejandro H. Ramirez En los artrópodos la epidermis va a formar un exoesqueleto. Los crustáceos (como el camarón) tienen un exoesqueleto que está formado por muchos polisacáridos nitrogenados (incluyendo la quitina) e impregnado con sales de óxido de calcio. En las articulaciones este exoesqueleto es más delgado y flexible para permitir el movimiento. En insectos y arácnidos el exoesqueleto está formado principalmente por quitina. SALTAMONTE (INSECTO) Seda Exoesqueleto Glándula Hipodermis Los equinodermos tienen un endoesqueleto de carbonato de calcio llamado dermatoesqueleto formado a partir de las capas dérmicas y dispuestos bajos la epidermis. Este endoesqueleto esta formado por osículos o grandes placas ambulacrales que se unen formando una estructura compacta. Las placas presentan proyecciones espinosas que atraviesan la epidermis, a esto se debe el nombre de filo. C). SISTEMA TEGUMENTARIO EN LOS VERTEBRADOS a). Peces. La piel gris del tiburón es dura por estar cubierta por escamas placoideas. Sobre las mandíbulas estas escamas placoideas se convierten en diente, con sus puntas dirigidas hacia atrás, y se usan para desgarrar y sostener a la presa. La escama placoidea está formada por una placa basal, con una espina de dentina en el centro y un cubierta dura parecida al esmalte. 29 Zoología TIBURÓN (CONDRICTIE) Boca ventral Esmalte Dentina Piel con escama placoides Anterior Capa esponjosa Placa basal Espina Epidermis Dermis Placa basal Piel En los peces óseos las escamas se desarrollan en sacos de la dermis. Están dispuestas en hileras oblicuas y sobrepuestas, formando una cubierta protectora eficiente que permite los movimientos laterales del cuerpo. El borde posterior de las escamas puede ser dentado (escamas ctenoideas) o tener anillos circulares (escamas cicloideas). La piel de los peces presenta además muchos órganos de los sentidos cutáneos como los receptores gustativos. PERCA (OSTEICTIE) Boca Piel con escamas cicloideas y receptores gustativos CTENOIDEA 30 CICLOIDEA GONOIDEA Blgo. Alejandro H. Ramirez b). Anfibios. La piel de los anfibios carece de escamas, (desnuda) aunque las cecilias mantienen sus escamas dérmicas vestigiales. Los dedos carecen de uñas. La piel se mantiene húmeda por un mucus segregado por las glándulas cutáneas, y esta muy vascularizada permitiendo el intercambio gaseoso. La piel de los anfibios no es eficiente en la retención de agua, debido a la poca queratinización, pero también puede absorberla por mero contacto, esto es muy importante para los sapos de los desiertos que en sus madrigueras pueden absorber la poca humedad del suelo. La piel de muchos anuros y salamandras presentan glándulas venenosas. El veneno puede ser irritante al contacto, y en algunos casos, mortales. Los anuros y salamandras con piel venenosa tienen a menudo una piel brillante y coloreada debido a cromatóforos que proporcionan una coloración de advertencia. SAPO (ANFIBIO) Célula de Leyding Piel delgada desnuda y húmeda Estrato córneo Capa de transición Epidermis Estrato basal Cromatóforo Glándula mucosa Dermis c). Reptiles. Los reptiles son los primeros vertebrados terrestres que lograron independizarse del agua para su reproducción, para esto fue muy importante el desarrollo de la piel. La fuerte queratinización de la epidermis dio lugar a la aparición de una coraza epidérmica que 31 Zoología permitió a los reptiles el acceso a todos los hábitats terrestres, incluidos los desiertos. La capa córnea puede formar escamas epidérmicas córneas (como las serpientes), placas córneas (como los cocodrilos), escudos córneos (como en las tortugas) o espinas. Las células muertas queratinizadas de los dedos forman garras que van a permitir la tracción durante la marcha y facilitan trepar, cavar, desgarrar, etc. La piel de los reptiles tiene pocas glándulas. Por ejemplo en los cocodrilos y tortugas puede presentarse unas glándulas debajo de la mandíbula superior, los cuales durante la temporada de reproducción, secreta una sustancia olorosa conocida como el almizcle. IGUANA (REPTIL) Esc udos Epiderm is Cola Esc ama Membrana del tímpano Pata Estrato c órneo (Esc amas) Dermis TORTUGA (REPTIL) Costilla Caparac ho Cintura Caparazón pec toral Peto d). Aves. La piel de las aves está suficientemente queratinizada como para protegerlas de la pérdida de agua. Las escamas están ausentes excepto en las patas, en el resto del cuerpo la piel es suave y flexible. Las mandíbulas están cubiertas por un pico queratinoso 32 Blgo. Alejandro H. Ramirez (ranfoteca) que presenta diversas formas de acuerdo a los diferentes hábitos alimenticios. Las aves tienen pocas glándulas cutáneas, pero tienen una glándula uropigial que se abre en la base dorsal de la cola. La glándula del uropigio produce un aceite que las aves esparcen con su pico por todo el plumaje, protegiéndolo del agua. La presencia de plumas es el rasgo distintivo de las aves. TIPOS DE PLUMAS Coberteras Rameras primarias Rameras secundarias Paloma Timoneras PARTESDE PLUMAS Pluma de vuelo Barba Raquis Bandera Pluma de c ontorno Cálamo Plumón Filoplum a Las plumas pueden ser: - Cobertoras, forman el revestimiento general del cuerpo. 33 Zoología - Remeras, son grandes cobertoras que dan forma al ala. Tectrices, son grandes plumas cobertoras que dan forma de abanico de la cola. Plumón, especializadas en la retención del calor temporal. Cerdas, con raquis corto y barbas en la base, protege a las narinas del polvo. e). Mamíferos. Producto de la diversificación de los reptiles, algunos modificaron sus escamas en pelos para así favorecer la retención del calor y protección contra el frío. En la piel de los mamíferos se encuentran estructuras especializadas que han variado en su evolución, tales como: 34 - Glándulas mamarias, que aparecen tanto en las hembras como en los machos, pero sólo es funcional en las hembras. La leche que producen contiene proteínas, grasas, glúcidos y minerales, calcio principalmente, que es muy importante en la alimentación de la cría. Los mamíferos monotremas, como el ornitorrinco, carece de pezones y las crías lamen la leche que sale a partir de unos poros en la línea mamaria. - Los folículos pilosos producen los pelos, que son células muertas queratinizadas. Los pelos del hocico son sensitivos y se llaman vibrisas. La función principal del pelo es el aislamiento, pero puede tener otras funciones secundarias como la diferenciación de sexos, el camuflaje y la defensa (como las púas del puerco espín). Blgo. Alejandro H. Ramirez Alveolo Lóbulo glandular Epiderm is Conduc to glandular Cisterna GLÁNDULAS MAMARIAS Conduc to de la tetilla Pezón Tetilla - Glándulas sudoríparas, que funcionan principalmente para el enfriamiento de la temperatura corporal, el sudor también puede contener feromonas. Glándulas ceruminosas, que secretan el cerumen del oído, en el canal auditivo externo. Además los mamíferos presentan otras estructuras como: pezuñas que van a cubrir los dedos de los caballos, cuernos sobre la cabeza de los toros, y placas córneas. Los pangolines están cubiertos por láminas córneas imbricadas excepto en el peludo vientre. RUMIANTE (Con c uerno y pezuñas) Piel con pelos Cuernos Ubre Teta Pezuñas 35 Zoología Células de la matriz Uña Uña Subunguis Células de la matriz Garra Casco Garra Subunguis Células de la matriz Unguis 36 Blgo. Alejandro H. Ramirez Aparato Digestivo Animal INTRODUCCIÓN. Los animales requieren materias primas y energía para crecer, mantenerse y reproducirse. Estos materiales y la energía en su metabolismo, proceden de los alimentos: los alimentos se usan como material para la producción de tejido nuevo, la reparación del tejido existente y para la reproducción. El alimento también sirve como fuente de energía para los procesos permanentes, tales como movimiento y el metabolismo. La obtención del alimento ocupa la mayor parte del comportamiento rutinario en los animales, recurriendo por ejemplo a métodos como absorción, filtración, acecho, ataque por sorpresa, captura y muerte. Los aparatos digestivos desempeñan un papel esencial en la provisión de nutrientes mediante la digestión y absorción, a la vez que eliminan los materiales no digeribles. APARATO DIGESTIVO. Como los animales realizan captura e ingestión de alimentos, luego digestión, absorción y egestión, su nutrición se denomina Holozoica. Para cumplir la nutrición holozoica, los animales utilizan el tubo digestivo, sin embargo, todos no tienen tubo digestivo; por ejemplo en las esponjas (parazoos), cada célula se nutre independientemente de organismos diminutos como diatomeas (fitoplancton). Los invertebrados muestran cuatro principales progresos evolutivos en el proceso de la digestión: - Desarrollo de la digestión extracelular, que permitió que los organismos de mayor tamaño no dependieran ya de partículas nutritivas microscópicas. - La evolución de un conducto digestivo de una sola dirección que permite la separación de alimento digerido del no digerido. 37 Zoología - El alargamiento del tubo digestivo, con lo cual aumenta su capacidad de absorción. La mayor especialización de las diversas zonas del tubo digestivo. Estas 2 últimas tendencias evolutivas persisten en los vertebrados. TIPOS DE APARATO DIGESTIVO. Se clasifican de acuerdo al número de orificios. Un solo orificio (boca) se considera incompleto, dos orificios en el tubo digestivo (boca y ano) se considera completo. El Sistema Digestivo Incompleto denominado también celenterónico, es típico de celentéreos (hidras, medusas) y algunos platelmintos (planarias). Mientras que el Completo lo tienen los nemátodos, moluscos, anélidos. hasta el hombre. A). 38 APARATO DIGESTIVO DE ANIMALES INVERTEBRADOS. a). Celentéreos. En las hydras se presentan largos tentáculos que posen cnidocitos (con nematocisto) con los cuales liberan neurotoxinas paralizantes para capturar la presa. Luego ingiere por la boca hasta la cavidad gastrovascular (o celenterón) donde se lleva a cabo la digestión a cargo del tejido gastrodérmico y luego la absorción de los nutrientes; los desechos no absorbidos se eliminan por la boca. Por tanto dicha boca también funciona como ano (boca-ano). Blgo. Alejandro H. Ramirez Epidermis Gastrodermis Célula glandular secretora de enzimas digestivas 1 2 3 4 5 Célula digestiva fagocitica 1.- Detección de alimento 2.- Captura con tentáculos 3.- Ingestión por boca 4.- Digestión en celenteron 5.- Egestión por boca b). Platelmintos. En las planarias, el sistema digestivo consta de una faringe evaginable (probóscide), boca ventral y tres ramas intestinales donde ocurre la digestión y absorción. Las tenias carecen de sistema digestivo, se nutren por difusión, tomando nutrientes de su hospedador. PLANARIA Rama intestinal Rama intestinal anterior Boc a - ano Boc a Probósc ide Probósc ide faríngea Rama intestinal posterior c). Nemátodos Muchos nemátodos de vida libre son carnívoros y se alimentan de pequeños metazoos, incluyendo otros nemátodos. Otras especies son fitófagos. Bastantes formas marinas y dulceacuícolas se alimentan de diatomeas, algas, hongos y bacterias. Otros 39 Zoología nemátodos terrestres perforan células de las raíces vegetales para succionar su contenido. Además hay parásitos intestinales en humanos, como xiuros y lombriz intestinal. El tubo digestivo consta de boca, faringe succionadora, esófago y un largo intestino que termina en el ano, carecen de estómago. d). Moluscos Los gasterópodos presentan todo tipo de hábitos alimenticios (herbívoro, carroñero, parásito), y es común presentar en la boca la rádula (lengua con dientes quitinosos) como órgano raspador, excepto en los bivalbos, luego una faringe musculosa, esófago con buche, estómago e intestino que termina en ano. Además posee glándulas salivales y hepatopáncreas. Intestino en asa CARACOL Glándula digestiva Ano Estómago Boca Rádula Buc he Glándula salival CALAMAR Brazo Tentác ulo Rádula Mandíbula 40 Blgo. Alejandro H. Ramirez e). Artrópodos. En los insectos encontramos boca provista de distintos aparatos bucales (estiletes, probóscides, maxilas aserradas, sifones, etc.). La faringe sirve como bomba chupadora, el esófago forma buche de almacén, el proventrículo de trituración (en alimentación de sólidos), el estómago secreta enzimas digestivas y con ciegos gástricos amplia la zona digestiva y absorción. El intestino absorptivo posee al final una ampolla rectal para la absorción de agua. En los arácnidos, las enzimas digestivas son vertidas sobre sus presas muertas, de modo que las sustancias predigeridas son succionadas por músculos de la faringe, esófago o del estómago succionador. Los arácnidos, tienen órganos a manera de dientes, denominado quelíceros. Los cuales poseen glándulas venenosas. Dicho veneno puede ser neurotóxico (en viuda negra) o hemolítico (loxoceles). ARACNIDO INSECTO Intestino Intestino Glándula venenosa Ano Boc a Estóm ago Ciegos gástric os Ano Boc a Quelíc eros Estóm ago suc c ionador 41 Zoología PICADORA LAMEDORA Mosc a Chinc he MAXILA ASERRADA Esc arabajo CHUPADORA Mariposa ESTILETE Zanc udo f). Anélidos. La lombriz de tierra (oligoqueto) es carroñera o detritora, es decir se alimentan de materia orgánica muerta (detritus). Presenta boca, faringe muscular de succión, esófago con glándulas calcíferas que se secretan calcita para regular el pH; luego sigue el buche, la molleja, largo intestino que en su primera mitad se realiza la digestión, y en la otra mitad la absorción, para lo cual se forma pliegues llamados tiflosoI. Alrededor de la pared del intestino hay una capa de células llamadas cloragógenas, que cumplen el papel del hígado de vertebrados. Glándula calcífera Tiflosol Ano Boca Buche Molleja Intestino g). Equinodermos. El Erizo de mar se alimenta principalmente de algas, mientras la estrella de mar es principalmente carnívora y carroñera. 42 Blgo. Alejandro H. Ramirez ESTRELLA DE MAR ERIZO DE MAR Ano Ano Estómago Boca Boca Linterna de Aristóteles Estómago evaginable El sistema digestivo del erizo de mar se prolonga del lado oral al aboral (ventro dorsal). En la boca presenta un órgano raspador llama la linterna de Aristóteles formado por cinco dientes quitinosos con mandíbula, al que sigue faringe, esófago y estómago tubular que desemboca en intestino para terminar en ano. En las estrellas de mar es característico el estómago evaginable, con lo que depreda sus presas. B). APARATO DIGESTIVO DE ANIMALES VERTEBRADOS. a). Peces. - Chondrichthyes. Son principalmente carnívoros y su tubo digestivo se inicia con una boca ventral, dientes agudos, una lengua plana fija al suelo de la boca; le sigue una ancha faringe con abertura laterales que conectan con las mandíbulas branquiales, esófago corto, estómago en J, el cual termina en la válvula pilórica, intestino con válvulas en espiral que reducen la velocidad de pasaje en los alimentos y favorecen la absorción. Elgran hígado y páncreas desembocan en el intestino. Al final del intestino hay una glándula rectal para la eliminación de exceso de sales. El tubo digestivo termina en la cloaca. 43 Zoología Pánc reas Esófago Estómago Faringe Glándula rectal Boca ventral Hígado Intestino con válvula espiral Cloaca Ano - Osteíctios. Su alimentación es diversa, existen carnívoros, herbívoros y filtradores. Su tubo digestivo se inicia con una boca terminal, no hay glándula salival, la lengua es pequeña en el suelo de la boca. La faringe se comunica hacia las branquias, donde se retienen las partículas suspendidas estas partículas continúan por el esófago que es corto. El estómago curvo termina en la válvula pilórica, donde desembocan los ciegos pilóricos que secretan enzimas. El hígado y páncreas desembocan en el intestino que termina en el ano. Estómago Vejiga gaseosa Esófago Faringe Boca terminal Ano Hígado Intestino Ciego pilórico b). Anfibios. Las ranas y los sapos son carnívoros depredadores. Su alimento lo constituyen insectos, lombrices, arañas. Poseen una boca 44 Blgo. Alejandro H. Ramirez ancha provista de una lengua protáctil emergente fijada en su región anterior; la región posterior produce secreción y emerge para atrapar a las presas. Poseen dientes para evitar el escape del alimento. El tubo digestivo que carece de diferenciación notoria (posee estómago tubular e intestino delgado y grueso) desemboca en la cloaca hacia donde llegan los restos de la alimentación que a su vez eliminan a través del ano. Poseen hígado y páncreas como glándulas accesorias. Los estados larvarios son normalmente herbívoros; se alimentan de algas y otras materias vegetales, por lo cual tienen un tracto digestivo largo. Cavidad buc al Intestino grueso Cloaca Lengua Ano Faringe Vejiga urinaria Estómago Intestino delgado Lengua protractil c). Reptiles. Las tortugas son adontos, es decir carecen de dientes, presentan un pico denominado ranfoteca. Los caimanes y los cocodrilos 45 Zoología presentan dentición homodonta y estómago globular. El estómago globular es una cámara muscular que interviene en la trituración de alimento y en la digestión química. El intestino desemboca en la cloaca que se abre al exterior por medio de la abertura cIoacal también llamada ano. Presentan hígado y páncreas como glándulas anexas. Las serpientes heterodontas presentan colmillos, algunos asociados a una glándula venenosa, poseen boca con mandíbula adaptada para la deglución de grandes presas. El alimento es triturado a nivel de cavidad estomacal y porciones terminales del esófago. APARATO DIGESTIVO DEL CAIMAN Hígado Vesícula biliar Esófago Molleja Páncreas Intestino delgado Píloro Intestino grueso Cloaca 46 Blgo. Alejandro H. Ramirez Colmillo Ratón Tráquea Sin esternón d). Aves. La alimentación es diversa, desde granívoros, rapaces carnívoros y carroñeros. El tubo digestivo se inicia con la dilatación ranfoteca (pico córneo). Las granívoras presentan el buche, una dilatación esofágica que almacena temporalmente alimento. El proventrículo (estómago anterior o glandular) secreta enzimas que realizan la digestión química de los alimentos. El ventrículo (estómago posterior o molleja) realiza la trituración del alimento. La cloaca actúa como una cámara común para los gametos, la orina y las heces; en ésta se mezcla la orina y las heces formando el guano. Presentan hígado y páncreas como glándulas anexas. Esófago Proventrículo Molleja Esófago Buche Bursa Pánc reas Cloaca Intestino 47 Zoología e). Mamíferos. Presentan tubo digestivo completo: la boca está provista de piezas dentales que varían de acuerdo a la nutrición. Mayor número de molares en los herbívoros; caninos desarrollados en los carnívoros. El tubo está provisto de glándulas anexas para una digestión extracelular, como las glándulas salivales, hígado y páncreas. La digestión se realiza en el estómago e intestino; la longitud intestinal es variable de acuerdo al alimento, por ejemplo, los herbívoros presentan intestino largo y los carnívoros un intestino corto. Los rumiantes (ciervo, oveja, jirafa, vaca) se caracterizan por presentar estómago tetralocular (dividido en cuatro cámaras): panza (rumen), bonete (redecilla), libro (omaso), cuajar (abomaso). En la panza y el bonete se almacena temporalmente el alimento, regresando a la boca; de la boca retorna al estómago pasando a través del libro, al cuajar. El cuajar es el verdadero estómago de los rumiantes, porque se segrega el jugo gástrico. La panza posee bacterias que degradan celulosa, y el libro absorbe agua, éste falta en camellos y vicuñas. La absorción de nutrientes se realiza en le intestino, este finaliza en el ano. Los conejos y caballos son herbívoros no rumiantes, carecen de un estómago dividido en cámaras y la fermentación de celulosa se realiza en un ciego cólico al inicio del intestino grueso. 48 Blgo. Alejandro H. Ramirez SISTEMA DIGESTIVO DE RUMIANTE Esfínter gastroesofágic o LADO DERECHO Esófago Pliegue ruminoretic ular Esfínter retic ulomasal Retículo Omaso Región pilóric a Abomaso (estómago verdadero) Fermentación gástrica: Esófago REtíc ulo A).- Ingestión Píloro Om aso Abom aso Material vegetal flotando D).- TRansporte Fluido B).- Mezc la C).- Remastic ac ión 49 Zoología SISTEMA DIGESTIVO DE HERBÍVORO NO RUMIANTE Intestino delgado Recto Estómago Ciego Duodeno Intestino grueso 50 Blgo. Alejandro H. Ramirez Aparato Circulatorio Animal INTRODUCCION. El aparato circulatorio permite transportar los nutrientes que se absorben del tubo digestivo hacia todas las células del cuerpo de los animales. Existen aparatos circulatorios simples como la circulación abierta, es decir, utilizan el celoma para distribuir sus nutrientes. También hay aparatos circulatorios complejos con circulación cerrada, no usan el celoma, sino vasos muy finos (arteriolas) para distribuir los nutrientes a cada célula. Es importante destacar que el desarrollo del aparato circulatorio se realizó en la cavidad interna de los animales (celomados) y así pudo distribuirse por todo el cuerpo y cumplir su papel eficientemente. Que es nutrir a las células. Pero, en animales acelomados, pseudocelomados no hay aparato circulatorio porque les falta cavidad interna (celoma formado por el mesodermo). La distribución de nutrientes es por simple difusión. El principal tejido embrionario en originar vasos y corazón es el mesodermo, presente. En animales triploblásticos celomados. Además del reparto de nutrientes, el aparato circulatorio también permite la eliminación de desechos metabólicos (de las células), pues transporta los desechos hacia los órganos excretores, y luego éstos lo eliminan fuera del cuerpo, conservando el medio interno sus valores constantes agua, oxigeno, pH, etc. (homeostasis). APARATO CIRCULATORIO EN LOS ANIMALES. Los sistemas Circulatorios están formados por un conjunto de tejidos y órganos encargados de impulsar los líquidos hacia todos los tejidos y órganos del animal. 51 Zoología A). ANIMALES SIN SISTEMA CIRCULATORIO (Circulación No Sistémica) Los poríferos, celentéreos, platelmintos y nemátodos carecen de corazón, arterias, venas, capilares y fluido circulatorio. La circulación se da entre células o Intercelular. B). ANIMALES CON SISTEMA CIRCULATORIO (Circulación Sistémica) - Corazón. Formado por tejido muscular. Tiene como misión impulsar la sangre o hemolinfa manteniendo en movimiento el fluido. Pueden ser miogénico o neurogénico. - Fluido. Medio circundante constituido por agua, sales, proteínas, células en suspensión y pigmentos respiratorios. En los invertebrados se denomina hemolinfa, en vertebrados sangre. - Vasos conductores. Responsables de la condición del fluido corporal, por ejemplo existen arterias, venas y capilares. PIGMENTOS DE TRANSPORTE DE GASES. Se encuentra en el fluido circulatorio, a veces en el líquido extracelular y otras veces en el medio intracelular de células especializadas. Los pigmentos para el transporte de O2 y CO2 más importantes son la hemocianina y la hemoglobina. - Hemocianina. Proteína conjugada que presenta cobre, es de color azul. Típico en moluscos y en la mayoría de artrópodos. - Hemoglobina. Proteína conjugada que contiene hierro, es de color rojo. Presente en anélidos y vertebrados. TIPOS DE SISTEMA CIRCULATORIO. A). SISTEMA CIRCULATORIO ABIERTO O LAGUNAR. El fluido se transporta por vasos abiertos, llegando a salir a las lagunas tisulares, que constituyen el hemocele, bañando los órganos internos. Organismos que presentan circulación abierta: 52 Blgo. Alejandro H. Ramirez - Moluscos (en caracol), presentan un corazón con aurícula y ventrículo, con numerosos vasos. La hemolinfa fluye a través de lagunas tisulares. - Artrópodos, tienen un corazón tubular situado en posición dorsal, el cual presenta orificios laterales llamados ostiolos. La hemolinfa fluye el corazón hacia las arterias, y estos la vierten a los espacios tisulares (hemocele), de allí retornan al espacio pericárdico ingresando al corazón por lo ostiolos. En los insectos el sistema circulatorio transporta principalmente nutrientes. Corazón tubular dorsal c on ostiolos Corazón dorsal Vena V La hem olinfa fluye al hemocele INSECTO A Aorta Hemoc ele CARACOL A). SISTEMA CIRCULATORIO CERRADO. La sangre permanece dentro de vasos: arterias, venas y capilares; permitiendo un transporte más rápido y mayor control de su distribución. En Invertebrados - Anélidos, presentan un vaso dorsal contráctil con cinco anillos o corazones que se unen a otro vaso ventral que distribuyen la sangre hacia los tejidos. Se presentan capilares en toda la piel del gusano. El pigmento hemoglobina esta disuelto en el plasma. - Moluscos cefalópodos, en los pulpos y calamares la hemolinfa circula dentro de los vasos, la hemolinfa es bombeada hacia las branquias por el corazón branquial, de las branquias pasan al corazón sistémico y de ahí a todo el organismo. Poseen hemocianina para transportar O2. 53 Zoología CALAMAR Anillos circunfágicos Vaso dorsal Corazón branquial Corazón sistémico Capilares Branquias LOMBRIZ DE TIERRA Vaso vental En vertebrados a) CIRCULACIÓN CERRADA SIMPLE (corazón -branquias - tejidos corazón). - Peces, su corazón presenta una aurícula y un ventrículo que se comunica con el bulbo o cono arterial, llevando la sangre hacia las branquias para su oxigenación, y luego circulará hacia los tejidos por una aorta dorsal. Presentan glóbulos rojos nucleados y con hemoglobina. La sangre pasa una sola vez por el corazón. Capilares de las branquias Corazón Aorta Capilares sistem átic os 54 Blgo. Alejandro H. Ramirez b) CIRCULACIÓN CERRADA tejidos – corazón). DOBLE (corazón – pulmón – corazón – Circulación cerrada doble e incompleta. - Anfibios. El corazón con 2 aurículas y un ventrículo. La sangre pasa dos veces por el corazón, observándose una mezcla de sangre arterial con sangre venosa en el ventrículo. Presenta glóbulos rojos nucleados con hemoglobina. Capilares pulm onares Corazón Aorta Capilares sistém ic os - Reptiles. El corazón con 2 aurículas y 2 ventrículos (con un tabique incompleto permitiendo la mezcla de sangre); corazón con dos arcos aórticos, derecho e izquierdo, glóbulos rojos nucleados con hemoglobina. En los cocodrilos el tabique interventricular es completo, sin embargo tienen el Foramen 55 Zoología de Panizza, en el cual se da la mezcla de sangre ven osa arterial. Presenta dos arcos aórticos. Circulación cerrada doble y completa. - Aves. Tienen un corazón con cuatro cavidades. No hay mezcla de sangre venosa y arterial en el corazón los glóbulos rojos son nucleados. El corazón presenta arco aórtico derecho. Capilares Pulm onares Corazón Aorta Capilares sistémic os - Mamíferos. Corazón con cuatro cavidades. No hay mezcla de sangres. Los glóbulos rojos son anucleados con una mayor cantidad de hemoglobina que las aves. Corazón con arco aórtico izquierdo. CUADRO COMPARATIVO DE PIGMANETOS RESPIRATORIOS PIGMENTO RESPIRATORIO 56 METAL COLOR Hemoglobina ++ Fe Rojo Hemocianina Cu++ Azul ++ Hemeritrina Fe Clorocruorina Fe++ Rojo Verde Blgo. Alejandro H. Ramirez CUADRO COMPARATIVO DE APARATOS CIRCULATORIOS EN VERTEBRADOS VERTEBRADO Peces TIPO DE CORAZÓN 2 1 aurícula cavidades 1 ventrículo GLÓBULO ROJO Nucleado 3 2 aurículas cavidades 1 ventrículo Reptiles y aves 4 2 aurículas Nucleado Mamíferos cavidades 2 ventrículos Enucleado Anfibios Nucleado 57 Zoología 58 Blgo. Alejandro H. Ramirez Aparato Respiratorio Animal INTRODUCCIÓN. La respiración permite el consumo de oxígeno (O2) por todas las células del cuerpo y con ello cada célula puede obtener mayor cantidad de energía para sus funciones vitales. El metabolismo celular oxigénico contribuye con el trabajo celular aportando la energía celular (ATP). Por ello, la falta de oxígeno o los ambientes contaminados pobres en oxígeno, dificultan la vida, el desarrollo de los órganos y hasta causa la muerte de plantas y animales. Además de la oxigenación la respiración también tiene función excretora, pues elimina el dióxido de carbono (CO2) que es un desecho celular (del metabolismo) y así se mantiene las condiciones internas constantes (homeostasis) de entrada de nutrientes y salida de desechos. LA RESPIRACIÓN DE LOS ANIMALES. 1. EVOLUCIÓN. Los organismos unicelulares dependen por completo de la difusión, para el desplazamiento y el intercambio de gases, asociados con la respiración interna. Conforme aumenta la complejidad de los organismos unicelulares a pluricelulares, las células internas quedan cada vez más lejos de la capa celular donde ocurre el intercambio gaseoso con el medio, lo que dificulta cada vez más la posibilidad de que éstas obtengan y eliminen gases por difusión. Es así como surgen, frente a este inconveniente, diversos modelos de aparatos respiratorios, como branquias y pulmones, surge asimismo la 59 Zoología necesidad de un mecanismo de transporte que permita los gases llegar hasta los tejidos del animal, esta función la asume el sistema circulatorio. 2. ESTRUCTURAS DE INTERCAMBIO GASEOSO. a). Branquias. Representan la adaptación típica de la respiración de un medio acuático. Las branquias, en las cuales abundan los vasos sanguíneos donde se da el intercambio de gases, pueden ser desde prolongaciones sencillas de la superficie epitelial, como en algunos gusanos marinos, hasta las intricadas unidades repetitivas cubiertas por complejas estructuras protectoras que se observa en los peces óseos. Según su posición, las branquias pueden ser: - Branquias Internas.- Son órganos formados por numerosos filamentos branquiales que se ubican por ejemplo en las ventanas de la laringe de los peces óseos (comúnmente se le llaman agallas). Presentan elevada vascularización, de allí su color rojizo. Las branquias internas están presentes también en el interior del manto de los pulpos y calamares. - Branquias externas.- En aquellos vertebrados que presentan branquias externas, estas se presentan como filamentos ramificados muy vascularizados que emergen a cada lado del cuello del animal; en anfibios sin cola (sapos y ranas), sólo durante el estadio de renacuajo, en salamandras acuáticas en estadio adulto. Las branquias son inadecuadas para la vida en el aire, ya que una vez que han sido sacadas del agua, los filamentos branquiales se doblan y se pegan entre si. Un pez fuera del agua se asfixia rápidamente a pesar de la abundancia de oxígeno a su alrededor; 60 Blgo. Alejandro H. Ramirez b). además en el medio aéreo las branquias ofrecen una amplia superficie que favorecería la pérdida de agua. Pulmones. Son estructuras especialmente adaptadas al medio terrestres y a la respiración aérea. Por ejemplo: en reptiles, aves y mamíferos. c). Superficie del Cuerpo. Muchos animales utilizan la superficie de su cuerpo, o sea sus tegumentos, para intercambiar gases, tal es el caso por ejemplo de los anélidos como la lombriz de tierra y unos cuantos vertebrados. 3. TIPOS DE RESPIRACIÓN. a). Respiración Directa. La respiración directa se da cuando el intercambio de gases se realiza directamente entre el medio ambiente y las células del organismo, sin la intervención de un órgano respiratorio. Debido a que en el medio externo la concentración de oxígeno es mayor que en el medio interno, este gas ingresa por simple difusión. La respiración directa se presenta en organismos como poríferos, celentéreos, platelmintos y nemátodos. Los poríferos y celentéreos toman el oxígeno disuelto en el agua, a su vez expulsan el CO2. En organismos parásitos como tenias (platelmintos) y oxiuros (nemátodos), se requiere poco oxígeno para su metabolismo, por lo que se les denomina microaerófilos. C02 C02 O2 O2 Poríferos (Esponjas) O2 C02 Cnidarios (Malagua) C02 O2 Platelm intos (Planaria) O2 C02 Nemátodos (Ascárido microerófilo) 61 Zoología b). Respiración Indirecta Este tipo de respiración es característico en animales de gran tamaño, por lo que es necesaria la presencia de un órgano respiratorio, capaz de transportar los gases desde el medio ambiente hacia el sistema circulatorio y viceversa. El órgano respiratorio se caracteriza por presentar un epitelio delgado y muy vascularizado (muchos vasos sanguíneos). Además el epitelio debe ser húmedo para capturar gases. - Moluscos.- Los caracoles terrestres (gasterópodos) presentan una invaginación del manto, situado en la joroba visceral, llamada cavidad paleal. Esta cavidad paleal esta muy vascularizada, por lo que actúa como pulmón. Además presenta una abertura de comunicación con el exterior llamada neumostoma. En los moluscos de vida acuática, como calamares, ostras, almejas, el intercambio gaseoso se da por unos pliegues epidérmicos llamados branquias. Cavidad Peleal Branquias Branquias Neumostoma CARACOL DE HUERTA - 62 CALAMAR CARACOL MARINO Anélidos.- En los anélidos, el intercambio de gases tiene lugar a través de la superficie del cuerpo, el que está humedecido con Blgo. Alejandro H. Ramirez mucus, como ocurre en la lombriz de tierra, de actividad nocturna, que vive en galerías subterráneas húmedas. - Artrópodos.- El intercambio gaseoso en los insectos se realiza mediante las tráqueas. Las tráqueas son tubitos quitinosos que se ramifican por todo el cuerpo del insecto. Estas ramificaciones microscópicas se denominan traqueolas, las cuales están humedecidas y son tan numerosas que las células se oxigenan de ella. INSECTO Tráquea Músc ulo Estigm a Traqueolas Pulm ón de Libro ARÁCNIDO Espirác ulo Las arañas respiran mediante el pulmón en libro, que se ubica en la región abdominal. Los crustáceos, como los cangrejos, respiran por branquias. - Equinodermos.- En las estrellas de mar la dermis origina pápulas (branquias dermales) sobre la superficie corporal las cuales son utilizadas para el intercambio de gases. Además también utilizan los pies ambulacrales. Cada pápula de paredes finas, es una prolongación del celoma, por lo que los gases son intercambiados automáticamente entre el líquido celómico y el agua. 63 Zoología Branquia dermal Estrella del mar Pie ambulac ral Cordados. - Peces.- La respiración se efectúa mediante branquias. En los peces cartilaginosos se presenta las hendiduras branquiales, siendo la primera pequeña denominada espiráculo. En los peces óseos la respiración se da por 4 pares de branquias, sostenidas por cuatro arcos branquiales. Cada branquia tiene una hilera doble de filamentos branquiales, de color rojo, debido a la presencia de muchos capilares. Las branquias de estos peces presentan una estructura protectora llamada opérculo. PEZ ÓSEO PEZ CARTILAGINOSO Borde sin opérculo Espirác ulo Boca ventral Filam entos branquiales Hendiduras branquiales Branquiespina - Arc o branquial Filam entos branquiales Anfibios.- En los sapos y ranas, el intercambio gaseoso se realiza por la piel, el pulmón y la bucofaringe. La piel es el principal órgano respiratorio debido a su gran superficie. Los pulmones son pequeños y tiene forma de saco simple, por lo que no son eficientes. En las larvas de anfibios, 64 Blgo. Alejandro H. Ramirez debido a su vida acuática, tienen 3 pares de branquias que sobresalen del cuerpo. Saco Piel Bucofaringe pulmonar húmeda Pulmones de Salamandra RANA - SALAMANDRA Reptiles.- En todos los reptiles la respiración es pulmonar. Los pulmones presentan tabiques o septos los que ofrecen una mayor superficie de intercambio gaseoso y una mayor eficiencia. Los ofidios, como las serpientes, presentan sólo el pulmón derecho funcional, el pulmón izquierdo se halla atrofiado. Las tortugas marinas, además de respiración pulmonar, presentan respiración cloacal, para ello por su cloaca vascularizada toma el O2 que se halla disuelto en el agua. QUELONIO Tráquea al otro pulm ón C02 O 2 Septo Pulmones septados - Pulmón de reptil Faveola (unidad) Aves.- El intercambio gaseoso se realiza mediante 2 pequeños pero eficientes pulmones. El aire inhalado es llevado por la tráquea a los bronquios, y de ahí a los pulmones, donde se encuentran los parabronquios, con capilares para la hematosis, los cuales realizan el intercambio gaseoso en la inspiración y exhalación. Las aves presentan sacos aéreos que actúan también como refrigerantes, disminuyendo el calor excesivo del 65 Zoología cuerpo. A nivel de la división de la tráquea en bronquios se encuentra un órgano fonador llamado siringe, el cual permite el canto característico. Sac o aéreo Parabronquio Sac o aéreo AVE Sac o aéreo O2 O2 O2 O2 Aire - Mamíferos.- Todos los mamíferos presentan respiración pulmonar, hasta los acuáticos como las ballenas. Se caracterizan por ser lobulados. Los pulmones se alojan en la cavidad pleural, limitados por el diafragma, que es un músculo que interviene en la entrada y salida de gases. El intercambio de gases (hematosis) se realiza a nivel de los alvéolos que están rodeados de capilares sanguíneos. La emisión de sonidos es posible por la presencia de cuerdas vocales que se ubican en la laringe. Tráquea Bronquiolo Alveolos PULMONES MAMÍFERO 66 Blgo. Alejandro H. Ramirez Sistema Excretor Animal INTRODUCCIÓN. Durante el proceso de evolución de los animales surgieron sistemas excretores que permitieron la adaptación a muchos ambientes distintos. Los animales que sobreviven hasta la actualidad, demuestran su capacidad de excreción y osmorregulación para responder favorablemente al ambiente. Existen diferentes medios osmóticos, así también diferentes sistemas excretores y osmorreguladores de los animales, para mantener un medio interno adecuado (homeostasis) que le permite sobrevivir en esta lucha constante por la vida. Mitocondria Célula CO2 Ornitina Citrulina CICLO DE LA ÚREA Llam a ÚREA NH3 Orina c on úrea (Amoniac o) Los productos de excreción se relacionan con la nutrición del animal. Si se consume alimentos ricos en glúcidos y lípidos, se elimina poco desecho nitrogenado. Si se consume alimentos ricos en proteínas, se elimina abundante desecho nitrogenado en la orina. Estos nutrientes aportan los elementos (aminoácidos) necesarios para el crecimiento, formación de estructuras y renovación de tejidos, aunque aportan pocas calorías. 67 Zoología EL SISTEMA EXCRETOR EN LOS INVERTEBRADOS. A). INVERTEBRADOS SIN SISTEMA EXCRETOR. Las esponjas y los celentéreos carecen de órganos excretores especializados, por ello los desechos nitrogenados son eliminados por toda la superficie corporal. El principal desecho nitrogenado que eliminan es el amoníaco (NH3), clasificándose por esa razón como amoniotélicos. También pueden producir úrea y ácido úrico en pequeñas cantidades, los productos excretados salen por el simple mecanismo de difusión. Esponja NH3 NH3 Medio acuático Malagua B). INVERTEBRADOS CON SISTEMA EXCRETOR. a). PLATELMINTOS. Las planarias poseen protonefridios como órganos excretores. Los protonefridios están constituidos por células flamígeras, provistas de cilios y una desembocadura tubular que termina en un poro excretor (llamado nefridióporo). Las células flamígeras favorecen por medio de sus cilios, la movilización de agua, sales minerales y amoníaco hacia el tubo excretor. A lo largo del .tubo excretor se reabsorbe parte del agua y sales minerales, los desechos salen por el nefridióporo. 68 Blgo. Alejandro H. Ramirez Membrana Núcleo Corte Citoplasma Cilios en Flama Planaria Sistema Célula Protonefridial Flamígera b). NEMÁTODOS. Los nemátodos marinos poseen una célula renoidea o renete, en la cavidad seudocelómica que desemboca a través de un poro excretor. En los nemátodos terrestres más evolucionados se presenta un sistema tubular, los túbulos en H, que consta de dos tubos longitudinales y uno transversal, los cuales desembocan a través de un conducto en un poro excretor. Excretan amoníaco y úrea. c). ANÉLIDOS. Los órganos de excreción en las lombrices, son metanefridios. Estos metanefridios están constituidos por nefrostomas y túbulos complejos, que antes de abrirse al exterior forman una dilatación llamada vejiga. Los nefridióporos están situados al exterior, algunos culminan en el intestino (enteronefridios). Para realizar la excreción, el líquido celómico del somite anterior penetra por el nefrostoma, y a medida que pasa a través del túbulo, se transforma en orina. Conforme la orina se forma a lo largo del tubo, van variando las concentraciones de los elementos que la forman, lo que nos indica que sustancias se reabsorben y cuáles se eliminan, así como el control del agua según las necesidades del organismo. Eliminan principalmente úrea. 69 Zoología Túbulo Nefridiostoma Metanefridio Vejiga Septa Nefridióporo Lombriz de Tierra d). MOLUSCOS. Los moluscos constan de un par de metanefridios tubulares, denominados Órganos de Bojanus. Uno de los extremos de estos nefridios está en contacto con ell1uido celómico de la cavidad pericárdica a través del nefrostoma y terminan en el otro extremo, desembocando en la parte posterior de la cavidad del manto por un nefridióporo. La orina, al final, está constituida principalmente de amoníaco en los moluscos acuáticos, y de ácido úrico, en terrestres; la orina es transportada a la cavidad del manto. e). ARTRÓPODOS. En este phyllum encontramos gran diversidad de adaptaciones para la excreción, dada la variabilidad de formas y adaptaciones a diferentes hábitat, tal vez gran parte del éxito de este grupo se debe a la capacidad de reabsorción total o parcial del agua, de tal forma que su orina puede ser líquida o sólida. En arácnidos los órganos excretores son nefridios muy modificados, llamados glándulas coxales. Además tienen los tubos de Malpighi. 70 Blgo. Alejandro H. Ramirez Las glándulas excretan orina diluida, mientras los tubos tienen la capacidad de excretar una orina sólida cuyos desechos son principalmente a base de guanina pudiendo también excretarla en forma de cristales. En crustáceos, los órganos osmorreguladores son las glándulas antenales o las glándulas maxilares. Estas glándulas constan de un saco terminal y uno o varios túbulos excretores, en el saco se acumula por filtración el líquido u orina que es conducida por los túbulos hacia la vejiga que desemboca justo en la base de las antenas o maxilas. Las branquias intervienen en la eliminación de amoníaco y son sus verdaderos órganos excretores. Probablemente en insectos, los túbulos de Malpighi alcanzan mayor especialización que en los demás artrópodos. En las partes proximales del tubo suele reabsorberse agua y iones inorgánicos que regresan a la hemolinfa, en otras ocasiones es el epitelio del bulbo rectal el que regresa estas sustancias. Túbulos de Malpighi Intestino posterior Intestino medio INSECTO Bulbo rectal Túbulo de Malpighi 71 Zoología CAMARON Glándula verde o Antenal Saco celómico Poro excretor Cuerpo verde Vejiga urinaria Región tubular f). EQUINODERMOS. En este phyllum no encontramos un verdadero sistema excretor, sin embargo, el sistema hemal desempeña en parte estas funciones, ya que por él circulan sustancias de desecho, principalmente amoníaco y células llamadas celomocitos que engloban a las sustancias excretadas, éstas se transportan hacia las pápulas o hacia los pies ambulacrales y pasan al exterior. La difusión del amoníaco hacia el exterior, se realiza también por áreas delgadas de la superficie corporal, como los pies ambulacrales y pápulas branquiales. NH3 NH3 72 Pápula branquial Pie ambulacral Blgo. Alejandro H. Ramirez C). APARATO EXCRETOR EN LOS VERTEBRADOS. En los vertebrados, los principales órganos excretores son los riñones, estos son los que se encargan de eliminar los desechos (productos del metabolismo celular) y el exceso de agua. Los riñones de los vertebrados tienen un desarrollo evolutivo, presentándose una sucesión de dos a tres estadios denominados: pronefros, mesonefros y metanefros. a). RIÑÓN PRONEFROS. Está localizado en la región delantera del cuerpo, es el primero en aparecer, y lo encontramos en todos los embriones de los vertebrados. Presentan nefrostomas que se comunican con la cavidad celómica y los vasos sanguíneos. Rinón pronefric o Vaso sanguíneo Glom érulo Conduc to del pronefros Nefrostoma EMBRIÓN DE VERTEBRADO Los em briones tienen inic ialmente riñones pronefros b). RIÑÓN MESONEFROS. Está localizado más centralmente en el cuerpo. Es el segundo en aparecer y lo encontramos en peces y anfibios. Presenta nefrostoma atrofiado, tomando la función filtradora la cápsula de Bowman que se une al glomérulo. Los reptiles, aves y mamíferos también lo presentan pero en estadio embrionario. 73 Zoología Nefrostoma atrofiado Riñon mesonefro Túbulo Cápsula de Bowm an Glomérulo Rec to Cloac a N E F R O N Vejiga Rec to Vejiga ANFIBIO PEZ MARINO (Hippoc am pus) c). RIÑÓN METANEFROS Está localizado más caudalmente en el cuerpo. Es el riñón más avanzado de los vertebrados, está presente en reptiles, aves y mamíferos. Los nefrostomas han desaparecido, no existe comunicación con el celoma. El tubo colector forma una cápsula que está unida íntimamente a los vasos sanguíneos que forman un glomérulo. Túbulo diferenciado Cápsula Glomérulo Nefrón Unidad anatómica y funcional del riñon Rinón Metanefro Recto Cloaca REPTIL (Saurio) Las aves y los reptiles excretan principalmente ácido úrico mientras que los mamíferos principalmente excretan úrea 74 Blgo. Alejandro H. Ramirez LA REGULACIÓN OSMÓTICA: OSMORREGULACIÓN EN PECES a). Animales de Agua Dulce. El agua dulce es extremadamente diluida y tiene una concentración de sal muy inferior a la de la sangre de peces de aguadulce. De esta manera el agua por ósmosis tiende a ingresar al cuerpo del pez, y las sales se pierden por difusión al exterior a través de las branquias. Sus mecanismos de regulación son: - El exceso de agua es bombeado al exterior por los riñones que tienen muchos glomérulos, formando una abundante orina diluida. - Las células absorbentes de sales localizadas en las branquias transportan activamente iones desde el agua a la sangre. También recuperan sales de los alimentos. PEZ DE AGUA DULCE Gana agua con Ósm osis Pierda sal por difusión No bebe agua Absorbe sal por las branquias (transporte activo) Riñón c on glomérulos grandes Abundante orina hipotónic a b). Animales de Agua Salada. Peces Óseos. Al tener una concentración salina más baja que el agua marina circundante, los peces marinos tienen a perder agua y ganar sales. Para compensar la pérdida de agua los peces óseos beben agua de mar, la sal es transportada por la sangre hasta las branquias donde son segregados al exterior por células secretorias de sales. Sus riñones presentan pocos glomérulos formando una orina escasa y concentrada. 75 Zoología PEZ ÓSEO MARINO Pierde agua por ósmosis Gana sales por difusión Bebe agua salada Orina isotónic a Riñón c on esc asa glomérulos pequeños o ausentes Exc reta sales por las branquias Peces Cartilaginosos. La composición de sales de la sangre de un pez cartilaginoso es similar a la de los peces óseos. La sangre también transporta úrea que la mayoría de animales excretan en la orina. El riñón de los peces cartilaginosos conserva úrea y permiten que se acumule en la sangre. La úrea sanguínea junto con las sales sanguíneas hace que la concentración interna supere ligeramente la del agua marina, solucionando de esta manera su problema de pérdida de agua. TIBURÓN Gana agua por ósmosis Las branquias retienen úrea Algo de agua salada se ingiere con el alimento 76 Gana sales por difusión Rinón con glomérulos grandes Glándulas excretoras de sal Gran volumen de orina hipotónica Blgo. Alejandro H. Ramirez Reproducción Animal INTRODUCCIÓN. La reproducción junto con la nutrición y relación constituyen funciones íntimamente ligadas al concepto de ser vivo. Para que las especie se perpetúen es necesario que se formen nuevos individuos. La reproducción permite la subsistencia de la especie a través del tiempo mientras que la nutrición y funciones de relación la subsistencia del individuo. En muchas plantas y animales, inferiores la reproducción tiene lugar a partir de un solo individuo, mediante diferentes mecanismos, es la reproducción asexual. En los seres superiores se precisa la colaboración de dos individuos pertenecientes a diferentes sexos, uno masculino y otro femenino. Este tipo de reproducción implica la participación de células especiales denominados gametos generados por cada individuo. Este tipo toma el nombre de reproducción sexual. Cuando un individuo presenta ambos órganos reproductores (masculino y femenino), se dice que es monoico (hermafrodita), pero si cada individuo tiene un solo tipo de órgano reproductor, se dice que es dioico. REPRODUCCIÓN ASEXUAL Y SEXUAL. A). REPRODUCCIÓN ASEXUAL. Es llamada también reproducción vegetativa. Se da sólo en animales cuyas células no están muy diferenciadas, tales como esponjas, hidras, planarias, lombrices de tierra y estrellas de mar. 77 Zoología El proceso de reproducción asexual tiene la ventaja de incrementar el número de individuos, sin necesidad de células gaméticas especializadas. Pero la desventaja de que todos los descendientes son genéticamente idénticos al organismo y por lo tanto no hay variabilidad de una generación a otra. La reproducción asexual se puede realizar por gemación (en hidras), gemulación (en esponjas) fragmentación (en planarias) o estrobilación (en malaguas). GEMACIÓN EN HIDRAS FRAGMENTACIÓN EN PLANARIAS Gem ación Planaria progenitora Yema Hidra progenitora Hidra hija Planaria hijas ESTROBILACIÓN EN MALAGUAS Malagua medusa Malaga pólido Medusa Estróbilos B). REPRODUCCIÓN SEXUAL 78 Blgo. Alejandro H. Ramirez La reproducción sexual implica la participación de células reproductoras o gametos, que frecuentemente son producidos en los órganos sexuales o gónadas. Existen por tanto gónadas masculinas llamadas testículos y gónadas femeninas u ovarios. Los espermatozoides se desplazan en el seno de un líquido producido por el macho que recibe el nombre de esperma o semen; en muchos artrópodos los espermatozoides carecen de flagelos, por lo que son inmóviles; y por el contrario algunos gusanos tienen espermatozoides con dos flagelos. Los óvulos son siempre células inmóviles de gran tamaño, debido a la acumulación de sustancias de reservas. La producción de ovocitos disminuye a lo largo de la escala evolutiva animal; algunos ponen millones de óvulos cada año, mientras que otros no pasan de algunas docenas como máximo. En realidad esta diferencia es un mecanismo para compensar los riesgos de desaparición de los ejemplares recién nacidos y esta en relación inversa al cuidado de las crías por parte de progenitores. Si los padres protegen a la cría, en sus primeros estadios de vida la producción de huevos (ovocitos) será menor, comparada con los huevos que produce un progenitor que no cuide a sus crías. FECUNDACIÓN Proceso biológico en el cual se unen ambos gametos para dar lugar a la formación de un cigote. Cuando la fecundación se realiza fuera del organismo, se denomina fecundación externa y si se lleva a cabo en el interior de las vías genitales de la hembra se denomina fecundación interna, cuando hay intercambio de gametos como monoicos insuficientes, la fecundación es cruzada. Para la fecundación interna es necesaria la presencia de órgano copulador en los machos, o la liberación por parte de éstos, de paquetes de espermatozoides denominado espermatóforo (portador de gametos). REPRODUCCIÓN EN INVERTEBRADOS. a). CELENTÉREOS. 79 Zoología En hydras la reproducción asexual es mediante gemación, sexualmente son organismos hermafroditas con fecundación interna y cruzada. En malaguas existe la metagénesis (alternancia de generaciones sexuales y asexual es), la reproducción asexual es por estrobilación, en la cual el estadío pólipo o sésil sufre segmentaciones transversales originando nuevos individuos que representan el estadío medusa, el cual es móvil debido a la presencia de tentáculos. Las medusas son dioicos (con sexo separado), las cuales presenta gónadas simples sin conductos sexuales; la fecundación es externa y el huevo o cigote formado en el agua se desarrolla, originando una larva llamada plánula, la cual se adhiere a las rocas y origina un estadío de pólipo, reiniciándose el ciclo reproductivo. Testíc ulo Ovario Óvulos Larva Cigote Espermatozoide Pólido juvenil 1.- Fase medusa: c on reproduc c ión sexual y fec undac ión externa. Larva plánula 2.- Fase pólido: con reproduc c ión asexual (mediante estrobilac ión) b). PLATHELMINTOS. La reproducción asexual en las tenias es por estrobilación, el estróbilo se alarga y divide formando los proglótides. Sexual mente los proglótides son hermafroditas (poseen ovario y testículo). En los proglótides jóvenes, los testículos son funcionales, y en los maduros, son activos los ovarios. Poseen autofecundación, formándose huevos que son liberados cuando se desprenden los proglótides. 80 Blgo. Alejandro H. Ramirez En las planarias la reproducción asexual es por fragmentación corporal y posterior regeneración. Sexualmente son hermafroditas con inseminación reciproca para lo cual poseen un órgano copulador llamado pene. CICLO VITAL DE LA TENIA SAGINATA Es ingerido por el hom bre en c arne poco c oc ida Escolex invaginado Cisticerco invaginado (gusano vesiculado) Tiem po de vida del em brión 5 días Escolex (adherido a la pared intestinal) Proglótido Cisticerco evaginado en el intestino anterior Testíc ulos Quistes en el músculo de la vac a (carne) Hierba contaminada con huevos, que ingiere la vaca Glándula vitelógena Ovario Vagina Espermiduc to Poro genital Proglótide grávide Huevo que contiene la oncósfera (en heces) (larva con ganchos redonda) c). NEMÁTODOS. En los nematelmintos, la reproducción es exclusivamente sexual y los sexos están separados. Presentan dimorfismo sexual, los machos suelen ser más pequeños que las hembras. Después de la fecundación, el huevo se recubre de una cáscara. Una hembra grande, puede poner 20000 huevos en un sólo día, por eso no es sorprendente que estén infectadas en áreas rurales un gran número de personas. Se contrae Ascaris lumbricoides al tragar huevos, normalmente desarrollados en el suelo, sobre la vegetación contaminada con agua residuales. d). ANÉLIDOS. 81 Zoología Sexualmente los anélidos oligoquetos como la lombriz de tierra son hermafroditas insuficientes, con testículo y ovario a la vez, en diferentes segmentos corporales. Durante el apareamiento y cópula que ocurre durante las noches cálidas y húmedas, la inseminación es recíproca, para lo cual ambos individuos hermafroditas, dilatan su clitelio y se envuelven en un capullo; posteriormente ambos individuos se separan y salen de su capullo dejando en su interior los óvulos fecundados que se desarrollarán en el interior hasta formar individuos jóvenes; este capullo toma el nombre de ooteca o cocones APAREAMIENTO DE LOMBRICES INSEMINACIÓN RECÓPROCA En Lombricus hay: - 2 pares de testículos pequeños. - 2 pares de embudos esperma. - 3 pares de vesículas seminales grandes. Clitelo Clitelo e). ARTRÓPODOS. Carecen de reproducción asexual. Poseen dimorfismo sexual. En los insectos el macho posee 2 testículos, un órgano copulador llamado edeago y en algunos casos, estructuras para la sujeción de la hembra. En la hembra existen 2 ovarios, oviducto, vagina y una espermateca para el almacenamiento de espermatozoides. Luego de la cópula los espermatozoides fecundan los ovocitos y se forman huevos. El desarrollo posterior implica varias etapas (metamorfosis) hasta el adulto, en algunos insectos. f). MOLUSCOS. Carecen de reproducción asexual. Los cefalópodos (pulpos y calamares) y pelecípodos (choros, conchas de abanico) son dioicos. Es característica de los cefalópodos la formación de un espermatóforo que 82 Blgo. Alejandro H. Ramirez es colocado por el macho en la vagina de la hembra para su fecundación interna. En pelecípodos, la fecundación es externa. Los moluscos gasterópodos son hermafroditas insuficientes, es decir se necesita un par de organismos para realizar el acto sexual (con cópula); estos hermafroditas además son protándricos, es decir, la gónada (ovotestes) produce espermatozoides en los jóvenes, y óvulos en los adultos. Durante la cópula ocurre una inseminación recíproca y los espermatozoides son almacenados por cada caracol en una espermateca con la cual posteriormente fecundan sus ovocitos, es decir, son ovíparos. Hec toc ótilo Sac o del dardo Ovotestes Oviduc to Poro genital PULPOS - FECUNDACIÓN INTERNA MOLUSCO GASTERÓPODO TERRESTRE REPRODUCCIÓN EN VERTEBRADOS. a). Peces. La gran mayoría de peces son dioicos con fecundación externa y desarrollo externo de los huevos y del embrión (ovíparos). La mayoría de los peces desovan en determinadas momentos y estaciones. En algunos condrictios hay sexos separados, gónadas pares; los conductores de las gónadas se abren en la cloaca, la fecundación es interna. Los conductos de Wolff llevan el esperma procedente de las gónadas del macho, que utiliza un oviducto conduce los óvulos desde el ovario. Los huevos fecundados son incubados en el ovisaco. 83 Zoología b). Anfibios. Los machos presentan dos testículos con sus respectivos conductos deferentes que desembocan, en los conductos mesonéfricos de función urogenital, es decir actúan como conductos urinarios (transportan orina) y como conductos seminales (transportan espermatozoides) que desembocan en la cloaca. El órgano de Bidder está presente en Anuros. Las hembras presentan dos ovarios y dos oviductos largos y contorneados que desembocan en la cloaca. Las paredes internas de los oviductos producen la envoltura gelatinosa de los óvulos. Son ovíparos. Debido a que los sapos y las ranas son ectotérmicos, se reproducen sólo durante las épocas más cálidas del año. En la primavera los machos croan para llamar a sus hembras. Cuando sus huevos están maduros, las hembras entran en el agua y son sujetadas por los machos en un proceso que se denomina amplexo, que estimula para que la hembra libere sus huevos, el macho descarga ell1uido seminal que contiene espermatozoides sobre los huevos y de esta forma, los fecunda (fecundación externa). c). REPTILES. Los machos presentan dos testículos con sus respectivos conductos deferentes que desembocan en el urodeo de la cloaca. Las serpientes y saurios machos poseen un par de hemipenes, que son estructuras musculares que emergen de las cloacas. 84 Blgo. Alejandro H. Ramirez Los cocodrilos y quelonios poseen pene constituido por una masa muscular un canalículo central (carecen de uretra). Ambos tipos de órganos copuladores permiten el paso de espermatozoides. Las hembras poseen dos ovarios y dos oviductos que también desembocan en el urodeo de la cloaca. A nivel de los oviductos donde se lleva a cabo la fecundación existen engrosamientos glandulares encargados de la formación de las envolturas accesorias del huevo (albúmina ó clara, envoltura membranosa y cáscara calcárea). En la mayoría, los huevos fecundados y con cáscara son llevados al exterior para su incubación (ovíparos). Algunas serpientes incuban sus huevos en el interior del oviducto, donde eclosionan, liberando las crías (ovovivíparos). Los cocodrilos son ovíparos. Generalmente ponen de 20 a 25 huevos, custodiados por la hembra, que, cuando oye las voces de los jóvenes en el momento de la eclosión, responde abriendo el nido para permitirles escapar. Se conoce que en tortugas y cocodrilos la temperatura ambiental influye en la determinación del sexo. d). AVES. Los sexos son separados. Presentan dos testículos, con los conductos deferentes que desembocan en la cloaca. Las hembras sólo presentan un ovario y oviducto izquierdo. Antes de la descarga, el esperma es almacenado en la vesícula seminal (extremo dilatado del vaso deferente). Los testículos de las aves presentan gran desarrollo en la estación de cría, que pueden aumentar su tamaño hasta 300 veces. Los patos y gansos presentan pene. En las otras aves, se da la aposición cloacal. 85 Zoología Los huevos son expulsados del ovario hasta el ostium (extremo expandido del oviducto). La fecundación tiene lugar en la porción superior del oviducto). Ovario izquierdo Testíc ulos Conduc to deferente Cloac a Aposic ión c loac al en aves Oviduc to izquierdo Oviduc to derec ho atrofiado Cloac a Órganos reproduc tores en aves e). MAMÍFEROS. Son dioicos (sexos separados), órganos reproductores como pene, testiculos (generalmente dentro de un escroto), ovarios, oviductos y vagina. Fecundación interna. Los huevos se desarrolla en un útero con unión placentaria (excepto en los monotremas). Presentan membranas fetales (amnios, corión, alantoides). Presentan: - Prototerios.- Los monotremas son ovíparos. Los huevos son transportados dentro de un saco abdominal (equidna) o incubados en un nido (ornitorrinco). El útero está conectado a la cloaca por un conducto urogenital. 86 - Metaterios.- Las crías nacen vivas (pero en estado fetal) y se dirigen a una bolsa (marsupio) que encierra a los pezones de donde se nutre. Es un proceso de adaptación frente a la inexistencia de placenta. Ejemplo: El canguro, zarigüeya, koala. - Euterios.- La fecundación se realiza en los oviductos (trompas). El embrión madura en el útero. La placenta es un órgano que permite el intercambio de materiales feto-madre, pero no hay mezcla de sangre. Blgo. Alejandro H. Ramirez Riñón Prostata metanefro Ureter Oviduc to Rec to Útero Rec to Vagina Conduc to deferente Pene Uretra METATERIO Ovario Riñón metanefro Vejiga Testículo EUTERIO 87 Zoología 88 Blgo. Alejandro H. Ramirez Sistema Nervioso de Invertebrados INTRODUCCIÓN. El comportamiento animal es muy complejo y depende del funcionamiento coordinado y preciso de muchas células individuales, entre las cuales destacan las neuronas, células que trasmiten información utilizando una combinación de señales eléctricas y químicas. Las membranas de las neuronas son eléctricamente excitables, originando así que las señales se generen y transmitan a lo largo de ellas sin decremento. Las neuronas transportan información rápida y con exactitud para coordinar las acciones y procesos fisiológicos de muchas partes del cuerpo de un animal. Las neuronas están formadas por soma y axón, filogenéticamente, se originan a partir de los celentéreos, como la medusa en donde se dispersan en todo el cuerpo. Posteriormente los ganglios son el resultado de la fusión de los somas neuronales: los cerebros son el resultado de la fusión de ganglios nerviosos, entonces podemos describir de esta manera como poco a poco el sistema nervioso fue haciéndose más complejo. SISTEMA NERVIOSO. A). COORDINACIÓN NERVIOSA La coordinación nerviosa es una serie de eventos internos y externos, que realizan los animales con la finalidad de responder a estímulos ambientales o regula procesos fisiológicos (físico-químico) internos, para lo cual utiliza como base principal el Sistema Nervioso. 89 Zoología Otro sistema importante con el que participa es: el Sistema Endocrino para la Coordinación Química, para lo cual utilizan mensajeros químicos denominados hormonas. B). COMPONENTES DE LA COORDINACIÓN NERVIOSA. a). La Neurona. Es la unidad estructural del sistema nervioso, que consta de un soma o cuerpo celular y del que emanan diversas finas prolongaciones llamadas dendritas, éstas sirven de superficie receptora para conducir señales de otras neuronas hacia el cuerpo celular. Los axones (llamados fibras nerviosas) son sistemas especializados que conducen señales, lejos del cuerpo celular. La transmisión de señales entre neuronas, se denomina sinapsis, para lo cual se utilizan neurotrasmisores. b). Los Receptores. Son estructuras especializadas en captar los estímulos y transformarlos en impulso nervioso, ubicadas en diversas partes del cuerpo animal, por lo que se clasifican en: Según su localización. - Exterorreceptores (estímulos del exterior) Ejemplo: Órganos de los sentidos (ojo, oído, olfato, gusto, tacto). - 90 lnterorreceptores (estímulos del interior) Ejemplo: Cambios de pH, de temperatura, etc. (músculos, tendones, articulaciones). Según el estímulo que captan Blgo. Alejandro H. Ramirez - Quimiorreceptores. Captan sustancias químicas, gusto y olfato. El olfato involucra la captación de sustancias gaseosas, mientras que el gusto capta sustancias en solución. - Mecanorreceptores. Son sensibles al roce, presión, sonido y la gravedad, comprenden al tacto, oído, línea lateral de los peces, estatocistos y reorreceptores. - Fotorreceptores. Son sensibles a la luz, se encuentran localizados en los ojos y sus formas más simplificadas son las manchas oculares (ocelos). - Galvanorreceptores. Sensibles a corrientes eléctricas o campos eléctricos. - Termorreceptores. Sensibles a radiación infrarroja (calor). c). Centro Nervioso. Es el lugar donde el impulso generado por el estímulo se transforma en el impulso de respuesta, que es llevado hasta un órgano efector. d). Terminaciones Nerviosas Efectoras. Son las que transforman un impulso efector (de respuesta) en una acción específica a nivel de los órganos del animal. Las acciones más comunes son el movimiento, producción de calor y secreción. e). Nervios. Son los que conducen impulsos nerviosos, están constituidos por neuronas aferentes (conducen impulsos de estímulos), eferentes (impulsos de respuesta) y de asociación. SISTEMA NERVIOSO DE ANIMALES INVERTEBRADOS. A). SISTEMA NERVIOSO DIFUSO (RETICULAR). 91 Zoología a). Celentéreos.- Es la forma más simplificada y menos evolucionada de sistema nervioso, esta constituido por una red nerviosa con neuronas bipolares y multipolares (protoneuronas) capaces de conducir los impulsos en ambos sentidos. También se denominan plexos nerviosos (hidras, medusas y anémonas de mar). No existe ningún centro nervioso. En las medusas, a nivel del borde de la campánula existen estructuras denominadas Ropallos que cumplen función de equilibrio y fotorrecepción. En los tentáculos del animal se encuentran los receptores táctiles (cnidocilios). En los cnidarios, a excepción de las hidras, es muy común la presencia de un sistema nervioso de doble red en la misma capa del cuerpo. Una red nerviosa funciona como un sistema difuso de conducción lenta formado por neuronas multipolares, mientras que la otra es un sistema rápido constituido por neuronas bipolares. Este sistema también se presenta en ctecnóforos. MEDUSA Ropalio Red nerviosa Ocelo (fotorreceptor) Estatocisto (equilibrio) Estatolito B). SISTEMA NERVIOSO BILATERAL. Característico de animales invertebrados de simetría bilateral, tales como: planarias (platelmintos), caracoles (moluscos), moscas (artróprodos) y lombrices de tierra (anélidos). Los nervios y ganglios nerviosos del lado derecho del animal existen en el izquierdo. 92 Blgo. Alejandro H. Ramirez a). Platelmintos.- Estos presentan una cefalización con dos ganglios cerebrales del que parten dos nervios longitudinales que se unen mediante nervios transversales, llamándose por ello sistema nervioso bilateral escaleriforme. Los ocelos son fotorreceptores encargados de captar luz, pero no forman imágenes. El número usual de ocelos es dos, aunque no es rara la presencia de varios como en planarias terrestres. Atrio (Quimiorreceptor) Ocelo (fotorreceptor) Ganglio cefálico Nervio longitudinal PLANARIA Nervio transversal b). Nemátodos.- Presentan un anillo nervioso circunfaríngeo del cual parten hacia adelante los nervio que inervan las papilas labiales, setas cefálicas y los anfidios. Los anfidios son invaginaciones de la cutícula que contienen quimiorreceptores y se encuentran a nivel de la cabeza. A nivel del anillo nervioso se originan también los nervios laterales, dorsales y ventrales. Estos se dirigen hacia la parte posterior del organismo. En algunos grupos de nemátodos se presentan un par de estructuras glandulares sensoriales llamadas fásmidos que desembocan a ambos lados de la cola. Alcanzan su máximo desarrollo en nemátodos parásitos. Anfidio Cordones nerviosos laterales Fásmido Papilas labiales Seta Anillo c efálica nervioso Cordón nervioso ventral Cordón nervioso dorsal 93 Zoología c). Moluscos.- En los caracoles de huerta existen un par de ganglios cerebrales, un par de ganglios pedales y un par de ganglios interconectados entre si. CARACOL Osfradio (Quimiorreceptor) Ganglio Cerebroide Ganglio Visceral Ojo vesicular (fotorreceptor) Tentáculo tác til (Mecanorreceptor) Ganglio Pedal Estatocisto (Equilibrio) Los caracoles terrestres presentan ojos vesiculares tipo cámara fotográfica que forman imágenes; estatocistos, órganos de equilibrio; tentáculos, donde se localizan los receptores táctiles. Los caracoles acuáticos presentan osfradio, epitelio quimiosensible localizado en la superficie de la cavidad del manto. En los cefalópodos, el cerebro está protegido por una caja craneana cartilaginosa. d). Insectos.- En las moscas el sistema nervioso bilateral, está constituido por un par de ganglios cerebrales, tres pares de ganglios torácicos y ganglios abdominales. 94 Blgo. Alejandro H. Ramirez SALTAMONTE Antena (Quimiorreceptor) Oc elo (Fotorreceptor) Ojo c ompuesto (Quimiorreceptor) Cerebro Ganglio ventral Lente Fibra nerviosa Cono c ristalino Rabddoma Células pigmentarias Células retic ulares OMATIDIO (Unidad del ojo c ompuesto) En la cabeza se encuentran las antenas, estructuras responsables de la quimiorrecepción de sustancias gaseosas, y los ojos compuestos, estructuras fotorreceptoras que forman imágenes en mosaico. También presentan ocelos. Los ganglios torácicos coordinan el movimiento de las patas y de las alas. En las patas a nivel de los tarsos existen pelos quimiosensibles que representan el sentido del gusto del animal. e). Anélidos.- En las lombrices de tierra el sistema nervioso se caracteriza por presentar un par de cordones nerviosos ventrales fusionados dentro de las capas musculares de la pared del cuerpo. Presentan un par de ganglios y un par de quetas por cada segmento corporal. El encéfalo se ha desplazado ligeramente en dirección posterior y en los lumbrícidos se localiza en el tercer segmento. 95 Zoología Enc éfalo Quetas (m ec anorreceptoras) Ganglios ventrales Nervios longitudinales C). SISTEMA NERVIOSO RADIAL Característico de los equinodermos (erizos de mar, estrellas de, mar, galletas de mar). En las estrellas de mar el centro nervioso es un anillo nervioso situado alrededor de la boca (por debajo de la epidermis). De este anillo parte un nervio radial grueso hacia cada brazo. Con excepción de los ocelos que se ubican en las puntas de los brazos, las estrellas carecen de órganos sensoriales especializados. Las células sensoriales epidérmicas son los receptores sensoriales primarios, prevalecen a nivel de los pies ambulacrales y se cree que participan, en la recepción de estímulos luminosos, táctiles y químicos. Los esferidios son mecanorreceptores en erizos de mar. ESTRELLA DEL MAR Anillo nervioso Nervio Radial 96 Ocelo (Fotorreceptor) Pie Am bulacral (Quim iorreceptor) Blgo. Alejandro H. Ramirez Sistema Nervioso de Vertebrados. INTRODUCCIÓN. El papel más importante del sistema nervioso es la recepción y correcta interpretación de los estímulos provenientes del ambiente y su medio interno, además de la generación de respuestas adecuadas. Los órganos sensoriales vienen a ser las únicas vías de comunicación con el medio exterior, y se encuentran en diferentes puntos de la superficie y del interior del cuerpo. Los estímulos son captados por receptores del sistema nervioso central donde se produce la sensación. Esta sensación es el resultado de un tipo determinado de estímulo. En muchas especies animales se pueden hallar órganos sensoriales que no se encuentran desarrollados en los humanos, por ejemplo, para captar 97 Zoología radiación infrarroja las víboras usan el órgano de la foseta y para percibir campos eléctricos, los tiburones presentan las ampollas de Lorenzini. En el transcurso de la evolución se han desarrollado órganos sensoriales cada vez más especializados debido a la acción conjunta de células nerviosas que le dan mayor capacidad de discernimiento que células nerviosas aisladas. SISTEMA NERVIOSO DE ANIMALES VERTEBRADOS. En los animales vertebrados el sistema nervioso tiene posición dorsal (en parte esta protegido por la columna vertebral), por lo que se le llama sistema nervioso dorsal. A). DESARROLLO DEL SISTEMA NERVIOSO DORSAL. Es característico de los vertebrados. En éstos, el encéfalo y la médula espinal se localizan a nivel dorsal. Durante el desarrollo embrionario la primera estructura nerviosa es el tubo neural; la parte anterior del tubo neural da origen al encéfalo embrionario que tiene tres porciones: prosencéfalo, mesencéfalo y romboencéfalo. a). El Prosencéfalo.- origina al cerebro, la hipófisis, la epífisis, el hipotálamo, el tálamo y los lóbulos olfatorios. El cerebro, está muy desarrollado en los mamíferos, la hipófisis, es la glándula endocrina maestra ya que dirige a las demás glándula endocrinas del animal. Los lóbulos olfativos alcanzan su mayor desarrollo en peces, mientras que el tálamo e hipotálamo en los mamíferos. b). El mesencéfalo.- da origen a los lóbulos ópticos en peces, anfibios, reptiles y aves, mientras que los mamíferos carecen de lóbulos ópticos; en su lugar desarrollan los tubérculos cuadrigéminos. 98 Blgo. Alejandro H. Ramirez c). El romboencéfalo.- da origen al cerebelo, que está muy desarrollado en aves, donde coordina el vuelo; también origina al buIbo raquídeo que es centro cardíaco y del vómito. Lóbulo olfatorio Cerebro Lóbulo Tálamo óptico Cerebelo Médula oblongada Médula espinal Quiasma óptico Hipotálamo Cerebro anterior (Prosencéfalo) Hipófisis Cerebro medio (Mesencéfalo) Cerebro posterior (Rombencéfalo) Encéfalo de un pez mostrando la organización general del cerebro de los vertebrados B). ENCÉFALODE VERTEBRADOS. a). Peces. El encéfalo es pequeño, en los condrictios los lóbulos olfatorios constituyen la zona más desarrollada, en cambio en los osteictios lo es el cerebelo y los lóbulos ópticos. En el bulbo raquídeo de los osteictios se encuentran los cuerpos o somas de dos neuronas gigantes llamadas Células de Mauthner cuyos axones recorren a lo largo de la médula espinal, la función de estas células es la coordinación de los movimientos natatorios y del reflejo de huida ante los enemigos. 99 Zoología ENCÉFALO DEL TIBURÓN Médula oblongada Lóbulo inferior Tracto olfatorio Tercer ventrículo Nervio terminal Plexo coroideo posterior IV Tectum Epífisis Bulbo olfatorio V VIII X IX Cerebro II VI III Lóbulo inferior S aco Hipófisis b). Anfibios. El encéfalo es más desarrollado que en los peces sobretodo a nivel del telencéfalo, el cerebro es pequeño, el sistema fundamental del control del cuerpo es la bóveda del mesencéfalo Tectum, el bulbo raquídeo de los urodelos presenta las 2 Células de Mauthner. 100 Blgo. Alejandro H. Ramirez ENCÉFALO DE LA RANA Tercer ventrículo Diencéfalo Hemisferio cerebral Médula oblongada Cuarto ventrículo Epífisis Cerebelo Tectum Bulbo Olfatorio Cerebro IX - X VIII II VII Hipófisis Lóbulo olfativo Tracto óptico c). Reptiles. El encéfalo de los reptiles es estrecho y alargado, más desarrollado que los anfibios, son notables los grandes lóbulos ópticos, en la bóveda del diencéfalo se encuentra el Ojo Parietal (tercer ojo) estructuralmente el ojo parietal es un ojo vestigial, tiene una posible función fotorreceptora y termorreceptora. 101 Zoología ENCÉFALO DE CAIMÁN Cuarto ventríc ulo Médula oblongada Dienc éfalo Auríc ula Cerebro Trac to olfativo Bulbo olfativo Cerebelo Tec tum Cerebro XII XI X IX II VI VIII VII Infundíbulo III Hipófisis d). Aves. El encéfalo es notablemente más desarrollado que en los reptiles, los lóbulos olfatorios están reducidos, en cambio son muy desarrollados los lóbulos ópticos y el cerebelo; también son notables los hemisferios cerebrales, pero de superficie lisa (como sucede en los vertebrados de grupos anteriores). 102 Blgo. Alejandro H. Ramirez ENCÉFALO DE AVE Lóbulo óptico Médula oblongada Hemisferio Cerebral Cuerpo cerebeloso (Vermis) Aurícula Bulbo olfativo Epífisis Aurícula cerebelosa Cerebro Lóbulo óptico II XII X+ XI IX III IV Hipófisis VI VII e). Mamíferos. El encéfalo es el más desarrollado, los hemisferios cerebrales son los más grandes. Poseen una corteza cerebral gruesa que en los mamíferos superiores (como primates, delfines, orcas) presenta surcos, cisuras y cincunvoluciones, en mamíferos primitivos (monotremas, marsupiales, insectívoros) la corteza cerebral es lisa, el cerebelo es desarrollado. 103 Zoología Cráneo ENCÉFALO DE CABALLO Cisura (Surco) Circunvolución Médula oblongada Hemísferio c erebral Bulbo olfativo Cuerpo cerebeloso Plexo coroídeo posterior XI XII Cerebro Tracto III VIII VI olfativo X IX VII V Infundíbulo Fisura Pedúnculo nasal medio Hipófisis Pedúnculo cerebral SISTEMA SENSORIAL DE VERTEBRADOS. a). Peces. El sentido del olfato lo tienen muy desarrollado, sus células son muy sensibles a las diferentes sustancias disueltas en el agua. Solo tienen oído interno con conductos semicirculares y otolitos (equilibrio). 104 Blgo. Alejandro H. Ramirez Los ojos constan de una esclerótica que tapiza la coroides muy vascularizada y pigmentada, sobre la que se encuentra la retina. Ojos adaptados para la visión c ercana Papilas gustativas Fosas olfatorias Línea Lateral (reorrec eptor) Oído interno (Cápsula ótic a) PEZ ÓSEO Posterior Anterior Sác ulo Utríc ulo Otolito APARATO VESTIBULAR DEL TIBURÓN La línea lateral se encuentra a ambos lados del cuerpo del animal, está inervada por el nervio lateral que deriva del nervio vago (X par), permite la detección de corrientes de agua (reorrecepción) y la presión del agua. En condricties como los tiburones, encontramos las ampollas de Lorenzini, que perciben campos eléctricos de los organismos cercanos, esto les permite percibir a sus presas que pueden ocultarse en el fondo del mar. 105 Zoología b). Anfibios. Los corpúsculos táctiles están distribuidos por toda la piel del animal. Sus ojos asemejan bastante a los peces, presentan párpados. El oído consta de una cavidad timpánica, limitada exteriormente por el tímpano. Se relaciona con la faringe a través de la Trompa de Eustaquio. Tienen bien desarrollado el olfato, que es importante para la búsqueda de los alimentos. Presentan papilas gustativas en el paladar y la lengua. APARATO VESTIBULAR DE LA RANA Lagena Sác ulo c). Reptiles. Los tegumentos son ricos en terminaciones táctiles. La lengua de los lagartos y serpientes reúne las funciones gustativas y táctiles. En sus bordes presentan numerosas papilas sensoriales. Las serpientes de cascabel poseen entre el ojo y el labio superior un órgano llamado foseta facial que es muy sensible a la radiación térmica (infrarroja) de los cuerpos. 106 Blgo. Alejandro H. Ramirez El olfato radica en las fosas nasales, presentan desarrollado el órgano vómero nasal u órgano de Jacobson, cuya función principal es obtener sensaciones olfatorias del alimento en la boca. APARATO VESTIBULAR DEL LAGARTO Conducto endolinfátic o Utrículo Anterior Sáculo Posterior Horizontal Ampolla posterior Lagena Presenta en los ojos glándulas lacrimales que mantienen húmeda la esclerótica, frecuentemente se vuelve cartilaginosa e incluso ósea. La retina contiene conos y bastones. Poseen párpados y una membrana nictitante o tercer párpado que va por delante del ojo. En las serpientes, los párpados transparentes se sueldan por sus bordes. De ahí la fijeza de su mirada. El oído interno es complicado. El tímpano, está en relación con el oído interno a través de la columnilla. Las serpientes carecen de cavidad timpánica aunque conservan la columnilla, por lo que en realidad no poseen el sentido del oído. 107 Zoología d). Aves. El gusto radica en la papila gustativas existen en el paladar y en los bordes de la lengua. El olfato desempeña un papel casi nulo en la mayoría de las aves. En los orificios nasales existe, además del comete o repliegue óseo similar al de los reptiles un comete superior. El oído interno aparece bastante complicado. Las dos trompas de Eustaquio se unen y se abren en un orificio común en el paladar. La cóclea está más desarrollada en los reptiles. En general el sentido del oído es muy agudo. La vista alcanza una gran perfección. Los ojos en posición lateral o frontal, tienen dos párpados y una membrana nictitante. En el centro de la retina existe una depresión o fóvea central, que es el punto de máxima visibilidad, en las falconiformes se puede encontrar en número elevado. La posición lateral de los ojos hace que, el campo de visión sea binocular estrecho (algunas aves). y con la posición frontal resulta más amplia (búho, lechuza). e). Mamíferos. Presentan receptores táctiles en todo el cuerpo. El olfato está desarrollado en los mamíferos, se localiza en los orificios nasal es. El gusto radica en las papilas gustativas de la lengua y del paladar. Los ojos son laterales, menos en primates. El oído es muy sensible, comprende el caracol con el órgano de Corti, el sáculo, el utrículo y tres canales semicirculares. 108 Blgo. Alejandro H. Ramirez El oído interno cumple dos funciones: acústica y equilibrio inervados por el VIII par craneal, el vestíbulo codear. En el utrículo y el sáculo se encuentran los otolitos indicadores del equilibrio, mientras que el órgano de Corti contiene al receptor sensorial de la audición. El delfín y murciélagos capturan sus presas por ecolocación. 109 Zoología Sistema Endocrino Animal INTRODUCCIÓN. Las plantas y los animales producen ciertas sustancias químicas que actúan en tejidos ú órganos específicos controlando su funcionamiento y desarrollo, estas sustancias se denominan hormonas, y actúan en pequeñas cantidades, la coordinación química de los animales está a cargo del sistema endocrino. Las hormonas animales se relacionan con procesos tales como el crecimiento, la maduración, el libido sexual, la conducta, la regeneración, la ira, el miedo, el parto, la muda, la metamorfosis. Las hormonas vegetales se relacionan con el crecimiento de la raíz, del tallo y de los frutos: la formación de flores, la germinación, la caída de las hojas, la maduración de los frutos, etc. SISTEMA ENDOCRINO. Es el conjunto de órganos y tejidos constituido por células glandulares, las cuales elaboran y secretan hormonas. La síntesis hormonal está relacionada con los estímulos externos o internos que percibe el animal en diferentes etapas de su vida. Este sistema de control hormonal es el responsable de coordinar las actividades de diferentes órganos y el desarrollo del organismo. A). HORMONAS Son sustancias orgánicas producidas por órganos y/o células, que actúan generalmente sobre otras células, originando efectos de estimulación o inhibición. 110 Blgo. Alejandro H. Ramirez Las hormonas deben su actividad a la capacidad para modificar el metabolismo celular, la acción se produce por ingreso de la hormona a la célula (hormonas liposolubles, ejemplo: testosterona) o por su unión a receptores celulares (hormona peptídicas, ejemplo prolactina). B). TEJIDO U ÓRGANO BLANCO (Órgano Diana) Es el lugar donde las hormonas ejercen su acción, estimulando o inhibiendo. Ejemplo: prolactina, sobre la glándula mamaria, estimula la producción de leche. Células glandulares Célula blanc o Rec eptor Vasos sanguíneos Hormona (Mensaje químic o) Ejemplo: Sistema endocrino humano. 111 Zoología GLÁNDULA HORMONA PRODUCIDA Hipotálamo Vasopresina (regulación hídrica) Oxitocina (Estimulación del parto) Hipófisis PRL Glándula Tiroides Prolactina (desarrollo de glándulas mamarias, producción de leche LH Hormona Luteinizante (ovulación) FSH Hormona folículo estimulante (ganglogénesis) Tiroxina (metabolismo energético) Glándula Suprarrenal Adrenalina (Trabajo muscular), aldosterona (regulación de iones a nivel celular). Glándula Endocrina Insulina , glucagón (Regulan el consumo de azúcar por la célula. Insulina chidirglicemiante. Ovario (Mujer) Estrógenos (caracteres sexuales femeninos) Testículos (Hombre) Testosterona (caracteres sexuales masculino). METAMORFOSIS ANIMAL. Cambios morfológicos y fisiológicos en su fase de desarrollo, que le permite adaptarse y supervivir en su medio ambiente. Estos cambios están controlados y coordinados por hormonas. A). EN LOS INSECTOS. Son cinco las principales hormonas de desarrollo en los insectos, tales como: la bursicona, protoracicotropina, hormona de la eclosión, la ecdisona y la neotenina. 112 Blgo. Alejandro H. Ramirez HORMONA TEJIDO DE ESTRUCTURA ORIGEN TEJIDO DIANA Epidermis. Bursicona Célula neurosecretora del cerebro y el cordón nervioso. Proteína. Edicsona (Hormona de la muda) Glándulas protorácicas, folículo ovárico. Esteroide. Epidermis, cuerpo graso, discos popales. Hormona de la eclosión Células neurosecretoras en el cerebro. Péptido. Sistema nervioso. HORMONA TEJIDO DE ESTRUCTURA TEJIDO DIANA Epidermis, folículos ováricos, glándulas sexuales accesorias, cuerpo graso. ORIGEN Hormona Juvenil (JH) Corpus allatum. Derivados de ácidos grasos. ProtoracicoTropina (PTH) Células neurosecretoras del cerebro Proteína pequeña. Glándula protorácica. ACCIÓN PRIMARIA REGULACIÓN Promueve el desarrollo de la cutícula, induce el curtido de la cutícula de los adultos recientemente mudados. lncrementa la síntesis de RNA, proteínas, mitocondrias y retículo endoplasmático; promueve la secreción de nueva cutícula. Induce la salida del adulto desde la pupa. Estímulos asociados con la muda estimulan la secreción. La PTH estimula la secreción. Reloj endógeno. ACCIÓN PRIMARIA REGULACIÓN En la larva, promueve la síntesis de estructuras larvarias e inhibe la metamorfosis. En el adulto, activa los folículos ováricos y las glándulas sexuales accesorias. Estimula la liberación de ecdisona. Factores de inhibición y estimuladores del cerebro, controlan la secreción. Varias señales ambientales e internas, por ejemplo: fotoperíodo, temperatura, apiñamiento, extensión abdominal, estimulan la secreción en algunas especies. 113 Zoología Células neurosecretoras Cerebro Corpus cardiacum Corpus allatum PTTH JH Glándula protorácida a-Ecdisona Hormona de eclosión Cordón nervioso B-Ecdisona De las cinco principales hormonas del desarrollo de los insectos, tres son producidas por células neurotransmisoras y dos par tejidos, Las células neurosecretoras del cerebro sintetizan la hormona protoracicotrópica (PTTH) y la hormona de la eclosión, que se almacenan en terminaciones nerviosas hasta su liberación a los espacios sinusales sanguíneos en los corpus cardíacum y el corpus allatum, dos pares de órganos neurohemales. Una tercera neurohormona, la bursicona, es liberada principalmente de las terminaciones nerviosas del cordón nervioso. El corpus allatum también contiene células no nerviosas que elaboran la hormona Juvenil (JH). Bajo el estímulo de la PTTH, la glándula protorácica produce y secreta a-ecdisona, que se convierte en la hormona de la muda activa- ecdisona . a). Según su Forma de Desarrollo los Insectos se Clasifican en. - 114 Ametábolos.- Los que alcanzan la forma y tamaño adultos mediante ligeros cambios, es decir la fase juvenil es similar al adulto. Ejemplo: pececillo de plata. Blgo. Alejandro H. Ramirez Desarrollo ametábolo (Pec ec illo de plata) Juvenil Huevo Adulto - Hemimetábolos.- Se da una metamorfosis gradual o incompleta. Los individuos recién nacidos son parecidos a los adultos, pero sin alas, las cuales lo van adquiriendo a través de mudas sucesivas. Ejemplo: saltamontes, cigarra, mantis religiosa, cucaracha. Desarrollo Hemimetábolo (Saltamontes) Huevo Ninfas Adulto - Holometábolos.- Cerca del 88 % de los insectos sufren una metamorfosis completa en tres estadios relacionados con sus procesos fisiológicos: larva (crecimiento), pupa (diferenciación), 115 Zoología adulto (reproducción). Ejemplo: abeja, mariposa, polilla, avispa, mosca. Desarrollo Holometábolo (Mariposa) Larva Pupa (Diapausa) Huevos Adulto B). EN LOS ANFIBIOS Participa la hormona tiroxina estimulando la metamorfosis. Al hacer eclosión el huevo, el renacuajo es muy pequeño. La boca no se ha formado todavía. Durante esta primera fase el renacuajo no se nutre, y subsiste a expensas del vitelo (alimento). 116 Blgo. Alejandro H. Ramirez DESARROLLO LARVARIO Aparecen las Branquias internas patas anteriores (9 meses) Branquias (2 meses) externas (6 días) Aparecen las patas anteriores Primordio (3 meses) caudal (84 hrs.) Pliegues neurales (62 hrs.) Gástrula (34 hrs.) 2 años de edad Blástula (18 hrs.) Los adultos desovan en el agua Corpúsculos polares Esperma Huevos Iniciación de la segmentación (3-7 hrs.) La gelatina se hincha (1 hr.) A ambos lados de la cabeza presentan cuatro hendiduras branquiales. La cola se presenta aplanada lateralmente. Posteriormente se presentan branquias externas con forma de penachos muy vascularizados, estas desaparecen al ser ocultadas por un repliegue de la piel, formándose una cavidad en la que se desarrollan las branquias internas. Algún tiempo después de la formación de las branquias internas aparecen los miembros posteriores. Luego hacen su aparición los miembros anteriores, a medida que se desarrollan éstos la cola se va atrofiando. Cuando las branquias dejan de funcionar, entran en acción 117 Zoología los pulmones que se han ido formando al mismo tiempo que los miembros. De esta forma el renacuajo de vida acuática se ha transformado en un individuo adulto de vida terrestre. Otra hormona es la intermedina, que controla la pigmentación en anfibios. - En aves y en los mamíferos, el crecimiento normal depende del nivel de hormonas tiroideas. El hipo tiroidismo. Es decir la baja producción de estas hormonas, tiene como consecuencia el enanismo y el retraso mental ge los niños; y el hipertiroidismo, es decir la excesiva producción de hormonas tiene como consecuencia la hiperactividad y el nerviosismo. - En la piel de la rana a nivel de tegumento se encuentran los melanóforos los cuales responde a la hormona estimulante de los melanóforos. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS. 1. BSCS. Biología: El hombre y su Ambiente.- Tomo II. Universidad de Antioquia. Editorial Norma. Cali. 2. BRACK A. El ambiente en que vivimos. Editorial Salesiana. Lima 1977. 3. BIOLOGÍA SIGLO XXI. Grupo académico Editorial San Marcos. 2001. 4. FESQUET. A. Manuel de la UNESCO para la enseñanza de las Ciencias. 5. MAYOR MANDUJANO, H. Ciencias Naturales. Primer Grado de Secundaria. 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