Los Caminos Evolutivos 1r4219

Los caminos evolutivos de los organismos eucariotas A partir de las formas unicelulares, la vida continuó su camino evolutivo hacia la diversidad que vemos hoyl en nuestro planeta, primero conquistando los mares, luego la tierra y finalmente el aire. Vamos a seguir losl caminos evolutivos que llevaron hacia las plantas y los animales, incluido el que llevó hasta el ser humano.l

1. LOS PROTISTAS 0 PROTOOISTAS Una vez se formaron los eucariotas con sus nuevas funciones adquiridas por endosimbiosis, comenza ron a diversificarse como organismos unicelulares, muchos de los cuales aún sobreviven dentro del reino protista. Estos organismos fueron los precursores de lps tres reinos de eucariotas multicelulares: hongos, plantas y animales. Algunos de ellos se protegieron por una pared rígida y conservaron la alimentación heterótrofa: los primeros hongos (fig. 1). Otros, además de rodearse por una pared rígida, hicieron endosimbiosis con oianobacterids para formar las primeras algas con cloroplastés (fig. 2). Finalmente, otro grupo optó por conservar únicamente su membrana celular y seguir depredando y fagocitando a otros organismos: los protozoos o animales unicelulares

(fig. 3). 2.

MULTICELULARIDAD

A finales del período precámbrico se produjo un cambio crucial: la organización multicelular. Ser unicelular y tener un tamaño grande, plantea serias complicaciones metabólicas FIG. 1 Levaduras y hongos unicelulares

vistos a través electrónico.

de

un

FIG. 3 Protozoos vistos a través de un microscopio electrónico.

microscopio

dado que la superficie en o con el medio externo es muy pequeñal con respecto al volumen del organismo. Esto hacel que la entrada de nutrientes y oxígeno sea insufi-l ciente para suplir las necesidades de la gran célula! por lo que su metabolismo debe ser muy bajo, comol ocurre con algunas algas unicelulares muy grandes! Los organismos con muchas células pueden teneil gran tamaño, de esta manera evitan problemasl metabólicos, dado que cada una de sus células puede! hacer los intercambios necesarios con el medio. Pon otro lado, las agrupaciones de células pueden espel cializarse en determinadas funciones constituyendo! tejidos, lo que hace más eficiente el funcionamiento del organismo.

HACE 1.200 M.A.APROX.

Los primeros organismos multicelulares Los protozoos coloniales y las asociaciones de algas unicelulares fueron las primeras organizaciones multice lulares. Luego, las asociaciones de células se especializaron en distintas funciones: unás se encargaban de la alimentación, otras de la reproducción, etc. Así/hacia el final del período precámbrico aparecieron las primeras algas y hongos multicelulares y las "pistas" de los organismos invertebrados más antiguos. El planeta fue testigo de la sorprendente diversificación biológica que ocurrió al inicio del período cámbrico.

Organismos del cámbrico. Fuente: Time, "When Ufe exploded", diciembre 4 de 1995.

HACE 543 M.A.APROX.

La "explosión" de la vida En el transcurso de un período muy corto; unos 40 millones de años, ocurrió la llamada explosión del cámbrico. Durante este tiempo, en la naturaleza aparecieron por evolución todos los diseños corporales que definieron los grandes grupos de animales, conocidos . como fila (plural de filo o phyllimi). Entre ellos, los primeros vertebrados, que hoy incluyen aves, mamíferos V peces. Una de las posibles

explicaciones<para esta sorprendente explosión de vida fue la aparición de los pri-

en el período cámbrico

meros organismos multicelulares depredadores. Esto estimuló el desarrollo de estrategias de cacería cada vez más poderosas y eficientes por parte de los depredadores, a la vez que defensas cada vez más efectivas por parte de las presas. Los organismos del cámbrico ya presentaban fuertes caparazones y exosqueletos y poderosas estructuras de ataque, como mandíbulas y apéndices. Las algas también se diversificaron durante este período.

Grandes depredadores del cámbrico.

3. LOS CAMINOS EVOLUTIVOS DE

LAS PLANTAS

datos

Si pudiéramos ver la Tierra desde el espacio exterior durante el período cámbrico, A HACE 430 M.A.APROX. continuación veríamos un vasto océano azul y unos continentes con formas completamente sólo rocas desnudas. La sino colonización vegetal al recorreremos diferentes. No habría vegetación

los caminos que siguieron las plantas a través de la historia de la vida.

HACE 543 M.A. APROX.

Diversificació n de las algas en el agua

mundo terrestre

La multicelularida d permitió a las algas tener enormes tamaños y así reducir la probabilidad de ser devoradas. La especialización de tejidos les permitió crear estructuras de fijación semejantes a raíces y acercar sus estructuras fotosintéticas a la luz de la superficie. De esta forma, los diferentes grupos de algas se diversificaron por todos los

lagos. Allí, las condiciones fueron, posiblemente, más variables que en el mar, por lo que las algas verdes tuvieron una fuerte presión selectiva para generar las adaptaciones que les permitieron conquistar la tierra firme. Las algas aún abundan en agua marina y dulce.

mares. Un grupo de algas, llamadas algas

("""Actividades

verdes, colonizó el agua dulce de estanques, pantanos y

Lee con cuidado el cuadro "Problemas de la vida en tierra firme". Indica qué

estruc turas o estrat egias tenem os los huma nos para supera r cada uno de los proble mas señala dos.

plantas, los briófitos fueron los primeros colonizadores de la tierra firme.

Cuando la competencia por los recursos y el espacio en el mundo acuático fue demasiado grande, las plantas comenzaron a colonizar un medio sin explotar: la tierra firme. Además de la Problemas de la poca vida en tierra firme competencia, allí • La consecución del agua había una fuerte para las funciones básicas radiación solar se dificul-j ta, y hay que para hacer fotoevitar su pérdida por síntesis y evaporación. muchos • La fuerza de gravedad es nutrientes que mucho más notoria en eran escasos en tierra firme, por lo que el agua. Sin se requiere rigidez embargo, los corporal para organismos soportarla. debieron superar • El intercambio de gases es primero algunos mucho más fácil en un problemas medio acucH so que en ligados con la un medio seco. vida fuera del agua. De las

Invasión de la tierra firme por briófitos.

• La reproducción se dificulta en tierra, ya que los gametos

son vulnerables a la desecación y no se pueden mover por sí mis-] mos.

HACE 410 M.A. APROX. Los briófitos [brío, musgo; fito,

planta) ! Los briófitos que encontramos en la actualidad, como )s musgos y las hepáticas, son descendientes de los ae aparecieron durante la conquista del medio terres- t. Los briófitos actuales aún conservan muchas de las

características de sus antepasados que los hacen permanecer muy ligados al agua: • los gametos masculinos requieren de un medio i acuático para alcanzar y fecundar el gameto femenino• su tamaño es reducido, dado que no tienen un tejido fuerte de sostén para resistir la gravedad;

v carecen de verdaderas raíces, vasos conductores y ¡ de una cutícula gruesa contra la desecación. El agua y los nutrientes penetran por la superficie de las plantas y pasan lentamente de unas células a otras, lo que

también limita su

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tamaño.

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representados por licopodios, helechos y equisetos, presentaron grandes cambios con respecto a sus antecesores. Los más importantes fueron: •

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•

I Los briófitos aún abundan en lugares húmedos.

El desarrollo de tejidos conductor es La vida en tierra exigió algunas adaptaciones, como el desarrollo de tejidos conductores por parte de los pteridófitos.

Los pteridófitos (pterido, helecho; fito, planta)

Los pteridófitos, actualmente

•

mayor rigidez y presencia de tejidos conductores, que mejoraron su capacidad para colonizar el medio terrestre; esporas con una cubierta impermeable, que las hizo más resistentes a la desecación y les permitió una mayor dispersión. una cutícula más gruesa, que les permitió soportar mejor las variaciones ambientales. Pese a estas importantes mejoras, estas plantas no eran totalmente independientes de las fuentes de agua: su capacidad para controlar la pérdida de humedad no estaba muy bien regulada y el desplazamiento y fecundación de gametos aún dependía de la humedad.

Chalon eria Algunas formas de pteridófitos Calamaún Valmeyerod Los helechos están extintos. itesal agua. endron iíéiIkrí asociados

Sigilla ria

HACE 360 M.A. APROX.

Las plantas con semilla Durante el período carbonífero, entre 314 y 290 m.a. atrás, el clima era húmedo y caluroso y había muchos pantanos, lo cual les permitió a helechos arborescentes y licopodios gigantes formar selvas por todo el planeta. Sin embargo, durante el período pérmico, hace unos 286 millones de años, el clima se comenzó a secar y los pantanos progresivamente se drenaron. Entonces surgió una estructura muy importante para las plantas: la semilla. La semilla es una estructura que encapsula, protege y da alimento al embrión recién formado. Esto permite que el embrión pueda permanecer latente hasta encontrar condiciones favorables para la germinación, lo cual favorece enormemente la dispersión en tierra. Los primeros espermatófitos (sperma, semilla) aún eran bastante similares a los helechos, y se diversificaron paralelamente a ellos. Así, fueron generando una serie de adaptaciones para independizarse del agua. Entre estas, cabe citar las siguientes: • Aislamiento de los tejidos internos para evitar la desecación, por medio de tejidos externos con sustancias impermeabilizantes, como cutina, suberina y ceras. • Adquisición de consistencia gracias a la lignina, proteína que se depositaren determinados tejidos de la planta. Esta le permite mantener una posición erecta para competir por la luz y le proporciona suficiente elasticidad para soportar las Espermatófitas ancestrales. oscilaciones producidas por el viento o los seres vivos.

Desarrollo de raíces ca] ees de captar el agua| nutrientes del suelo. Desarrollo y mejora sistema de transporte I agua y nutrientes por interior déla planta, n diante dos clases de t dos conductores: el ma y el floema. Transpone de los gam^ masculinos hasta el ó\» femenino, mediante gfl nos de polen. Estos . protegen de la desecacl ,y permiten una reprod^ ción independiente de fuentes de agua.

Recreación del pérmico.

CQNOCIMÜÑTOS BÁSICOS ^BBHSIbBISBBBBB

Actividades

Cordai tes

Haz un recorrido por tu barrio o tu colegio, recolecta musgos y hojas de helechos y registra el lugar

Las gimnospermas

tgymno, desnudo; sperma, semilla) Los espermatófitos ancestrales se denominan gimnospermas, dado que su lemilla se encuentra expuesta. A partir, del pérmico, diversas gimnospermas, bles como cicadas, ginkgos y coniferas, cubrieron el planeta por más de 150 p_a. Dentro de las actuales gimnospermas están las coniferas, como los pinos, bs abetos, los cipreses y las secuoyas, que aún dominan las zonas boscosas del ■rmisfcrio norte, dado que tienen adaptaciones para resistir al frío invernal. Éstos bosques tienen una enorme importancia económica en la producción de ■adera y papel. En las gimnospermas, el polen liviano es transportado por el liento hasta el óvulo. Sin embargo, por este medio se desperdicia mucho polen he no llega a su objetivo. La siguiente innovación evolutiva en las plantas tuvo he ver con la manera de hacer más eficiente la polinización.

Cicadas y ginkgos: recuerdos vivientes de le raíces capaj las primeras tai: el aguaB gimnosperma leí suelo.s. y

mejora del transporte da rientes por el la planta, mal tlases de tejí tores: el xilej ema. le los gametoi hasta el óvulT mediante graj en. Estos loa ¡la desecaciól una reproduq ■diente de de laj me agua. coniferas *zrque Nacional mate, EE.UU.

donde los encontraste. ¿Cuáles son las características de los lugares en que los hallaste? ¿Qué características los hacen apropiados para vivir en esos lugares?

datos El árbol viviente más alto es una secuoya del Parque Nacional Sequoia en California, EE.UU. Le llaman General Sherman, mide más. de 80 metros de alto y unos 11 metros de diámetro en la base. Su edad se estima en unos 2.200 años.

HACE 140 M.A.APROX.

.'!» Las plantas con El último gran paso evolutivo lo dieron las angiospermas, con la aparición de las flores y los frutos. Las flores permitieron la polinización por animales, y los frutos permitieron la dispersión de las semillas. Este tipo de reproducción es más eficiente que el de las gimnosper- mas, ya que los animales polinizadores son atraídos hacia la flor gracias a recompensas o atrayentes,

como olores, néctares, colores, tamaños y formas, y se impreg-

flores y frutos

nan de polen. Al visitar la siguiente flor, el polinizador deposita el polen, y posibilita así la fecundación del óvulo. La maduración del óvulo fecundado produce la semilla, que está protegida dentro del fruto. El fruto tiene normalmente tejidos carnosos ricos en azucares para ser consumidos por animales, rebordes adhesivos, estructuras que permiten ser arrastradas por el viento u otras estructuras que facilitan su dispersión.

Las angiospermas

(atigio, cápsula; spenna, semilla) Las angiospermas son plantas cuyas semillas se alojan dentro de frutos o cápsulas. Las primeras angiospermas surgieron hacia finales del jurásico y se diversificaron hacia mediados del cretácico, antes de la desaparición de los dinosaurios, relegando así a las gimnospermas. Las angiospermas han constituido la vegetación dominante de la superficie de nuestro planeta durante casi 100 m.a. Las angiospermas actuales comprenden dos grandes grupos: las dicotiledóneas y las

monocotiledóneas.

Las dicotiledóneas Su nombre hace referencia a que, cuando la semilla germina, la plántula presenta dos hojas, o cotiledones. Las dicotiledóneas corresponden a una gran parte de las plantas que vemos a nuestro alrededor. Durante su diversificación han generado una increíble variedad de formas, desde enormes árboles hasta, pequeñísimas hierbas, e incluso han "regresado" a los mares para competir con sus ancestros las algas. Pertenecen a este grupo las leguminosas, la mayoría de especies maderables no coniferas, las margaritas y los girasoles, y muchas flores de jardín.

Las monocotiledóneas Su nombre hace referencia al único cotiledón que poseen las plántulas al germinar. Comprenden muchas plantas de importancia comercial: gramíneas, como los pastos, el trigo, la avena y la cebada; palmas, como el coco y la palma de cera; y ornamentales, como

La mayoría de las flores de jardín son dicotiledóneas.

las orquídeas, las heliconias y las bro- melias. Se cree que son el grupo más reciente de angiospermas y que surgieron a partir de las dicotiledóneas. Tienen ciclos de vida cortos, crecimiento muy rápido e importantes adaptaciones ^fisiológicas que les permitieron colonizar y dominar lugares difíciles e inestables, como sabanas o praderas. Allí fueron fundamentales para la evolución de los herbívoros rumiantes. En las selvas, las orquídeas, las heliconias y las bromelias especializaron sus estructuras florales para polinizadores específicos y fueron fundamentales en la coevolución con insectos, aves y murciélagos.

CONOCIMIENTOS BASICOS *M3BBEfifil

4. LOS CAMINOS EVOLUTIVOS DE LOS ANIMALES Los protozoos unicelulares se asociaron primero en colonias, luego en organismos simples y finalmente en organismos con tejidos, para formar todas las plantas y los animales que existen en

nuestros

días

y

muchos

más

que

ya

desaparecieron.

HACE 650 M.A. APROX.

Los primeros animales multicelulares Los restos más antiguos de invertebrados verdaderos fueron hallados en Ediacara, Australia. Curiosamente, son restos de organismos blandos que generalmente no fosilizan, pero que se preservaron en condiciones muy particulares. Los llamados ediacarenses eran organismos multicelulares que hacían simbiosis con ciano- bacterias o se dejaban arrastrar por la corriente mientras filtraban compuestos orgánicos. Parece que fue un período de "inocencia ecológica", que contrasta con la intensidad de la depredación que ocurrió en el cámbrico. Varios de ellos fueron ancestros de los grupos actuales de animales'; sin embargo, muchos otros no dejaron descendientes conocidos. Entre los ediacarenses existían ya los animales más simples conocidos hoy en día: los poríferos.

Las esponjas aún sobreviven sin muchos cambios estructurales en comparación con sus antepasados. No (pori, poro; fero, llevar) poseen órganos ni tejidos verdaderos. Mantienen su Es muy probable que los poríferos hayan sido cuerpo erguido mediante una red de fibras de colágeno los primeros animales que presentaron un asociadas con es- pículas de carbonato de calcio o de esquema sencillo de organización. sílice, pero su organización corporal no presenta ningún tipo de simetría. Las esponjas se alimentan por filtración mediante la circulación de agua que entra por los poros y sale por un orificio mayor llamado ósculo. Se reproducen sexual o asexualmente y algunos grupos presentan larvas Reconstrucción de organismos nadadoras. ediacarenses.

Los poríferos o esponjas

Esponjas modernas, muy similares a sus antepasados.

Reconstrucción de esponja fósil.

w

AMB ITO

MAN EJO CON OCI MIE NTO S

PR OPI OS DE LAS CIE NCI AS NAT UR ALE S

HAC E 650 M.A. APR OX.

La organización celular y la simetría El sig uie nte gra n pas o evo luti vo en los ani mal es fue la dife ren ciac ión cel ular y la sim etrí a. Est as

car acte rísti cas per miti ero n la org ani zaci ón en teji dos y part es del cue rpo con fun cio nes esp ecíf icas . Ent re los edi aca ren ses se enc ontr aba n ya ani mal es con esta s car acte rísti cas, por lo que no es

clar o cuá ndo ocu rrió la dife ren ciac ión.

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de Bill Heimbrock Dredgers y Cnidarios 'ém^^mssBm DryDredgers.org fósiles.

a n i m a l e s

p r e s e n t a d q o u s e p s o o r b c r o e r v a i l v e e s n , a a n c é t m u o a n l a m s e n y t e m , e d l u o s s a s c , n p i o d s a i r i b o l s e , m e h n o t y e r f e u

e r o n l o s p r i m e r o s

c e l u l a r c o n s i s t e n t e

e n e n p r u e n s a e n e t p a i r d e s r i m m e i t s r í e a x t y e r d n i a f e y r e u n n c a i a g c a i s ó t n r - o d

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c a d r e

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q u r e e d t e i s e n - e n r e v n i o l s o a s s ' s e

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u n a t o r t a , a l r e d e d o r d e

e s t u á n n e a j r e r e c g e l n a t d r a a s l .

^fte tivi dad es

C o n s i g u e i m á g e n e s d e

u n a e s p o n j a m a r i n a , u n a m e d u s a , u n p u l p o , u n a e s t r

e l l a d e m a r , u n a l o m b r i z y u n s e r h u m a n o . I n d i c a e l

t i p o d e s i m e t r í a d e c a d a u n o y s i t i e n e n c e f a l i z a c

i ó n o n o .

CONOCIMIENTOS BÁSICOS^shflssbwmsb

HACE 580 A 600 M .A.

Aparición y desarrollo del celoma (celo, hueco, cavidad) El celoma es una cavidad interna que aparece en el estado embrionario y que, en los adultos, alberga órganos internos. Los animales celomados poseen una capa embrionaria adicional, el-mesodermo, que origina tejidos, como el muscular y el circulatorio. El celoma permite que estructuras como el corazón y el tubo digestivo se muevan, independientemente dentro del animal. Además, al estar el celoma lleno de líquido, en muchos casos cumple el papel de esqueleto hidrostático, que a pesar de no "ser completamente rígido, sirve para que los músculos se apoyen en él para moverse. Los celomados presentan también simetría bilateral y cefalización. Los animales con simetría bilateral presentan un arriba, un abajo, un adelante y un atrás claramente diferenciados, lo cual es útil para la disposición de órganos y tejidos; La cefalización es un tipo

de simetría bilateral más avanzado, en el cual existe una concentración del equipo sensorial en la parte anterior del animal, que es la que usualménte se enfrenta a la comida, el peligro y otros estímulos. Los primeros animales celomados eran posiblemente descendientes de los cnidarios y hasta hace poco se pensaba que surgieron tempranamente durante el cámbrico. Sin embargo, en el año 2004 se encontró en China el fósil de un organismo con simetría bilateral, estimándose su existencia en unos 40 a 55 m.a. antes del cámbrico. A pesar de su diminuto tamaño, ya tenía todas las características de los celomados, lo que indica que estos debieron aparecer antes de lo que se creía. A continuación estudiaremos cuatro de los principales grupos de invertebrados celomados: los anélidos, los í moluscos, los

artrópodos y equinodermos.

los

aguas alimentándose

dulces de la

Fuente: National Oceanic and Atmospheric istration

sangre de los animales que parasitan. Otros son marinos y viven semienterrados en la arena o en el interior de tubos que ellos mismos fabrican, al Diversidad de anélidos marinos, por M.J. Schleiden (1804-1881).

Los anélidos (anel, anillo)

Además de tener todas las características de los celomados, en los anélidos, o

igual que algunos antiguos.

lo

gusanos segmentados, es evidente la segmentación, que consiste en la repetición de unidades o estructuras en el cuerpo. Entre los anélidos actuales, las lombrices de tierra son los más conocidos, pero otras formas son diferentes, como los poliquetos. Otros, como las sanguijuelas, viven en

Anélido poliquetó.

hacían anélidos

Lombriz de tierra.

L o s m o l u s c o s ( m o l , b l a n d o ) Los moluscos son animales de cuerpo blando, generalmente protegidos por una concha. Existen tres

Nautilus, un fósil viviente.

Los artrópodos (artro, articulado; podo, pie) Es el grupo animal con mayor éxito evolutivo, con el 80% de todas las Ammonites, un cefalópodo extinto.

grupos principales: los bivalvos (bi, dos; valvo, valva), como las almejas, las ostras y la mayoría de las conchas de mar; los gasterópodos (gastero, estómago; podo, pie), como el caracol y la babosa; y los cefalópodos (cefalo, cabeza; podo, pie), como el pulpo y el calamar. Los moluscos surgieron desde el cámbrico y siguieron caminos evolutivos independientes. En la actualidad es el segundo grupo animal en número de especies: se conocen más de 100.000. Los cefalópodos antiguos tenían una concha externa, que perdieron los modernos, y fueron el grupo dominante de los océanos hasta el fin de la era de los dinosaurios, hace 65 m.a. El nautilo, un verdadero fósil viviente, existe desde el período cámbrico hasta nuestros días, casi sin cambios.

Los tres grupos de Molusco viviente.

especies animales conocidas y casi el 75% de todos los organismos fósiles y vivientes. Los artrópodos se diversificaron

rápidamente durante el cámbrico y dominaron los mares. Los trilobites abundaron durante la era paleozoica y son considerados el grupo extinto más diverso de todos los tiempos. Posteriormente, hace unos 450 m.a., los artrópodos colonizaron el medio terrestre gracias a su preadapta- ción, es decir, al hecho de que muchas de sus características resultaron útiles para vivir en tierra: tenían un exoesqueleto rígido e impermeable que les daba resistencia y protección contra la desecación, y

apéndices articulados que desempeñaban diversas funciones, tales como patas, alas, antenas sensitivas y apéndices bucales. Rápidamente se diversificaron y dominaron la tierra firme y el aire, favorecidos por la escasa competencia y la abundancia de alimento: artrópodos gigantes recorrían los bosques de helechos antes de la llegada de los vertebrados terrestres. Entre los grupos de artrópodos vale la pena detenerse en el grupo de los insectos.

Euriptérido, artrópodo marino del silúrico.

Insectos Crustáceos

35.000 especies Cangrejos, copépodos, langostas, gambas, camarones y otros.

Arácnidos 65.000

especies Arañas, escorpiones, ácaros garrapatas y otros.

V¡ £

1.000.000 de especies^^|H Moscas, escarabajos, * mariposas, chinches, TTm abejas, hormigas, Tnlobites libélulas, etc.Extinguidos Fósiles característicos del paleozoico.

Miriápodos

Merostom os

10.500 especies'Cuatro .especies Ciempiés, escolopendras' yCacerola de mar milpiés

Principales grupos de artrópodos.

■

CON OCI MIE NTO S BÁSI COS

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r t o u b o p s e o q t u r e á ñ q o u t e a m a s a ; ñ o y n s ú u m s e i r s o t e e m l e a v r a e d s o p d ir e a d t e o s ri c o e p n o

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Lo s eq ui no de rm os

péndices inaron la a compeos gigan- :es de la »s grupos ipo de los

Diversidad de insectos vivientes.

Ofiuroi deos (Ofiura s)

Equinoid eos (Erizos de mar)

Holoturoid eos (Pepinos de mar)

(e qu ino , espi na;

de rtn o, piel ) Los equ

Crinoide os (Lirios de mar)

Principales grupos de equinodermos vivientes.

Asteroide os (Estrellas de mar)

datos

Durante el carbonífero existieron especies de artrópodos con dimensiones inigualables después: la libélula Meganeura, con más de 75 cm de envergadura; el milpiés Arthropleura, de 1,8 m de largo, y escorpiones de hasta 70 cm. ino der mos , co mo los eriz os y las estr ellas de mar , son ani mal es con la piel cub iert a de espi nas y con un esq uele

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to de peq ueñ as plac as calc área s, situ ado just o deb ajo de la epider mis. A pes ar su apa rent e sim etrí a radi al, en real ida d sus estr uct uras inte rnas mu estr an sim etrí a bila tera l. Deb ido a

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MANEJO CONOCIMIENTOS" PROPIOS DE LAS CIENCIAS NATURALES

HACE 550 M.A.APROX.

Aparición de un cordón nervioso central y un esqueleto interno La característica evolutiva más importante de los cordados es la presencia de un cordón nervioso dorsal, que conecta el cerebro con los músculos laterales y otros órganos, y que está protegido y soportado por una estructura cartilaginosa llamada notocordio. En los vertebrados, el notocordio fue remplazado por una columna vertebral que sostiene un esqueleto interno; además, presentan un cráneo que protege la concentración de centros nerviosos de la cabeza. Los cordados evolucionaron desde el cámbrico, paralelamente a los invertebrados.

Los vertebrados A pesar de que los primeros registros fósiles de vertebrados aparecieron rápidamente durante la explosión del cámbrico, su diversificación no comenzó sino hasta el ordovícico, hace unos 500

m.a., y fue evidente en el devónico, o "era de los peces", hace unos 400 m.a. A partir de entonces, los vertebrados empezaron a explotar el medio acuático, y sólo cuando la competencia se hizo excesiva allí, iniciaron QPikai a

QMyllokunmi ngia

la conquista del medio terrestre, detrás de los artrópodos. Los primeros vertebrados que se diversificaron fueron los

peces agnatos.

Tal vez el primer cordado (A),

y posiblemente su primer descendiente vertebrado (B), aparecieron durante el cámbrico.

Los peces agnatos Aranda spis

Hemicycla spis

Peces agnatos del ordovícico.

(a, sin; guatos, mandíbula) Los primeros peces eran relativamente similares a los peces actuales, pero carecían de mandíbulas. Los agnatos más antiguos eran peces acorazados que posiblemente se alimentaban de sedimentos del fondo. Descendientes directos de ellos son las actuales lampreas y mixinos, los cuales son carroñeros o parásitos hematófagos de otros peces. Sin embargo, su vida parasítica ha implicado una morfología particular, bastante diferente en muchos aspectos a la de sus antepasados agnatos. Lamprea.

ENTORNO VIVO

Fotografía de

Sea Grant

Michigan

CONOCIMIENTOS BÁSICOS^

HACE 408 M.A. APROX.

La ap ari ció n de ia m an dí bu la Los condrictios: cartilaginosos

peces

(condr, cartílago; ictio, pez)

Peces agnatos

Peces con mandíbula

rri meros f ^ arcos r Arco branquiales mandibular Esquema de la evolución de la mandíbula.

Otro grupo importante de peces con mandíbula, los condrictios, tenía el esqueleto de

cartílago; sus representantes modernos más característicos son los tiburones y las rayas. Los tiburones aparecieron casi simultáneamente con los placodermos, pero, al contrario de estos, aún sobreviven luego de 400 m.a. Los tiburones ancestrales eran similares a los actuales y asumieron el papel de depredadores dejado por los placodermos, gracias a la presencia de dientes verdaderos en varias filas. El reino de los tiburones floreció en el carbonífero y duró hasta el final del pérmico, hace 248 m.a., cuando se diversificaron los peces óseos.

Helicoprion

Tiburones deformas extrañas existían durante su apogeo en el carbonífero y el pérmico.

Los placodermos: primeros peces con mandíbula

{placo, placa; derm, piel) Los placodermos son los primeros peces con mandíbula en aparecer en el registro fósil del silúrico Algún grupo de peces agnatos modificó los primeros huesos de las branquias para formar una mandíbula que les permitía depredar activamente, otras presas. Este grupo dio lugar a, al menos, tres grupos de peces que llegaron a coexistir: los placodermos, los condrictios y los osteictios.

temprano. Durante el devónico, entre 417 y 354 m.a. atrás, se diversificaron en los mares y las aguas dulces, pero se extinguieron rápida y misteriosamente al final de ese período. Teman armaduras óseas en la cabeza y en el cuello y carecían de dientes. En lugar de ellos presentaban estructuras óseas cortantes que les servían para depredar a sus presas.

Dunkleosteus Temible placodermo del devónico, de seis metros de largo.

Los osteictios: peces óseos (osteo, hueso; ictio, pez) Los osteictios tienen un esqueleto óseo que es más rígido y resistente que el cartilaginoso. Los más antiguos presentaban cuatro aletas carnosas y un pulmón ancestral que les permitía respirar fuera del agua. Este grupo de peces desarrolló patas y dio origen a los primeros tetrápodos (tetra, cuatro; podos, pies) que conquistaron el mundo terrestre y, luego, a los anfibios. Sus únicos sobrevivientes directos son los peces pulmonados de Suramérica, África, Australia y el celacanto marino. Algunos

condrictios vivientes.

PROPIOS DE LAS CIENCIAS NATURALES

Los peces óseos modernos De los peces con aletas carnosas se derivaron los peces modernos, que presentan aletas con radios e incluyen a casi todos los peces de agua dulce y marina que conocemos. El éxito conseguido por los peces óseos se debe a las siguientes características: esqueleto óseo, que es más rígido y resistente que el de cartílago; piel recubierta de escamas hidrodinámicas que no- ofrecen resistencia al agua; presencia de opérculos para respirar sin necesidad de estar permanentemente en movimiento; boca en el extremo delantero de la cabeza; vejiga natatoria que puede llenarse de gas para ascender, sin necesidad de esfuerzo muscular. MANEJO CONOCIMIENTOS

HACE -368 M.A.

El paso de la vida acuática a la vida terrestre

A medida que los mares y ríos se fueron poblando, la competencia obligó a los vertebrados a colonizar el medio terrestre. Los tetrápodos ancestrales posiblemente vivían en charcas y cazaban insectos en {Ierra; cuando las sequías prolongadas les obligaban a buscar nuevas charcas, se desplazaban gracias a su respiración pulmonar y a sus extremidades con músculos. Los primeros tetrápodos en independizarse del agua fueron los anfibios.

Los anfibios

(anfi, doble; bio, vida)

Evolución hacia la vida terrestre.

Los anfibios colonizaron el mundo terrestre, y se diversificaron durante el carbonífero, hace 354 m.a., cuando el clima era cálido y húmedo y dominaban los helechos y licopodios. Se desplazaban tranquilamente en tierra gracias a sus cuatro patas y a su respiración pulmonar, pero aún estaban estrechamente ligados al agua: sus huevos Ophidéipeton Algunas formas de anfibios extintos.

debían mantenerse húmedos y sus larvas eran acuáticas y con branquias, y sus pulmones eran simples y poco eficientes, por lo cual

Ery ops

debían 'mantener la piel húmeda para poder hacer respiración cutánea. A finales del carbonífero, el clima se comenzó a secar y los pantanos se drenaron. Los anfibios sufrieron una disminución de su hábitat

| El brachií i Actualme i acerca de

vital, y fueron progresivamente desplazados por animales que tenían mayor independencia del agua: los reptiles. Entre los sobreviviéntes actuales de los anfibios están las salamandras, las cecilias, las ranas y los sapos.

CONOCIMIENTOS BÁSICOS W5WBMWWSM

HACE 340 M.A. APROX.

LaLos reptiles conquist a definiti

Ankybsaurus,

Los Stegosaurus y afines reptiles i del tenían una medi serie de o característi terre cas que les stre permitiero • piel n una casi escamosa e total impermeab independe le que ncia del evita la agua para pérdida de su agua; reproducci • fecundación ón y interna; superviven • juveniles cia. Sus completam principales ente innoterrestres y vaciones con todas evolutivas las fueron: característi • huevos cas de los con adultos; amnios, • mayor una desarrollo envoltura pulmonar, que. con protege al alvéolos embrión de que increla mentan la desecación superficie en tierra interna firme, y para con cásintercambi cara o de gases porosa que entre la permite el sangre y el intercambi aire. o de gases;

Dientes y cola «ósea relucidos.

Armadura

"ico y cuernos 7yronosouí5Js\afínes

) Deinonichus, velparraptor y afínes

Mamífec/s .Pelvis modificada, dientes] t de herbívoros ^k

Los primeros reptiles con todas sus características aparecieron durante la era de los anfibios, hace unos 340 m.a. Rápidamente se diversificaron y dieron lugar a los grupos prinTriceratops y afires cipales. Dominaron el planeta por más de 200 m.a. desde el pérmico. Durante la era mesozoica, que duró unos 180 millones de años, los dinosaurios conquistaron todos los hábitats posibles del planeta. Algunos grupos de reptiles Archaeopteríx y afínes sobrevivientes incluyen tortugas, lagartos y cocodrilos. Cuando aparentemente no había impidimento para que los grandes reptiles siguieran dominando la Tierra, se extinguieron súbitamente y fueron remplazados por sus directos descendientes y primos lejanosüas aves y los mamíferos, respectivamente.

¿ffiftividades e, y se

U m.a.,

Resumen de la evolución de caracteres de los amniotas.

iban los llamenrespiraamente ^ húmek y sus [ lo cual leer resclima se losanfivital, y himales penden». Entre pales de alamannasylos

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El brachiosaurio, uno de los dinosaurios más grandes, podía alcanzar 16,40 m de altura y 28 m de largo. Actualmente, sólo animales marinos como la ballena azul, pueden alcanzar o superar esas dimensiones. Investiga acerca de qué características anatómicas permitían a los dinosaurios sostener su gran peso en tierra.

Glándul;

lanas

r Codos y rodillas ha9f bdentro, pelo y endoteál

-220 m.a.^^B Reptiles, nfclfiferoidj

Cubierta amniótica -340 m.a.

Tortugas

HACE 220 Y 150 M.A. APROX.

El co nt ro l de la te m pe ra tu ra co rp or al

Los peces, los anfibios y los reptiles actuales son animales ectotermos (ecto, externo; termo, temperatura). Esto quiere decir que la temperatura interna del animal fluctúa con las variaciones del ambiente, ya que carece de mecanismos para aislar su temperatura corporal. En el frío de la noche deben permanecer inactivos y esperar que salga el sol para calentarse, ya que subir el metabolismo en la noche implica una enorme pérdida de calor y energía. Los mamíferos y las aves son endotermos (endo, interno; termo, temperatura), ya que desarrollaron formas de mantener la temperatura corporal constante, independiente de la temperatura ambiental. Esto lo consiguen gracias a tejidos de aislamiento, como capas de pelos, grasa o plumas y una serie de mecanismos fisiológicos.

Las aves Las son

aves

descendient es de una rama de dinosaurios depredadore

s que corrían en dos patas, llamados terópodos, tales como el velocirrapto r y el deinonicus, los cuales• aparecieron durante el tríásico, hace unos 220 m.a. Quizás la• gran actividad de estos depredadore s los llevó a desarrollar • la endotermia con ayuda de plumas.• El primer dinosaurio con plumas que se conoce data de hace unos 150• m.a., y los primeros dinosaurios con alas, como archaeopter yx (archaeo, antiguo; ptero, ala), de hace 140• m.a., aún conservan muchas característic as de sus ancestros, como cola• con vértebras, ganas en las alas y dientes: A partir de

aquí, las aves evolucionar on hacia el desarrollo del vuelo, siendo sus principales característic as: plumas que recubren su cuerpo, útiles para la endotermia; plumas de las alas y cola especializa das para el vuelo; extremidade s delanteras transforma das en alas; sistema muscular muy desarrollad o para despegar y aletear; esqueleto modificado para ser a la vez liviano y resistente, con quilla que soporta los músculos del aleteo; sacos aéreos para ayudar a la respiración y reducir la densidad del cuerpo; incubación de los huevos y cuidado parental de las crías;

• pico córneo

•

muy fuerte y sin dientes; corazón con cavidades diferenciad as que aislan la

sangre oxigenada de la no oxigenada, para optimizar la circulación .

Sinosauropteryx

Imagen: Pavel Ríha

Aves modernas.

Dinosaurios emplumados.

Los mamífer os (mami,

hace unos 285 m.a. ^os precursores Archaeopteríx

mama;

fero,

llevar) La rama de reptiles que dio origen a los mamíferos, llamados

sinápsidos o reptiles mamiferoid es, se separó" rápidament e durante el carbonífero,

más cercanos datan del triásico, llamados eucinodonte s (eu, verdadero; cyno, perro; donte,

diente); hace unos 220 m.a. desarrollaro n un diseño

anatómico con los codos y las rodillas cercanas a la línea media del cuerpo, como las patas de un perro. Esto les permitía a los eucinodont es depredadores correr velozmente tras sus presas, lo que tal vez favoreció la aparición de la endotermia. Algunas ventajas de la endotermia son: CON OCIM IENT OS BÁSI COS

wsh bg

•

•

La actividad no está limitada a una época del año o unas horas del día. Dado que el metabolism o siempre es alto, se pueden mantener

esfuerzos físicos constantes, como correr o volar. Se pueden ocupar hábitats donde reinan permanentemente las bajas temperatura s. Los primeros mamíferos aparecieron posiblement e hace 195 m.a., pero permanecier on relegados por el dominio de los dinosaurios. Durante ese tiempo fueron desarrolland o sus característic as propias, como glándulas mamarias, viviparismo y desarrollo cerebral, que, al desaparecer los grandes reptiles, les permitieron colonizar toda la Tierra.

resis- íeteo;

mizar

HACE 125 M.A. APROX.

Los primeros mamjferos ya presentaban lactancia, pero eran ovíparos, es decir, ponían huevos, como los actuales monotrema. Los primeros mamíferos Edaphosaurus, vivíparos ponente lejano de los mamíferos tenían probablemente períodos cortos de gestación y la cría terminaba su desarrollo después delAlgunos sinápsidos del pérmico. nacimiento, como ocurre con los marsupiales actuales. La última adquisición evolutiva de los mamíferos hace unos 125 m.a. fue la placenta, que es una membrana con capilares sanguíneos que permite el intercambio de alimento, gases y desechos, entre la madre y el feto. Durante la gestación, la cría se halla protegida dentro de la madre. A continuación veremos los tres grandes grupos de mamíferos vivientes: los monotremas, los marsupiales y los pl

atentados.

Morganucodon, un mamífero ancestral ovíparo de 125 m.a.

Cynognathus, parientes más cercanos

Los marsupiales

(marsupi, bolsa) Los marsupiales descienden de los primeros mamíferos vivíparos. Varios meses después de nacer, las crias completan su desarrollo en la bolsa-iínarsupial, que es un repliegue de la piel del vientre de las hembras. En la actualidad, se cree que los marsupiales y placentados surgieron y evolucionaron paralelamente hacia final de la era de los dinosaurios. Sin embargo, en casi todo el mundo, los placentados fueron más exitosos y desplazaron a los marsupiales, con excepción de los lugares donde quedaron aislados. En Australia y Suramérica se diversificaron de manera sorprendente. Los marsupiales suramericanos no fueron tan afortunados como los australianos, y la mayoría se extinguió tras la llegada de los placentados norteamericanos a través del istmo de Panamá. Actualmente, los marsupiales están representados por las formas australianas, como los canguros y los koalas, además de las zarigüeyas americanas.

Los monotremas (mono, único; trema, orificio) Es un grupo casi extinto, representado sólo por el ornitorrinco y los equidnas de Australia y Nueva Guinea. Además de ser ovíparos, los ornitorrincos presentan otros caracteres ancestrales, como glándulas mamarias sin pezones y la presencia de un solo orificio para los órganos reproductivos y excretores, llamado cloa-

Hasta hace poco se creía qué, durante ta era de los dinosaurios, los mamíferos habían sido todos relegados a ser pequeños e insectívoros. Recientemente se descubrieron fósiles que indican que existían algunos más osados: Castorocauda era un mamífero ancestral de hace 164 m.a. adaptado a la vida en el agua, que, posiblemente, nadaba para cazar peces, y Repenomamus, de hace unos 130 m.a., medía un metro y se cree que consumía crías de dinosaurios pequeños.

Ornitorrin co.

Los placentados

• • • •

Además de las aves, el grupo que sacó mayor provecho de la desaparición de los dinosaurios fue el de los placentados, los cuales ocuparon rápidamente todos los nichos ecológicos dejados por los grandes reptiles. Hoy en día están representados por formas tan diversas como jaguares, delfines, murciélagos y armadillos. Pero muchas especies también se han extinguido: la última era de hielo, entre 70.000 y 10.000 años atrás, vio el surgimiento de grandes placentados, como mamuts, mastodontes, tigres dientes de sable y perezosos gigantes, que desaparecieron al final de la glaciación. Las características principales de los placentados son: encéfalo complejo, con órganos de los sentidos muy desarrollados; dentición adaptada a los hábitos carnívoro, herbívoro, insectívoro, etcétera; circulación doble y completa, como en las aves; aparato respiratorio con diafragma, un músculo que facilita los

ENTORNO VIVO CONOCIMIENTOS BASICOS movimientos respiratorios y mejora la respiración; • extremidades con múltiples adaptaciones a la locomoción: nata-Algunos placentados extintos en la última glaciación. ción (ballenas y delfines), vuelo (murciélagos), excavación (topos), Ma galope (caballo), etc. mut

Roedores:

tigres, •I fl lobos, osos, nutrias, * mapaches... ¿r Adaptados a la depredación: dentadura con caninos (colmillos) poderosos y muelas con dientes cortantes. En sus extremidades tienen garras. Carnívoros:

Quirópteros:

murciélagos Y " ' ' Adaptados al vuelo. * Su deficiente visión queda compensada por un excepcional sentido del oído que funciona como un sonar. Primates :

mono

Tigre dientes de sable

Proboscid eos:

^

ratones, hámsters, ^ N —' puercoespines, castores, ardillas... De tamaño pequeño. Su dentadura, especialmente sus largos incisivos, está adaptada a roer materiales duros, como los frutos secos.

s, goril as, chim panc és, hum anos ... De alim enta ción omní vora y dent

elefant es. Su nombre se debe a su ' probóscide o trompa, desarrollada por la unión de la nariz y el labio superior. Su dentadura es típica de herbívoros.

adura polivale nte. Se caracte rizan por sus manos y pies con dedos y ojos en posició n frontal.

Artiodáctilos: ■ ■' \

ovejas, cabras, 11 J l camellos, cerdos, " ^ * vacas, ciervos, jirafas... Tienen pezuñas. Muchos de ellos muestran cornamentas, que en algunas especies se caen y crecen cada año. Dentadura de herbívoros.

delfines, T^ ballenas, oreas, narvales... ^^ Adaptados a la natación y la vida acuática. Tienen forma hidrodinámica, dos aletas pectorales, una aleta dorsal y cola con una aleta única. Cetáceos:

Perisodáctilos: + • *

caballos, rinocerontes, tapires, zebras... Son los herbívoros con cascos. En su evolución han perdido todos los

Principales grupos vivientes de placentados.

dedos de sus extremidades, salvo uno. Dentadura típica de herbívoros.

leones marinos, focas, morsas. Son carnívoros adaptados a la natación. No tienen aleta dorsal y sus dos aletas posteriores, desarrolladas a partir de las patas, son independientes. Pinnipedos: