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Evolución Adaptativa en el Salmón Ártico: Estrategias de Alimentación

Explora cómo los salmones del Ártico adaptan sus estrategias de alimentación en respuesta a factores ambientales.

― 8 minilectura


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La biodiversidad se refiere a la variedad de vida que se encuentra en un lugar, incluyendo diferentes especies de plantas, animales y microorganismos. Es crucial para la salud de nuestro planeta. La selección natural es un proceso donde los organismos que están mejor adaptados a su entorno sobreviven y se reproducen. Con el tiempo, esto lleva a un cambio en las características de una población.

En el caso de los animales, muchos rasgos están relacionados con su capacidad para sobrevivir y reproducirse. Por ejemplo, qué tan bien un pez puede atrapar su comida influye en su supervivencia. Las variaciones en estas habilidades pueden llevar a la creación de nuevas especies.

Evolución Adaptativa en Peces

En los peces, se observa evolución adaptativa en cómo se alimentan y cazan. Diferentes especies han evolucionado varios métodos para atrapar comida, lo que puede llevar a la aparición de nuevas especies. Esto es especialmente cierto para los vertebrados, un grupo de animales que incluye peces, anfibios, reptiles, aves y mamíferos.

Las características físicas que ayudan a los peces a atrapar su comida pueden cambiar rápidamente en ciertos grupos, llevando a diferentes roles ecológicos. Por ejemplo, algunos peces se especializan mucho en captar tipos específicos de presa, lo que puede afectar su evolución futura.

El Impacto del Entorno y los Genes en el Desarrollo

El desarrollo de estructuras de alimentación en peces está influenciado tanto por genes como por factores ambientales. Durante su crecimiento, los peces pueden cambiar su apariencia según los recursos disponibles en su entorno. Esta adaptabilidad puede llevar a diferencias significativas en la etapa adulta de los peces.

Por ejemplo, algunos peces pueden cambiar sus hábitos alimenticios según la comida disponible. Esto significa que su Morfología, o forma física, también puede cambiar, llevando a variaciones dentro de la misma especie.

Anatomía Compleja del Cráneo y Ecología Alimentaria

Los peces tienen una estructura craneal compleja que se relaciona estrechamente con sus diferentes estrategias de alimentación. Las variaciones en la anatomía del cráneo pueden estar relacionadas con las diversas formas en que los peces cazan y consumen su presa. Esto significa que las especies con métodos de alimentación altamente especializados a menudo muestran cambios rápidos en sus características físicas.

Diferentes unidades funcionales en el cráneo de los peces, como mandíbulas y dientes, evolucionan para ayudar a los peces a prosperar en sus entornos particulares. Como resultado, la forma en que los peces están construidos puede influir enormemente en sus roles ecológicos y en cómo encajan en sus hábitats.

Polimorfismo Simpátrico en Peces

El polimorfismo simpátrico ocurre cuando diferentes formas o morfos de la misma especie viven en la misma área. Este fenómeno se ha observado en muchas especies de peces de agua dulce. A menudo surge cuando hay nichos abiertos, o roles disponibles en el ecosistema, y puede llevar a variaciones en la forma del cuerpo, comportamiento y uso del hábitat.

Por ejemplo, si un cuerpo de agua tiene muchos tipos diferentes de entornos, los peces pueden adaptarse a cada uno de manera distinta, llevando a morfos distintos de la misma especie. Esto puede ayudar a reducir la competencia entre ellos y permite que cada morfo se especialice en diferentes estrategias de alimentación.

Divergencia Morfológica en el Salmón Ártico

El salmón ártico, una especie de pez que se encuentra en aguas frías, muestra mucha variación en sus rasgos físicos. En ciertos lagos, como el lago Þingvallavatn en Islandia, los investigadores han observado que el salmón ártico puede exhibir diferentes formas o morfos, cada uno adaptado a diversas maneras de vivir.

En este lago, se han identificado cuatro morfos distintos de salmón ártico: dos que se alimentan del fondo del lago y dos que se alimentan en la columna de agua. Cada uno de estos morfos tiene diferentes tamaños corporales, hábitos alimenticios y características físicas, ilustrando cómo especies estrechamente relacionadas pueden evolucionar de manera diferente según su entorno.

Muestreo y Recolección de Datos

Para estudiar estos morfos, los investigadores recolectaron muestras de salmón ártico adulto del lago Þingvallavatn. Se utilizaron diferentes métodos para atrapar a los peces, asegurando que se incluyera una variedad de tamaños y tipos en el estudio.

Cada pez fue medido y examinado por varias características. Esto incluyó observar su tamaño, forma corporal y estructuras internas relacionadas con la alimentación. El objetivo era entender las diferencias en morfología y cómo están relacionadas con las estrategias de alimentación y roles ecológicos.

Análisis Estadísticos de Rasgos Morfológicos

Los investigadores utilizaron métodos estadísticos para analizar los datos recolectados de los peces. Esto les ayudó a entender cómo difieren los rasgos entre los morfos, cómo el tamaño influye en la forma y si diferentes huesos en el cráneo estaban relacionados.

Los aspectos clave examinados incluían el tamaño de huesos específicos de la mandíbula y cómo cambiaron entre los diferentes morfos. Entender estas diferencias proporciona información sobre cómo estos peces evolucionaron en respuesta a sus hábitos alimenticios y entornos.

Diferencias de Tamaño y Forma entre Morfos

El estudio encontró diferencias de tamaño significativas entre los morfos de salmón ártico. Los morfos que se alimentan del fondo eran generalmente más grandes que los que se alimentan en la columna de agua. Esta diferencia de tamaño es importante porque puede influir en el tipo de presa que los peces pueden atrapar con éxito.

Además, la forma del pez variaba entre los morfos, con adaptaciones distintas para sus estrategias de alimentación. Por ejemplo, los que se alimentan del fondo tenían una configuración diferente de sus mandíbulas en comparación con aquellos que comen principalmente en el agua, enfatizando cuán vinculada está su morfología a sus roles ecológicos.

Variación de Forma en la Morfología de la Mandíbula

Uno de los enfoques principales de la investigación fue la forma de los huesos en la mandíbula del salmón ártico. El estudio encontró que las formas de los huesos variaban significativamente entre los diferentes morfos. Esto sugiere que sus adaptaciones para alimentarse afectan directamente la morfología de estos huesos.

En particular, dos huesos-el dentario y el articular-angular-mostraron diferencias importantes de forma entre los morfos de fondo y de columna de agua. Esto se alinea con la idea de que la forma de la mandíbula es crucial para cómo los peces atrapan y procesan su comida.

Entendiendo la Morfología Funcional

Las diferencias en la forma y tamaño de los huesos de la mandíbula no son solo una cuestión de apariencia; juegan un papel esencial en cómo los peces se alimentan. Las adaptaciones morfológicas en la mandíbula pueden optimizar el rendimiento alimenticio, lo cual es vital para la supervivencia en entornos competitivos.

Diferentes formas de mandíbula pueden permitir a los peces emplear estrategias variadas cuando atacan o consumen presas. Una mejor comprensión de estas adaptaciones puede revelar más sobre cómo las especies de peces interactúan con sus entornos.

Efectos del Entorno y la Genética en la Forma de los Huesos

Las diferencias observadas en la forma de los huesos de la mandíbula pueden surgir de una mezcla de influencias genéticas y ambientales. Los peces que viven en hábitats diferentes y comen alimentos distintos pueden desarrollar rasgos físicos distintos basados en sus experiencias.

La investigación sugiere que genes específicos podrían llevar a diferencias en cómo estos peces crecen y desarrollan sus estructuras de alimentación. Esto resalta la complejidad de los procesos evolutivos que dan forma a la biodiversidad.

Direcciones Futuras de Investigación

Aún hay mucho por aprender sobre la evolución de las formas de los huesos y las estrategias alimenticias en el salmón ártico. Estudios futuros podrían analizar cómo estos morfos se desarrollan a lo largo de sus vidas y cómo la genética y los factores ambientales trabajan juntos en la formación de sus rasgos.

Comparar salmón ártico de diferentes lagos podría proporcionar más información sobre cómo especies similares evolucionan bajo diversas presiones ecológicas. Además, examinar los roles de los tejidos blandos, como músculos y tejidos conectivos, podría mejorar la comprensión de la mecánica completa de cómo estos peces atrapan comida.

Conclusión

La biodiversidad es un aspecto dinámico de la vida en la Tierra, y entender cómo las especies se adaptan a sus entornos nos ayuda a apreciar el mundo natural. El estudio del salmón ártico en el lago Þingvallavatn proporciona un claro ejemplo de cómo especies relacionadas pueden evolucionar de manera diferente en respuesta a presiones ecológicas.

Al centrarse en las variaciones anatómicas relacionadas con la alimentación, los investigadores pueden obtener valiosos conocimientos sobre los procesos evolutivos, comportamientos adaptativos y las complejidades de la selección natural. Tal conocimiento es esencial para los esfuerzos de conservación y para mantener la salud de los ecosistemas acuáticos.

Fuente original

Título: Diversity in the internal functional feeding elements of sympatric morphs of Arctic charr (Salvelinus alpinus)

Resumen: The diversity of functional feeding anatomy is particularly impressive in fishes and correlates with various interspecific ecological specializations. Intraspecific polymorphism can manifest in divergent feeding morphology and ecology, often along a benthic-pelagic axis. Arctic charr (Salvelinus alpinus) is a freshwater salmonid known for morphological variation and sympatric polymorphism and in Lake Thingvallavatn, Iceland, four morphs of charr coexist that differ in preferred prey, behaviour, habitat use, and external feeding morphology. We studied variation in six upper and lower jaw bones in adults of these four morphs using geometric morphometrics and univariate statistics. We tested for allometric differences in bone size and shape among morphs, morph effects on bone size and shape, and divergence along the benthic-pelagic axis. We also examined the degree of integration between bone pairs. We found differences in bone size between pelagic and benthic morphs for two bones (dentary and premaxilla). There was clear bone shape divergence along a benthic-pelagic axis in four bones (dentary, articular-angular, premaxilla and maxilla), as well as allometric shape differences between morphs in the dentary. Notably for the dentary, morph explained more shape variation than bone size. Comparatively, benthic morphs possess a compact and taller dentary, with shorter dentary palate, consistent with visible (but less prominent) differences in external morphology. As these morphs emerged in the last 10,000 years, these results indicate rapid functional evolution of specific feeding structures in arctic charr. This sets the stage for studies of the genetics and development of rapid and parallel craniofacial evolution.

Autores: Sarah Elizabeth Steele, G. O. Jonsdottir, L.-M. von Elm, F. Ingimarsson, S. Tersigni, S. S. Snorrason, A. Palsson

Última actualización: 2024-04-17 00:00:00

Idioma: English

Fuente URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.02.17.528955

Fuente PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.02.17.528955.full.pdf

Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/

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