Autor: techieguys

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Las aves son reptiles. Las aves, lagartos, cocodrilos y otros reptiles han evolucionado a partir de un único ancestro común. En otras palabras, todos los reptiles están más estrechamente relacionados entre sí en el árbol evolutivo que con cualquier otro animal. Tenemos evidencia fósil de que las aves evolucionaron a partir de los dinosaurios.

Cuando pensamos en «reptiles», a menudo nos imaginamos un animal con escamas, muy probablemente un lagarto o un cocodrilo, arrastrándose por un pantano o humedal. Imaginamos un cuerpo alargado, escamas brillantes y una lengua olfateadora. No son animales que normalmente asociamos con una conducta amable o amistosa. Después de todo, ¿a quién le gustaría acariciar una serpiente de cascabel?

Plumas ligeras y brillantes, un dulce chirrido y un majestuoso penacho (la imagen esencial de un pájaro) no acompañan nuestra imaginación de un reptil. Los pájaros evocan flores, vuelos y grandes bandadas adornando un cielo azul y despejado. No necesariamente encontramos similitudes entre reptiles y aves, ya que no vemos serpientes ni caimanes volando, ni detectamos cuervos y flamencos con cuerpos escamosos.

Pero según nuestra mejor evidencia científica, ¡las aves están relacionadas con los reptiles!

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Clasificación taxonómica de reptiles y aves.

Si las aves son reptiles o no es un problema de clasificación. ¿Ponemos a los pájaros en el mismo cubo que a los reptiles, o pertenecen a un cubo nuevo?

Carolus Linnaeus concluyó que las aves y los reptiles pertenecen a categorías diferentes.

El enfoque de Linneo para la clasificación se basaba exclusivamente en las características físicas distintivas de un animal o una planta. A estas las llamamos características fenotípicas: cualquier cosa que se pueda observar en la apariencia de una criatura es un rasgo o fenotipo expresado.

Básicamente, según Linneo, los pájaros y los lagartos se ven y se comportan de manera demasiado diferente para estar relacionados.

Más allá de la apariencia, las aves y los reptiles no comparten características fisiológicas similares. Los reptiles son de sangre fría o ectotérmicos, mientras que las aves son de sangre caliente o endotérmicas. Ectotermia significa que el animal cambia su temperatura corporal interna utilizando el calor del medio ambiente. Por el contrario, los animales endotérmicos mantienen una temperatura corporal interna constante generando calor a través de procesos corporales. Dicho esto, algunos reptiles sí muestran endotermia en situaciones específicas. Por ejemplo, las pitones hembras tiemblan para generar calor para incubar sus huevos.

También hay algunos puntos de intersección. Ambos grupos son ovíparos, lo que significa que ponen huevos (aunque bastantes serpientes dan a luz crías vivas).

Claramente, clasificar aves y reptiles basándose en rasgos físicos o fisiológicos es complicado.

Rastreando el árbol 'genealógico'

Aquí es donde trazamos líneas de similitud, no horizontalmente sino verticalmente, rastreando los antepasados ​​de dos grupos de organismos. De esta forma, podemos ver cómo pudieron haberse originado a partir de un ancestro común.

Hubo un ancestro común entre los humanos modernos y los chimpancés, y luego nos diversificamos en nuestras formas actuales. Cuando preguntamos: «¿Son las aves realmente reptiles?» debemos profundizar en cuándo y cómo aparecieron los reptiles y las aves en sus formas separadas actuales.

Sabemos que los dinosaurios y los cocodrilos son los ancestros antiguos de los lagartos y que las aves modernas los siguieron. Entonces surge la pregunta: “¿Existieron animales parecidos a pájaros mientras los dinosaurios aún estaban vivos?”

¡Sí, lo hicieron!

El origen de los genes de las aves, que incluyen patas delanteras anchas y plumas, parece haber estado presente desde la época de los primeros dinosaurios, específicamente los arcosaurios. El grupo de los arcosaurios incluye dinosaurios, lagartos, tortugas y los antepasados ​​de las aves.

Los registros fósiles de muchas décadas han revelado la ascendencia de los reptiles actuales hasta los primeros cocodrilos que habitaron la Tierra hace unos 350 millones de años, y los dinosaurios, que comenzaron a vagar por la Tierra 100 millones de años después.

El siguiente diagrama muestra el ancestro común de todos los reptiles. Observe en la parte superior que todos los lagartos comparten un ancestro común. Observe que se incluyen las aves, que evolucionaron a partir del primer reptil.

Desde los primeros reptiles terrestres, los animales han ido evolucionando lentamente hasta convertirse en las aves modernas. La parte inferior izquierda representa los reptiles más antiguos, mientras que la parte superior derecha representa las aves modernas. Observe cómo el desarrollo de características como las posturas bípedas y las alas ha dado lugar a una nueva clase de animales. Estas características se han acumulado para producir aspectos que asociamos con las aves. Localice los grupos destacados Archosauria (reptiles «correctos»), Theropoda (los ancestros de las aves) y Avialae (aves actuales). El Archaeopteryx está marcado para su fácil localización; se encuentra entre Theropoda y Avialae, lo que lo indica claramente como un vínculo de conexión entre los dos grupos. (Créditos: https://www.cell.com/cms/attachment/daa5e3a1-2902-44f7-a541-e6c4e4c083bc/gr1.jpg)

Avanzamos unos cuantos millones de años más, cuando emerge un subgrupo bajo los arcosaurios, llamado terópodos. Estos se convertirían en los verdaderos antepasados ​​de las aves actuales. Estos dinosaurios fueron algunos de los primeros en desarrollar alas y plumas. Un ejemplo clásico de terópodo alado es el Archaeopteryx.

Los primeros ancestros de las aves actuales: en orden de descubrimiento: Archaeopteryx, Xiaotingia zhengi y Epidexipteryx (en el sentido de las agujas del reloj).

Cuando se descubrió el primer fósil de Archaeopteryx en 1860, se puso en marcha una avalancha de teorías que encabezaron la confirmación de que las aves son dinosaurios evolucionados. Posteriormente, el siguiente descubrimiento del fósil de Xiaotingia zhengi en 2011 en China lo estableció como un pariente de las aves anterior al Archaeopteryx. Ahora se cree que el descubrimiento más reciente del ave más antigua es Epidexipteryx. Los científicos publicaron una investigación sobre este dinosaurio del tamaño de una paloma que lucía plumas brillantes en forma de cintas, que no estaban destinadas a volar, sino quizás a mantener el equilibrio sobre las ramas de los árboles.

Ahora surge la pregunta: ¿por qué un grupo de reptiles terrestres prósperos debería volar a los cielos? La respuesta está en algunas teorías y evidencias diferentes.

Despegar

La primera es la hipótesis que sugiere que estos reptiles habrían desarrollado o evolucionado extremidades anteriores más largas y emplumadas para ayudarles a ascender y descender acantilados y montañas con facilidad. Es posible que la evolución de las plumas haya comenzado a ayudarlas a sobrevivir en paisajes para fines distintos del vuelo, como un movimiento más eficiente. El uso de la aerodinámica para ayudar a navegar por topografías desafiantes parecía un obvio paso adelante.

La segunda razón tiene más que ver con la vanidad que con la ventaja locomotora. Las plumas, especialmente las largas y coloridas, aseguraban la posibilidad de encontrar una mejor pareja para la reproducción que una sin apéndices ornamentales.

Una de las primeras especies de aves en evolucionar: el Archaeopteryx

El último indicio que respalda la afirmación de que las aves evolucionaron a partir de los dinosaurios es la alta tasa de metabolismo y el rápido crecimiento de estos últimos. La razón por la que esto se destaca como una anomalía es que los reptiles de sangre fría tradicionalmente tienen tasas de metabolismo y crecimiento más lentas, en comparación con las aves y los mamíferos de sangre caliente. Los científicos han sugerido que tal funcionamiento del cuerpo sólo podría significar una cosa: los dinosaurios estaban desarrollando lentamente la capacidad de mantener su temperatura corporal para algunas tareas, pero también podían cambiar de modo y adaptarse a su entorno. Este es un fenómeno llamado endotermia facultativa.

Entonces, para responder a la pregunta planteada al principio del artículo: Sí, las aves son reptiles, pero de un linaje diferente, uno que cambió tanto a lo largo del camino que ahora se ubican en clases filogenéticas diferentes.

Referencias (haga clic para ampliar)

1. 5.1: Clasificación de Linneo.
2. Taxonomía: sistema linneo, clasificación, denominación.
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4. Xu, X., Zhou, Z., Dudley, R., Mackem, S., Chuong, C.-M., Erickson, GM y Varricchio, DJ (12 de diciembre de 2014). Un enfoque integrador para comprender los orígenes de las aves. Ciencia. Asociación Estadounidense para el Avance de la Ciencia (AAAS).
5. Forster, CA, Sampson, SD, Chiappe, LM y Krause, DW (20 de marzo de 1998). La ascendencia terópoda de las aves: nueva evidencia del Cretácico Superior de Madagascar. Ciencia. Asociación Estadounidense para el Avance de la Ciencia (AAAS).
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7. Brusatte, SL (8 de enero de 2024). Selección sexual y evolución del vuelo de los dinosaurios. Actas de la Academia Nacional de Ciencias. Actas de la Academia Nacional de Ciencias.
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Las plantas siguen el ciclo día y noche, al igual que los humanos, y la iluminación artificial altera los ritmos circadianos de las plantas. Esto es fundamental, ya que muchas funciones de las plantas dependen de un ritmo circadiano que funcione normalmente, como el tiempo de floración, la polinización, la reparación del ADN y la fotosíntesis.

La mayoría de las actividades humanas requieren luz. En nuestras ciudades urbanizadas y semiurbanizadas, iluminamos artificialmente nuestras calles para protegernos de elementos antisociales y mantenemos iluminados los centros comerciales y los paseos marítimos para que podamos divertirnos por las noches. Instalamos luces en edificios de oficinas, monumentos, parques, carteles publicitarios, escaparates y proyectores en instalaciones deportivas y otras zonas, tanto si las utilizamos como si no hay presencia humana en ellas. Todo esto es genial… al menos para ti y para mí.

Sin embargo, compartimos nuestras ciudades con más vida que solo humanos. En realidad, una población significativa de vida es algo que a menudo no vemos: ¡las plantas!

Al igual que los animales, las plantas han evolucionado durante miles de millones de años para responder a los ciclos diurnos y nocturnos del sol. Cuando las luces artificiales interrumpen los períodos naturales de luz y oscuridad, llamados ciclos de fotoperíodo, afectan los procesos biológicos en las plantas y el ecosistema circundante al alterar los ritmos circadianos, el fototropismo y los movimientos de los polinizadores.

Los árboles en zonas urbanas y semiurbanas están rodeados de luces artificiales por la noche (Créditos: geargodz/Freepik)

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¡La contaminación lumínica está en todas partes!

La contaminación lumínica se define como “[…] la alteración de los niveles de iluminación natural nocturna causada por fuentes de luz antropogénicas”. Durante la noche, la iluminación natural proviene de la luna, las estrellas y los cuerpos celestes. Sin embargo, las luces artificiales de fuentes antropogénicas producen un brillo más artificial.

La contaminación lumínica nos rodea y afecta a más del 80% de la población mundial. Esta cifra es mucho mayor en Europa y América del Norte (99%) y está aumentando en Asia.

La mayoría de las luces artificiales están presentes desde el anochecer hasta el amanecer, sin dejar ninguna ventana de oscuridad total.

La contaminación lumínica afecta a más del 80% de la población mundial (Créditos: Rakchai/Freepik)

¿Por qué es importante el ciclo día/noche para las plantas?

Para las plantas los fotoperiodos de luz y oscuridad son importantes, pero no para dormir.

Muchos procesos biológicos en las plantas han evolucionado a lo largo de millones de años basándose en ciclos día/noche de 24 horas. Las actividades de ciertos genes están controladas por el reloj circadiano y las funciones biológicas se separan en el tiempo para alinearse con los cambios del día y la noche.

Una de esas funciones biológicas clave, que evolutivamente está limitada a la noche, es la replicación del ADN, ya que reduce el daño al ADN causado por la luz ultravioleta del sol.

Las plantas abren sus cogollos en respuesta a los días más largos de primavera y verano (Créditos: 1169/Freepik)

De manera similar, la fotosíntesis, el proceso químico mediante el cual las plantas producen alimentos, ocurre durante el día, cuando hay suficiente luz solar disponible. Las plantas responden a la luz y comienzan a crecer hacia fuentes de luz para optimizar la fotosíntesis, un comportamiento que los científicos llaman fototropismo.

Las plantas perciben la luz a través de pigmentos llamados fitocromos. El fitocromo existe en dos formas: una versión inactiva llamada roja (Pr) y la versión activa llamada roja lejana (Pfr). Cuando las plantas absorben luz, el Pr inactivo se convierte en Pfr activo, y cuando vuelve a oscurecer, el Pfr se convierte nuevamente en Pr.

Esta proporción de Pr a Pfr regula muchas funciones de la planta, incluida la formación de yemas, la explosión de las yemas y la floración.

La duración de los días y las noches cambia con las estaciones y las plantas alinean sus procesos en función de los cambios en la duración del día. El fotoperiodismo es la respuesta de las plantas a la duración relativa del día y la noche. Muchas especies de plantas entran en estado de latencia cuando perciben días más cortos (o noches más largas) o en invierno, y luego comienzan a florecer cuando perciben días más largos en verano.

Como podrás imaginar, la luz artificial incide en todas estas funciones.

¿Cómo afecta la contaminación lumínica a las plantas?

En las zonas urbanas y semiurbanas, el ciclo día/noche cambia drásticamente gracias a la iluminación artificial, lo que tiene consecuencias biológicas.

La fotosíntesis requiere intensidades de luz relativamente altas, y en lugares donde las plantas están expuestas a intensidades de luz más altas durante la noche, continuarán haciendo la fotosíntesis por las noches, lo que provoca estrés oxidativo y muerte celular.

El fotoperiodismo, sin embargo, puede ocurrir en intensidades bajas. De hecho, las plantas clasificadas como plantas de día corto (como los crisantemos) también son plantas de noche larga. Incluso un destello de luz transitorio durante la larga noche reinicia el reloj e interrumpe su patrón de floración.

La iluminación artificial cambia la duración del día y afecta el comportamiento de floración. Las plantas seguirán detectando días largos y seguirán floreciendo hasta bien entrado el invierno sin quedar inactivas. Cuando los árboles jóvenes continúan creciendo en invierno, están sujetos a daños por heladas.

El momento de apertura de las flores también está influenciado por la luz. Las plantas abren sus flores cuando es más probable que los polinizadores las visiten. Entonces, si la planta es polinizada por abejas, las flores permanecen abiertas durante el día. Si la planta es polinizada por polillas nocturnas, las flores se abren por la noche.

Las luces artificiales afectan diversos procesos en las plantas, incluido el color y la caída de las hojas (en árboles de hoja caduca), la apertura de las hojas y los botones florales, el crecimiento y los mecanismos de defensa contra patógenos.

Cuando las plantas se exponen a luces artificiales durante la noche, se alteran varias funciones biológicas (Créditos: welcomia/Freepik)

Por ejemplo, un estudio en el Reino Unido examinó el momento de la brotación de las yemas y los datos de contaminación lumínica durante 13 años y concluyó que la brotación de las yemas en los árboles de hoja caduca que crecían en áreas iluminadas por luces nocturnas ocurría 7,5 días antes que en aquellas áreas que no tenían iluminación nocturna. luces artificiales.

Algunos cactus solo florecen por la noche, por lo que cuando crecen bajo luces artificiales constantes durante la noche, es posible que nunca puedan florecer. Esto afectará no sólo a la supervivencia de los cactus como especie, sino también a las actividades de sus polinizadores nocturnos.

Las luces artificiales nocturnas afectan a los polinizadores

Las luces artificiales también afectan al ecosistema que rodea a las plantas, especialmente a sus polinizadores. Un estudio encontró que el número total de polillas se reducía en un 50% en áreas iluminadas por luces artificiales. Al mismo tiempo, el número de especies de polillas se redujo en un 25% y su actividad de vuelo fue un 70% mayor. Las polillas son importantes polinizadores nocturnos.

Las farolas atraen a las polillas, por lo que vuelan hacia arriba cerca de la fuente de luz y lejos de las plantas. Sólo el 23% de las polillas transportaron polen en el estudio, lo que resultó en una reducción del flujo de polen y, en consecuencia, una reducción del cuajado de frutos. El estudio concluyó que, además de reducir la polinización nocturna, el alumbrado público provocó una disminución general de las poblaciones de polillas.

Otros estudios han demostrado que las luces artificiales atraen a más insectos polinizadores, pero no estaba claro si esto se traducía en una mayor polinización. Sin embargo, las luces artificiales redujeron la actividad sexual de algunos insectos, como las polillas y las arañas, lo que provocará una disminución de las poblaciones a largo plazo.

Además, cuando menos polinizadores visitan las plantas, las plantas empiezan a producir menos polen, un problema que también afecta las visitas diurnas de los polinizadores.

La luz nocturna puede desorientar a las aves en sus rutas migratorias. Esto tiene un efecto sobre la polinización de las aves y la dispersión de semillas por parte de las aves.

Las polillas polinizan las flores por la noche (Créditos: Ruslan Batiuk/Freepik)

Conclusión

La iluminación artificial en las zonas urbanas suele considerarse un signo de modernización y desarrollo. Muchas zonas urbanas ya no tienen acceso a cielos oscuros con estrellas brillantes. Las luces artificiales no sólo nos privan de las cosas buenas de la vida (como mirar las estrellas), sino que también tienen un impacto negativo significativo en las plantas cercanas y los ecosistemas circundantes.

Referencias (haga clic para ampliar)

1. Macgregor, CJ, Evans, DM, Fox, R. y Pocock, MJO (2016, 12 de julio). El lado oscuro del alumbrado público: impactos en las polillas y evidencia de la interrupción del transporte nocturno de polen. Biología del cambio global. Wiley.
2. Falchi, F., Cinzano, P., Duriscoe, D., Kyba, CCM, Elvidge, CD, Baugh, K.,… Furgoni, R. (3 de junio de 2016). El nuevo atlas mundial del brillo artificial del cielo nocturno. Avances científicos. Asociación Estadounidense para el Avance de la Ciencia (AAAS).
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4. ffrench-Constant, RH, Somers-Yeates, R., Bennie, J., Economou, T., Hodgson, D., Spalding, A. y McGregor, PK (29 de junio de 2016). La contaminación lumínica está asociada con la brotación más temprana de los árboles en todo el Reino Unido. Actas de la Royal Society B: Ciencias Biológicas. La Sociedad Real.
5. La contaminación lumínica daña las plantas del medio ambiente.
6. Cómo la contaminación lumínica altera los sentidos de las plantas.