Anfibios: características, tipos, sistemas, reproducción
Los anfibios son una clase de animales vertebrados que no tienen la capacidad de regular su temperatura corporal. La clase está comprendida por casi 6.000 especies de ranas, sapos, salamandras y cecilias. Este último grupo no es conocido popularmente y son anfibios similares a una serpiente, ya que han degenerado sus extremidades.
El término “anfibio” hace referencia a una de las características más destacadas del grupo: sus dos modalidades de vida. Los anfibios generalmente presentan un estado larval acuático y un adulto terrestre.
Por ello, su reproducción aún está ligada a cuerpos de agua. El evento de reproducción da como resultado un huevo que carece de las membranas amnióticas, por lo que debe ser depositado en charcas o en ambientes húmedos. Las ranas tienen fecundación externa, y las salamandras – y probablemente las cecilias – tienen fecundación interna.
La piel de los anfibios es muy fina, húmeda y glandular. Algunas especies tienen modificaciones para la producción de veneno para defenderse de sus depredadores potenciales. Aunque algunas especies poseen pulmones, en otras se han perdido y la respiración ocurre totalmente por medio de la piel.
Encontramos anfibios en una amplia diversidad de ecosistemas, a través de las regiones tropicales y templadas (con la excepción de las islas oceánicas).
La herpetología es la rama de la zoología encargada del estudio de los anfibios – y también de los reptiles. El profesional que se desenvuelve profesionalmente en dicha ciencia se conoce como herpetólogo.
Índice del artículo
- 1 Características
- 2 Tipos (clasificación)
- 3 Sistema digestivo
- 4 Sistema circulatorio
- 5 Sistema nervioso
- 6 Sistema respiratorio
- 7 Vocalización
- 8 Sistema excretor
- 9 Reproducción y desarrollo
- 10 Evolución y filogenia
- 11 Estado de conservación actual
- 12 Referencias
Los anfibios son animales vertebrados, tetrápodos y ancestralmente cuadrúpedos. Su esqueleto está compuesto principalmente de hueso y el número de vertebras es variable. Algunas especies presentan costillas que pueden o no estar fusionadas a las vértebras.
El cráneo de salamandras y ranas es generalmente abierto y delicado. En contraste, las cecilias exhiben una compactación enorme en su cráneo, transformándolo en una estructura pesada y sólida.
La morfología del cuerpo presenta tres disposiciones básicas, que se corresponden con el ordenamiento taxonómico de la clase: el cuerpo fusionado, rechoncho, sin cuello y extremidades anteriores modificadas para el salto de las ranas; la estructura grácil con un cuello definido, cola larga y extremidades de igual tamaño de las salamandras; y la forma alargada y sin extremidades de las cecilias.
El ciclo de vida de la mayoría de los anfibios se caracteriza por ser bifásico: del huevo eclosiona una larva acuática que se transforma en un individuo terrestre maduro sexualmente que pone huevos y así cierra el ciclo. Otras especies han eliminado la etapa acuática.
La piel de los anfibios es bastante particular. Se caracteriza por ser muy fina, húmeda y con la presencia de múltiples glándulas. En las especies que carecen de pulmones, el intercambio gaseoso puede ocurrir por medio de la piel. Existen modificaciones de estructuras que liberan sustancias tóxicas para combatir a los depredadores.
En la piel, resaltan los llamativos colores – o bien la capacidad de camuflaje. Muchos de ellos tienen como fin alertar o esconderse de los depredadores. De hecho, la coloración de los anfibios es más compleja de lo que parece; está formada por una serie de células que almacenan pigmentos denominadas cromatóforos.
La clase Amphibia se divide en tres órdenes: Orden Gymnophiona (Apoda), integrada por las cecilias; Orden Urodela (Caudata) llamadas comúnmente salamandras, y el Orden Anura (Salientia) formado por ranas, sapos y afines. A continuación describiremos cada una de las características de casa clase:
Las gimnofiones o cecilias conforman un orden de 173 especies de organismos con un cuerpo muy elongado, sin extremidades y con modos de vida subterráneos.
Superficialmente, recuerdan a un gusano o a una pequeña serpientes. Su cuerpo está cubierto por pequeñas escamas dermales y son anuladas. El cráneo de las cecilias está significativamente osificado. En las pocas formas acuáticas que existen, el patrón de anillos no es tan marcado.
La mayoría de las especies se encuentran en los bosques tropicales de América del Sur, enterradas en el suelo. Sin embargo, también han sido reportadas en África, India y algunas regiones de Asia.
Como ocurre en la mayoría de las especies con hábitos subterráneos, los ojos son muy pequeños y en algunas especies son completamente inservibles.
Los urodelos están formados por casi 600 especies de salamandras. Estos anfibios habitan diversos ambientes, tanto templados como tropicales. Son abundantes en Norte América. Desde el punto de vista ecológico, las salamandras son muy diversas; pueden ser totalmente acuáticas, terrestres, arborícolas, subterráneas, entre otros ambientes.
Se caracterizan por ser organismos de pequeños tamaños – rara vez un ejemplar supera los 15 cm. La excepción es la salamandra japonesa gigante, que alcanza más de 1.5 metros de longitud.
Las extremidades forman un ángulo recto con el tronco del cuerpo cilíndrico y delgado que poseen. Los miembros posteriores y anteriores son del mismo tamaño. En algunas forman acuáticas y subterráneas, los miembros han sufrido una reducción considerable.
El orden Anura es el más diverso entre los anfibios, con casi 5300 especies de ranas y sapos, divididas en 44 familias. A diferencia de las salamandras, los anuros carecen de cola. Solamente las ranas del género Ascaphus poseen una. El nombre del orden Anura alude a esta característica morfológica.
El nombre alternativo del grupo, Salientia, resalta las adaptaciones para la locomoción del grupo, mediante saltos gracias a sus poderosas patas posteriores. Su cuerpo es rechoncho y carecen de cuello.
¿Es una rana o un sapo?
En ocasiones cuando vemos un anuro, solemos preguntarnos si el ejemplar corresponde a un “sapo” o a una “rana”. Generalmente, cuando hablamos de un sapo hacemos referencia a un anuro con piel corácea, verrugas prominentes y cuerpo robusto, mientras que una rana es un animal grácil, de colores brillantes, llamativos y con piel glandular.
No obstante, esta diferenciación es meramente popular y no tiene ningún valor taxonómico. En otras palabras; no existe ningún rango taxonómico denominado sapos o ranas.
La lengua de los anfibios es protrusible y permite atrapar a los pequeños insectos que serán su presa. Este órgano cuenta con diversas glándulas que producen secreciones pegajosas que buscan asegurar la captura del alimento.
Los renacuajos cuentan con estructuras queratinizadas en la región bucal que les permite raspar la materia vegetal que consumirán. La disposición y número de estas estructuras bucales tienen valor taxonómico.
Comparado con los demás animales, el tracto digestivo de los anfibios es bastante corto. En todo el reino animal, un sistema digestivo conformado por intestinos cortos es típico de una dieta carnívora, ya que son materiales alimenticios relativamente fáciles de digerir.
En las larvas, el sistema gastrointestinal es más largo, característica que presumiblemente favorece la absorción de la materia vegetal, permitiendo la fermentación.
La mayoría de los anfibios tienen una dieta carnívora. Dentro del menú de los anuros encontramos múltiples especies de insectos, arañas, gusanos, caracoles, milpiés y casi cualquier animal que sea lo suficientemente pequeño para que el anfibio pueda consumirlo sin mucho esfuerzo.
Las gimnofiones se alimentan de los pequeños invertebrados que logran cazar en los ambientes subterráneos. Las salamandras tienen una alimentación carnívora.
En contraste, la mayoría de las formas larvales de los tres órdenes son herbívoras (aunque existen sus excepciones) y se alimentan de la materia vegetal y de las algas que encuentran en los cuerpos de agua.
Los anfibios tienen un corazón con un seno venoso, dos atrios, un ventrículo y un cono arterioso.
La circulación es doble: pasa a través del corazón, las arterias pulmonares y las venas suministran a los pulmones (en las especies que los poseen), y la sangre oxigenada regresa al corazón. La piel de los anfibios es rica en pequeños vasos sanguíneos.
La forma larval presenta una circulación diferente que la descrita para las formas adultas. Antes de la metamorfosis, la circulación es similar a la que encontramos en los peces (recordemos que las larvas poseen branquias y el sistema circulatorio debe incluirlas en su recorrido).
En las larvas, tres de las cuatro arterias que parten desde la aorta ventral van a las branquias, y la restante se comunica con los pulmones en estado rudimentario o muy poco desarrollados.
El sistema nervioso está formado por el cerebro y por la médula espinal. Estas estructuras derivan embriológicamente del tubo neural. La porción anterior de dicha estructura se ensancha y forma el cerebro. Comparado con el resto de los vertebrados, el sistema nervioso de los anfibios es bastante pequeño, simple y rudimentario.
En los anfibios existen 10 pares de nervios craneales. El cerebro el alargado (no una masa redonda como en mamíferos) y se divide estructural y funcionalmente en región anterior, media y posterior.
El cerebro es similar en los tres grupos de anfibios. Sin embargo, suele ser una estructura más acortada en las ranas y más elongado en cecilias y salamandras.
En los anfibios, existen diversas estructuras que participan en el proceso respiratorio. La piel fina, glandular y altamente vascularizada tiene un papel relevante en el intercambio gaseoso de muchas especies, particularmente en las que carecen de pulmones.
Los pulmones en los anfibios tienen un mecanismo particular; a diferencia de la entrada de aire de los pulmones de los demás animales, la ventilación ocurre por presión positiva. En este sistema el aire es forzado a ingresar a la tráquea.
Las formas larvales – que son acuáticas – respiran por medio de branquias. Estos órganos respiratorios externos logran una extracción eficiente del oxígeno disuelto en el agua y media el intercambio con el dióxido de carbono. Existen salamandras que pueden presentar sólo branquias, sólo pulmones, ambas estructuras o ninguno.
Algunas especies de salamandras que viven toda su vida adulta en cuerpos de agua tienen la capacidad de evadir la metamorfosis y conservar las branquias. En biología evolutiva, el fenómeno de conservar un aspecto infantil en formas ya adultas y sexualmente maduras se denomina pedomorfosis.
Uno de los representantes más conocidos de las salamandras que logra conservar las branquias en su estado adulto es el ajolote o Ambystoma mexicanum.
Cuando pensamos en las ranas y sapos es casi imposible no aludir a sus cantos nocturnos.
El sistema de vocalización en los anfibios es de gran importancia en los anuros, ya que los cantos son un factor importante en el reconocimiento de la pareja y en la defensa del territorio. Este sistema está mucho más desarrollado en los machos que en las hembras.
Las cuerdas vocales se localizan en la laringe. El anuro es capaz de producir el sonido gracias al paso de aire por las cuerdas vocales, entre los pulmones y por un par de grandes sacos localizados en el piso de la boca. Todas estas estructuras mencionadas se encargan de orquestar la producción de sonido y los cantos tan particulares del grupo.
El sistema excretor de los anfibios está formado por riñones del tipo mesonéfricos o bien opistonéfricos, siendo estos últimos los más comunes. Los riñones son órganos encargados de remover los desechos nitrogenados del torrente sanguíneo y mantener un balance hídrico.
En los anfibios modernos, existe un riñón holonéfrico en las etapas embrionarias, pero nunca de torna funcional. El principal desecho nitrogenado es la úrea.
Dada su incapacidad para la regulación de la temperatura corporal, los anfibios buscan reproducirse en épocas del año donde la temperatura del medio ambiente sea elevada. Como las estrategias reproductivas de los tres órdenes son tan dispares, los describiremos de manera separada:
La literatura relacionada con la biología reproductiva de este orden de anfibios no es particularmente rica. La fecundación es interna y los machos poseen un órgano copulador.
Generalmente, los huevos son depositados en lugares húmedos con cuerpos de agua cercanos. Algunas especies tienen la larva acuática típica de los anfibios, mientras que en otras el estado larval ocurre en el interior del huevo.
En ciertas especies, los padres exhiben el comportamiento de resguardar a los huevos en los pliegues de su cuerpo. Un número importante de cecilias son vivíparas, siendo un evento común dentro del grupo. En estos casos, los embriones se alimentan de las paredes del oviducto.
Los huevos de la mayoría de las salamandras son fecundados de manera interna. Los individuos femeninos son capaces de tomar estructuras denominadas espermatóforos (un paquete de esperma producido por algún macho).
Estos espermatóforos son depositados en la superficie de alguna hoja o un tronco. Las especies acuáticas dejan sus huevos en agrupaciones en el agua.
En los anuros, los machos atraen a las hembras por medio de sus cantos melódicos (y específicos para cada especie). Cuando la pareja va a copular, se acoplan en una especie de “abrazo” denominado amplexo.
A medida que la hembra deposita los huevos, el macho descarga el esperma sobre estos gametos para fertilizarlos. La única excepción al evento de fertilización externa en los anuros son los organismos del género Ascaphus.
Los huevos son puestos en ambientes húmedos o en el cuerpo del agua directamente. Se aglomeran en masas con múltiples huevos y pueden anclarse a parches de vegetación. El huevo fertilizado se desarrolla rápidamente, y al estar listo emerge un pequeño renacuajo acuático.
Este pequeño renacuajo experimentará un evento de cambios dramáticos: la metamorfosis. Una de las primeras modificaciones es el desarrollo de las extremidades posteriores, la cola que les permite el nado se reabsorbe – al igual que las branquias, el intestino se acorta, se desarrollan los pulmones y la boca toma características adultas.
El marco temporal del desarrollo es muy variable entre las especies de anfibios. Ciertas especies son capaces de completar su metamorfosis en tres meses, mientras que otras toman hasta tres años para culminar la transformación.
La reconstrucción evolutiva de este grupo de tetrápodos ha experimentado varias dificultades. El más obvio es la discontinuidad del registro fósil. Además, los métodos usados para la reconstrucción de las relaciones filogenéticas están en constante cambio.
Los anfibios vivientes son descendientes de los primeros tetrápodos terrestres. Estos ancestros fueron los peces de aletas lobuladas (Sarcopterygii), un grupo muy particular de peces óseos.
Estos peces aparecen cuando el periodo Devónico estaba finalizando, hace uno 400 millones de años. El grupo experimentó una radiación adaptativa tanto a cuerpos de agua dulce como de agua salada.
Los primeros tetrápodos conservaron un sistema de línea lateral en sus formas juveniles, pero ausentes en los adultos. El mismo patrón se observa en los anfibios modernos.
Los anfibios han sido un grupo que han explotado de manera exitosa una amplia diversidad de ambientes terrestres, que se encuentran ligados a cuerpos de agua.
Existen una serie de fósiles que son claves en la evolución de los tetrápodos, entre ellos Elginerpeton, Ventastega, Acanthostega, e Ichthyostega. Estos organismos ya extintos se caracterizaron por ser acuáticos – rasgo que se infiere por la anatomía de su cuerpo – y por tener cuatro extremidades.
Los integrantes del género Acanthostega fueron organismos que poseían las extremidades formadas, pero estas estructuras eran tan débiles que es poco probable que los animales tuvieran la posibilidad de caminar libremente fuera del agua.
En contraste, el género Ichthyostega presentaba los cuatro miembros y según las evidencias, podía mantenerse fuera del agua – aunque con un torpe caminar. Una característica llamativa de ambos géneros es la presencia de más de cinco dígitos tanto en las extremidades posteriores como en las anteriores.
En un momento de la evolución de los tetrápodos, la pentadactilia fue una característica que se fijó y se mantuve constante en la inmensa mayoría de los tetrápodos.
Las relaciones entre los tres grupos de anfibios actuales permanecen bajo controversia. Tentativamente los grupos modernos (a los anfibios modernos se les agrupa bajo el nombre de lisanfibios o Lissamphibia) junto con los linajes extintos se agrupan en un grupo más grande llamado temnospóndilos (Temnospondyli).
La mayoría de evidencias moleculares y paleontológicas apoya la hipótesis filogenética que agrupa a los anuros y a las salamandras como grupos hermanos, quedando las cecilias como un grupo más distantes. Hacemos énfasis en la existencia de varios estudios que apoyan esta relación filogenética (para más información consultar Zardoya & Meyer, 2001).
En contraste, usando como marcador molecular al ARN ribosomal, se logró obtener una hipótesis alternativa. Estos nuevos estudios designan a las cecilias como el grupo hermano de las salamandras, dejando a las ranas como grupo lejano.
Hoy en día los anfibios están expuestos a distintos factores que afectan de manera negativa a las poblaciones. Según estimaciones recientes, el número de anfibios que está amenazado con extinción es al menos un tercio de todas las especies conocidas.
Este número supera por mucho las proporciones de especies amenazadas de aves y mamíferos.
Aunque no se ha logrado puntualizar una sola causa que esté relacionada directamente con la disminución masiva de anfibios, los científicos proponen que las más importantes son:
Las fuerzas principales que amenazan a los anfibios incluyen: la degradación y la pérdida de hábitat, y el calentamiento global. Como los anfibios tienen una piel muy fina y son tan dependientes de los cuerpos de agua, las fluctuaciones en la temperatura y las etapas de sequía los afectan considerablemente.
El aumento de temperatura y la disminución de charcas disponibles para la puesta de huevos parece ser un factor importarte en este fenómeno de extinción local y disminución poblacional muy marcada.
La rápida dispersión de la enfermedad infeccionsa quitridiomicosis, causa por el hongo de la especie Batrachochytrium dendrobatidis, afecta enormemente a los anfibios
El hongo es tan dañino porque ataca un aspecto muy importante en la anatomía del anfibio: su piel. El hongo perjudica esta estructura, la cual es indispensable para la termorregulación y para la acumulación de agua.
La quitridiomicosis ha ocasionado la enorme disminución en las poblaciones de anfibios en extensas regiones geográficas, que incluyen América del Norte, América Central, América del Sur y en zonas localizadas de Australia. Hasta ahora, la ciencia no cuenta con un tratamiento eficaz que permita eliminar el hongo de las especies.
La introducción de especies en ciertas regiones ha contribuido al declive de las poblaciones. Muchas veces, la introducción de anfibios exóticos afecta negativamente la conservación de los anfibios endémicos de la zona.
- Divers, S. J., & Stahl, S. J. (Eds.). (2018). Mader’s Reptile and Amphibian Medicine and Surgery-E-Book. Elsevier Health Sciences.
- Hickman, C. P., Roberts, L. S., Larson, A., Ober, W. C., & Garrison, C. (2001). Integrated principles of zoology. McGraw–Hill.
- Kardong, K. V. (2006). Vertebrates: comparative anatomy, function, evolution. McGraw-Hill.
- Llosa, Z. B. (2003). Zoología general. EUNED.
- Vitt, L. J., & Caldwell, J. P. (2013). Herpetology: an introductory biology of amphibians and reptiles. Academic press.
- Zardoya, R., & Meyer, A. (2001). On the origin of and phylogenetic relationships among living amphibians. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 98(13), 7380-3.