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Liceo N°1 de Santiago “Javiera Carrera”.
Compañía de Jesús #1484, Santiago.
Santiago de Chile.
Región Metropolitana.
Fono: 02-6968097
“Pinguinus impennis
&
Aptenodytes forsteri”
Una curiosa convergencia evolutiva
Profesor Guía:
Roxana Nahuelcura Lobos.
Licenciatura en Educación y Pedagogía en biología y Ciencias naturales.
Compañía 2045, depto. 201.
09-7946941
Expositores:
Ena Andrea González Pincheira.
16 años.
3° año medio K.
02-6443493.
Daniela Carolina Pérez Orellana.
16 años.
3° año medio K.
02-3178319.
2
Índice
Páginas
Portada ……………………………………………………………………………………1
Índice………………………………………………………………………………………2
Resumen…………………………………………………………………………………...3
Introducción………………………………………………………………………………..4
Formulación………………………………………………………………………………..5
Materiales y métodos………………………………………………………………………6
Resultados obtenidos………………………………………………………………………8
Discusión y conclusiones…………………………………………………………………..12
Proyección…………………………………………………………………………………13
Bibliografía…………………………………………………………………...……………14
Agradecimientos…………………………………………………………………………...15
3
Resumen
“…El pingüino se extinguió en 1844”.
Claro, no el pingüino que comúnmente conocemos como tal, sino un ave no voladora que
habito el ártico, y que primeramente denominaron pingüino.
Los marinos y navegantes que surcaban el océano comenzaron a apodar del mismo modo a
otras aves de aspecto muy similar que habitaba en el Hemisferio Sur del planeta.
¿Qué tan parecidas podrían haber sido estas dos aves, que fueron asociadas a pesar de que
vivieron una a cada extremo del mundo? ¿Cómo ocurrió esto? Y ¿por qué se desarrollaron
de esa manera?
La respuesta: Convergencia Evolutiva.
Antártica
Zona Polar Ártica
Pájaro Bobo Emperador
Alias Pingüino
Pingüino Alca Gigante
4
Introducción
Charles Robert Darwin (12 de febrero de 1809 – 19 de abril 1882) fue un científico
naturalista inglés que publica “The origin of Species”, postula en el “La teoría de la
selección natural” explicando con esta la evolución de los seres vivos como resultado de una
adaptación que permita la supervivencia de los organismos.
Según Darwin:
“… a la naturaleza (si se me permite personificar las conservación natural o
supervivencia de los más aptos) no le preocupan en absoluto las apariencias, excepto en la
medida en que son útiles a cualquier ser. La naturaleza puede actuar sobre cada órgano
interno, sobre cada matiz de diferencia constitucional, sobre el mecanismo entero de la
vida…”
“… la selección natural escudriña , día a día y hora a hora, en todo el mundo,
las más pequeñas variaciones rechazando las que son malas, preservando y acumulando las
que son buenas; que trabaja, en silencio e insensiblemente, cuandoquiera y dondequiera que
se presenta la oportunidad, en la mejora de cada ser orgánico en relación con sus
condiciones de vida…”
“… Para que en una especie se efectúe alguna modificación grande es
preciso que una vez se haya formado una variedad, ésta debe, quizá después de un largo
intervalo de tiempo, presentar diferencias individuales de la misma naturaleza favorable que
antes; y éstas deben preservarse de nuevo, y así sucesivamente, paso a paso…” 1
El proceso de selección natural opera continuamente entre las poblaciones, en las cuales
podemos encontrar patrones de evolución, como son:
La divergencia evolutiva: se presenta cuando una misma especie se ve enfrentada a
presiones ambientales diferentes, lo que provoca cursos evolutivos diferentes. Un ejemplo
de esto es la existencia del pájaro bobo de las Galápagos (Spheniscus mendiculus), está
especie está adaptada a la vida en el Ecuador, no así sus parientes que pertenecen al orden
de los Sphenisciformes que habitan en su mayoría el frío continente antártico.
La convergencia Evolutiva: ocurre entre las poblaciones ocupan ambientes similares,
estando sujetas a presiones selectivas semejantes, lo que tiende a provocar el desarrollo de
adaptaciones comunes (suelen parecerse), aunque tengan una relación filogenética muy
lejana.
¿Existirán convergencias evolutivas en un lugar tan inusual como es la Antártica?
Evolución convergente; el tema central de nuestra investigación es un proceso lleno de
sorpresas evolutivas, curiosas adaptaciones que nos ayudan a descubrir los códigos que
rodean al lenguaje secreto de la vida.
1
Charles Darwin.1994. Selección natural; o supervivencia de los más aptos, pp: 94-95. El Origen de
las Especies. Barcelona, España
5
Formulación
Basándonos en la “teoría de la selección natural”, propuesta por Charles Darwin en el libro
“El Origen de las Especies” que explica de adaptación de las especies (evolución) con el fin
de la sobrevivencia.
Por lo tanto nuestra hipótesis postula que:
“El ‘Pinguinus impennis’ que habitó el Ártico y El ‘Aptenodytes forsteri’ que actualmente
habita la Antártica, bajo condiciones ambientales similares (climáticas, tróficas, etc.),
desarrollaron características homólogas, adaptándose de una manera similar a un ambiente
afín, produciéndose una convergencia evolutiva entre ambas especies”.
Fundamentos de la hipótesis:
- El “Aptenodytes forsteri” o Pájaro bobo Emperador (comúnmente conocido como
Pingüino Emperador), pertenecen al filo “Chordata”, del orden de los “Sphenisciformes” y
de la familia “Spheniscidae”. En cambio el “Pinguinus impennis” o Great Auk, es del filo
“Chordata”, del orden de los “Charadriiformes” y de la familia “Alcidae”.Es decir, estás
aves pertenecen a dos especies distintas, que no están emparentadas filogénicamente con un
antepasado común relativamente cercano.
- Ambas aves no voladoras, se desarrollaron en ambientes cuya cadena alimentaría está
compuesta por niveles tróficos similares.
- “Tenemos pruebas casi de todos los tipos concebibles de que, en un período
geológico muy reciente, Europa central y América del Norte padecieron un clima ártico” 2
“Sabemos que durante el período glaciar formas árticas invadieron las tierras bajas
ecuatoriales. Los habitantes de estás llanuras cálidas habrían migrado a su vez hacia el sur,
pues el hemisferio sur era más cálido en este período. Al finalizar el período glaciar, al ir
recuperando ambos hemisferios sus anteriores temperaturas, las formas templadas nórdicas
que vivían en las tierras bajas del ecuador tendrían que dirigirse a sus antiguos lares o bien
tendrían que haber ascendido a las tierras altas contiguas, donde habrían sobrevivido mucho
tiempo, como las formas árticas en las montañas de Europa” 3.
Extrapolamos de las citas anteriores que durante el período glaciar, el Alca Gigante es
una especie que surgió en el ártico, en un clima frío de nieve y hielo, se sabe que vivió desde
el norte de América hasta Europa Occidental, precisamente hasta donde abarco la glaciación.
Así también la evolución del pájaro bobo demuestra que la antártica fue un continente
cálido, con vegetación y flora. Entre la glaciación y la interglaciación, se produce un
momento de “estabilidad climática” breve llamado “interestadio”, es aquí en un punto medio
entre el enfriamiento del continente antártico y el calentamiento del ártico, generándose
climáticas frías en ambas regiones lo que daría paso al desarrollo evolutivo de las especies.
2
Charles Darwin.1994. Distribución Geográfica, pp: 232. El Origen de las Especies.
Barcelona, España
3
Charles Darwin.1994. Distribución Geográfica, pp: 240. El Origen de las Especies.
Barcelona, España
6
Materiales y métodos
El área de estudio abordada es la “Evolución biológica” y la relación que tiene este
tema con el medio ambiente, el cual determina las características del desarrollo adaptativo
de los seres vivos.
Para obtener esta información recurrimos a Bibliotecas (Biblioteca de Santiago,
Biblioteca de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Chile y la biblioteca de nuestro
establecimiento educacional), además de páginas Web y diversos artículos en Internet,
Visitamos también al Profesor Michel Sallaberry de la Universidad de Chile.
Cronograma de las actividades realizadas:
Participación en el trabajo:
Ena González: - Investigación.
- Recolección de datos.
- Visitas a la Universidad de Chile y bibliotecas públicas.
- Búsqueda de imágenes y anexos.
- Lectura de “El Origen de las Especies”.
- Construcción del informe.
- Redacción.
- Tipeo.
- Impresión.
Daniela Pérez: - Investigación.
- Recolección de datos.
- Visitas a la Universidad de Chile y bibliotecas públicas.
- Búsqueda de imágenes y anexos.
- Lectura de “El Origen de las Especies”.
- Construcción del informe.
- Redacción.
- Tipeo.
- Envío.
7
Cronograma de actividades:
Semanas
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Jun
Jun
Jul
Jul
Jul
Jul
Ago
Ago
Ago
Ago
Sep
Sep
X
X
Actividades
Conocimiento de FAE
X
Lectura de Bases
X
X
X
X
Selección del Tema
Información a Profesora Guía
X
X
X
X
X
X
Búsqueda de Información
Visitas a Universidad de Chile
Selección de Información
Búsqueda de Imágenes
Selección de Imágenes
Planificación de Informe
Tipeo de Información
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
Tipeo Final de Información
X
Revisión final de Informe
X
Impresión de Informe
X
Ingreso de Datos a Ficha de
Inscripción
X
Impresión de Ficha de Inscripción
X
Envío
X
8
Resultados Obtenidos
El Pájaro o Pato bobo Emperador, (Comúnmente conocido como Pingüino Emperador), o
“Aptenodytes forsteri”:
- El más grande de los pingüinos
- Peso: 30 Kg. – 40 Kg.
- Altura: 110 cm. – 120 cm.
- Tiempo de vida: 20 años
- Edad de reproducción: desde los 4 años en adelante.
- Emperador Adulto: cabeza negra, parches auriculares de color amarillo y blanco, pico
negro con mancha coral a lila, patas negras con tarsos emplumados, por encima gris
azulado claro y por debajo blanco
- Emperador Joven: pico negro, manchas de la cabeza y cuello color blanco grisáceo y la
corona gris azulada.
- Pichón: cubierto de un plumón blanquecino, cara blanca rodeada plumón negruzco.
- Tiene un cuerpo Hidrodinámico
- Potentes aletas
- Cubierto de tres capas de plumas cortas
- Aletas Robustas, estrechas y rígidas
- Pico ligeramente curvado hacia abajo
- Cuenta con una capa de grasa y un sistema de vasos sanguíneos de intercambio de calor
- Capacidad de almacenar sustanciales reservas de grasa
- Paso torpe
- Elevada densidad corporal.
El Alca Gigante o Gran Alca (Comúnmente conocido como Great Auk), o “Pinguinus
impennis”:
- Altura: 70 a 85 cm.
- Peso: aproximadamente 5 Kg.
- Longitud de las alas: 20 a 30 cm.
- Poseía un plumaje de color Negro en la espalda y cabeza, su estomago y pecho eran
blancos y tenia una superficie de plumas blancas en ambos lados de la cabeza entre el
pico y cada ojo.
- Los ojos tenían un color rojizo-marrón del iris, y el pico fue de color negro con surcos
blancos transversales. Sus pies y uñas eran de color marrón/negro.
- La gran alca era un excelente nadador. Utilizaba sus alas para “volar” a través del agua
- Anidaba en grupos grandes llamados colonias. La hembra ponía un único huevo de
color blanco cremoso y con forma de pera
- Estaba perfectamente adaptado a la vida acuática. Nadaba en la superficie, sosteniendo
su cuello vertical y su cabeza por encima del agua
- Su grito era una especie de graznido breve aunque sonoro. En tierra, el pingüino gigante
se mantenía muy derecho y tenía aspecto altivo, aunque sus andares fuesen pesados y
torpes.
“Aptenodytes forsteri”
“Pinguinus impennis”:
9
Para analizar este proceso evolutivo debemos realizar una comparación entre estás aves,
ambas fueron apodadas “imperiales” por ser las de mayor tamaño de su familia.
Fig.1: Se vislumbra el
tamaño de la familia de
las Alcas, y de la
familia de los
“pingüinos”, las
especies de mayor
tamaño corresponden
una convergencia“
evolutiva. (Penguins”.
John Sparks – Tony
Soper, pág:34).
Evolutivamente ambas especies en su primera etapa tenía un desplazamiento terrestre, y
además podía volar, luego en su segunda evolutiva etapa además de sus anteriores
capacidades de desplazamiento, se sumergen al agua, y finalmente en su etapa última,
pierden la capacidad de vuelo (probablemente debido a su gran tamaño), pero conserva su
habilidad para nadar y habitar ambientes terrestres.
Fig.2: Se aprecia como
es estas especies están
asociadas desde el punto
de vista motor, pues sus
antecesores a través del
desarrollo evolutivo
fueron adoptando las
mismas formas de
desplazamiento.
(“Ornithology”. Frank
B. Gill, pág:101).
Fig.3: Usando a la anatomía
comparada, podemos entender la
evolución de las aves que se
propulsan con las alas, hay un
paralelo entre las etapas de
modificaciones en el esqueleto (alas),
de arriba hacia abajo encontramos al
“Gulls” (primera etapa evolutiva del
Alca), luego el “Auk” (especie capaz
de volar), le sigue el “Great Auk”, y
finalmente encontramos al pingüino
antártico.
(“Ornithology”. Frank B. Gill,
pág:101).
10
Entre el continente Antártico y el Ártico que serían el ambiente de las especies
debemos establecer las siguientes similitudes:
-Ambas posen un clima polar, que se caracteriza por tener casi permanentemente
temperaturas por debajo de 0 ºC; y precipitaciones muy escasas.
- La humedad relativa en el aire es muy baja y el viento suele ser bastante intenso, lo
que hace aún más hostiles las condiciones de vida en este clima, se produce en los
dos polos terrestres, alcanzando condiciones más severas en la Antártica (-70, -80 y
hasta -89,5 ºC ).
- Las causas de estas temperaturas son la fuerte inclinación de los rayos solares y la
alta capacidad del hielo y de la nieve
para reflejarlos.
Fig.4: La radiación solar presenta menores
- Las precipitaciones son escasas debido
intensidades en los polos debido a que
a la presencia permanente de
atraviesan más distancia a través de la
anticiclones, y caen habitualmente en
atmósfera, y se expande sobre una mayor
forma de nieve.
área.
(http://commons.wikimedia.org/wiki)/File:
Oblique_rays.svg)
Fig.5: Imagen satelital
del Ártico, captada por la
Nasa,
(www.agama.net/polonor
te.htm)
Fig.6: Vista de la
Antártica en el globo
terráqueo,
(http://www.ufrgs.br/ant
artica/imagens/visaoantartica.jpg)
11
De las relaciones Tróficas en ambas áreas podemos decir que:
La Cadena Alimentaria del Pájaro bobo en la
antártica, se compone así:
En la base encontramos a las Diatomeas (1)
(un tipo de Fitoplancton), “sobre” este
encontramos al zooplancton, este conjunto es
el principal alimento del Krill en la antártica
sobresale la especie “Euphausia superba“(2),
luego encontramos a los petreles y otras aves
(3), las ballenas (4), las foca cangrejera (5), el
pingüino de menor tamaño (6), Calamares
pequeños (7), Skua (8), Leopardos marinos
(9), Pingüino Emperador (10), Peces (11),
Foca de Weddell (12), Foca de Ross (13), Orca
(14)
La cadena trófica del Alca, no está muy clara debido a la extinción de esa especie, sin embargo se presume
que:
Fitoplancton Æ Zooplancton Æ Krill (Thysanoessa raschii)
Peces: Arenque (Clupea pallasii marisalbi) Æ Trucha Alpina
Grandes Depredadores: ballena boreal (Balaena mysticetus), el Oso
l
t
,
Aves: Alcas (Torda, Gigante), Alcita Torda...etc.
12
Discusión y Conclusiones
Luego de analizar los datos investigados y comprobar la hipótesis, llegamos a las siguientes
conclusiones:
™ La teoría de Selección Natural planteada por Charles Darwin, es correcta. Esta se basa
en que solo son capaces de sobrevivir los más aptos o los que tuvieron las
características necesarias para enfrentar al medio.
Un claro ejemplo de esto es la extinción del Gran Alca. Esta ave, no tenía las
habilidades y características necesarias para sobrevivir en un clima como ese.
El Pinguinus impennis, fue el único de la familia de los álcidos que podía nadar, y con
ello era más débil y su único medio de escape era ese.
Si tomamos en cuenta la cantidad de depredadores que tenía, esto no le favorecía,
además que lo ponía en peligro a la eventual caza del ser humano.
También hay que tomar en cuenta, que las aves se comían sus huevos y con ello la
reproducción de la especie se veía muy afectada.
Otro factor, que puede ser considerado el más importante, sería el deshielo que estaba
sufriendo el Hemisferio Norte, ya que hizo que la especie comenzara a retroceder hacia
el polo( ya que su población abarcaba gran parte de Europa Central), muriendo así gran
parte de su población.
Luego de que migraran hacia dichos lugares, y como consecuencia de la inestabilidad
polar (el Polo Norte no es un territorio), se produjo la extinción de la especie.
™ La divergencia, es el proceso evolutivo más importante señalado por Darwin, ya que
abarca toda la historia adaptativa por la que pasaron las diversas especies para llegar a
ser las que hay en el mundo actual. Este consiste en la bifurcación o separación de la
cadena evolutiva de una especie en particular, al verse, esta, enfrentada a diversas
condiciones ambientales.
Un ejemplo, es el de la variedad de pingüinos que hay en el mundo.
™ Aunque dicho proceso, no es el único que existe.
La naturaleza tiende generalmente al equilibrio, es por ello que si consideramos el
proceso de divergencia como la separación de una especie, en otras subespecies,
también deberíamos considerar al proceso inverso a este, la convergencia evolutiva.
Es cuando dos especies (sin ancestro común cercano), que están bajos presiones
ambientales símiles, evolucionan generando dos especies nuevas, con características
fisiológicas similares.
™ Al concluir, nuestra investigación podemos decir que :
“El ‘Pinguinus impennis’ que habitó el Ártico y El ‘Aptenodytes forsteri’ que
actualmente habita la Antártica, bajo condiciones ambientales similares
(climáticas, tróficas, etc.), desarrollaron características homólogas,
adaptándose de una manera similar a un ambiente afín, produciéndose una
convergencia evolutiva entre ambas especies”.
“… El hombre selecciona sólo para su propio bien; la naturaleza sólo para el bien del ser
que tiene a su cuidado. Las más ligeras diferencias pueden hacer inclinar la balanza
maravillosamente equilibrada en la lucha por la vida, y así resultar preservadas. ¡Qué
fugaces son los deseos y esfuerzos del hombre! ¡Qué breve su vida!...”
Charles Darwin.
13
Proyección
Como ya sabemos, la convergencia evolutiva entre el Pinguinus impennis y el Aptenodytes
forsteri fue producida por las presiones ambientales a las cuales estos dos individuos
estuvieron sometidos, y por ello que el medio ambiente, sería el factor más importante de
esta adaptación (aunque no el único).
Pero, ¿qué ocurriría con las especies antárticas, si los hielos comenzaran a derretirse de la
misma forma que ocurre con el Hemisferio Norte? ¿Se extinguirían o evolucionarían?
Y, ¿hasta qué grado de similitud pueden llegar a tener dos individuos que hayan
evolucionado convergentemente?
¿Qué pasaría con los seres humanos si siguen contaminando el planeta y modificando así su
atmósfera (capa de Ozono), suelos, agua (como ríos, lagos y mares) y hielos?
Ya que modificar el ambiente, es sinónimo de modificar a los individuos. ¿Sería algún
individuo capaz de llegar a desarrollarse de una manera convergente a la nuestra?
¿Se podría predecir nuestra evolución si se determinan las condiciones posibles de un
ambiente futuro?
14
Bibliografía
Libros y Enciclopedias:
™“NATURALIA (volumen II)”. 1965. Enciclopedia ecológica de las ciencias naturales.
Robert Frederix. Editorial Codex, S.A. Madrid (España).
™“Atlas Básico de Zoología”. 2008. Parramon Ediciones S.A. Décima Edición. Barcelona
(España).
™“El Origen de las Especies”.Charles Darwin. Introducción de Richard E. Leakey.
Ediciones del Serbal S.A. 1ª Edición: 1983. 4ª Reimpresión: 1994. Barcelona (España).
™ “Aves de la Costa Chilena”. Pedro Pablo Rosso. Jaime Álvarez.
™“Guía de Campo de las Aves de Chile”. Braulio Araya M. Guillermo Millie H.
™ “LAS AVES DE CHILE. Nueva Guía de Campo”.Daniel E. Martínez Piña. Gonzalo E.
González Cifuentes. Ediciones del Naturalista. (Páginas 260-265).
™ “AVES”. Océano. (Páginas 30-37). Barcelona (España).
™ “Aves Del Mundo”. Bryan Richard. Parragón Books Ltda. (Páginas 18 y 19).
™“La Gran Enciclopedia de las Aves”. Christopher Perrins (Profesor de la Universidad de
Oxford). Editorial Libsa. (Páginas 42-49).
™“Principios Integrales de Zoología”. Hickman - Roberts - Larson. (Páginas 201, 202, 586
y 604).
™“Penguins”. John Sparks – Tony Soper. (Ilustrado por Robert Gillmor). David & Charles.
2nd edición (1987). Londres (Inglaterra).
™“Ornithology”. Frank B. Gill (páginas: 9-10, 100-102, 533-534)
Páginas Web:
™ http://www.geocities.com/RainForest/8769/extinguidos/alcagiga.htm
™ http://turcon.blogia.com/2004/111501-exterminio-el-alca-gigante.php
™ http://mezvan.blogsome.com/2007/01/30/imagenes-0010-pinguinos
™ http://www.marambio.aq/ososantartida.html
™ http://curtisbiologia.com
15
Agradecimientos
Agradecemos principalmente el apoyo entregado por nuestros seres queridos, familia,
amigos, compañeros y profesores, que nos acompañaron en este proyecto.
También, agradecemos de forma especial a nuestra profesora jefe, la Srta. Roxana
Nahuelcura, nuestra principal guía, por su entrega, tiempo y colaboración.
Tampoco nos podemos olvidar de una persona muy importante en la motivación de la
investigación y en el sentido de esta. Nos referimos al señor Michel Sallaberry, profesor de
la Facultad de Ciencias de la Universidad de Chile, quien nos orientó y apoyó en la
realización del trabajo.