Una aleta es una extremidad ancha y aplanada adaptada para la locomoción acuática . Se refiere a los apéndices nadadores, completamente palmeados, de los vertebrados acuáticos que no son peces .
En animales con dos aletas, como las ballenas , la aleta se refiere únicamente a las extremidades anteriores . En animales con cuatro aletas, como los pinnípedos y las tortugas marinas , se pueden distinguir aletas delanteras y traseras , o aletas pectorales y aletas pélvicas . [2] [3]
Los animales con aletas incluyen pingüinos (cuyas aletas también se llaman alas ), cetáceos (p. ej., delfines y ballenas ), pinnípedos (p. ej., morsas , focas sin orejas y con orejas ), sirenios (p. ej., manatíes y dugongos ) y reptiles marinos como el tortugas marinas y los ahora extintos plesiosaurios , mosasaurios , ictiosaurios y metriorrínquidos .
El uso de los términos "aleta" y "aleta" a veces es inconsistente, incluso en la literatura científica. Sin embargo, las superficies de control hidrodinámico de los peces siempre se denominan "aletas" y nunca "aletas". Las extremidades de los tetrápodos que han evolucionado hasta convertirse en estructuras similares a aletas suelen (pero no siempre) denominarse "aletas" en lugar de aletas. La estructura dorsal de los cetáceos se llama "aleta dorsal" y las grandes colas de los cetáceos se denominan principalmente aletas , pero ocasionalmente como "aletas caudales"; Ninguna de estas estructuras son aletas.
Algunas aletas son hidroalas muy eficientes , análogas a las alas ( alas aerodinámicas ), utilizadas para propulsarse y maniobrar a través del agua con gran velocidad y maniobrabilidad (ver Lámina ). Los apéndices nadadores con los dedos aún visibles, como en las patas delanteras palmeadas de las tortugas anfibias y los ornitorrincos , se consideran remos en lugar de aletas. [3]
Para todas las especies de vertebrados acuáticos, el rendimiento de la natación depende de las superficies de control del animal, que incluyen aletas, aletas y aletas. Las aletas se utilizan para diferentes tipos de propulsión, control y rotación. En los cetáceos, se utilizan principalmente para el control, mientras que la duela se utiliza para la propulsión. [4]
La evolución de las aletas de los pingüinos se produjo a expensas de sus capacidades de vuelo, a pesar de haber evolucionado a partir de un ancestro parecido al alca que podía "volar" tanto bajo el agua como en el aire. La forma limita la función, y las alas de las especies voladoras buceadoras, como el arao o el cormorán , no se han convertido en aletas. Las aletas de los pingüinos se volvieron más gruesas, más densas y más pequeñas mientras se modificaban sus propiedades hidrodinámicas. [1]
Las aletas de los cetáceos pueden considerarse análogas a los hidroalas de diseño moderno, que tienen propiedades hidrodinámicas: coeficiente de sustentación, coeficiente de resistencia y eficiencia. Las aletas son una de las principales superficies de control de los cetáceos (ballenas, delfines y marsopas) debido a su posición frente al centro de masa, y a su movilidad que les proporciona tres grados de libertad . [4]
Las aletas de las ballenas jorobadas ( Megaptera novaeangliae ) tienen bordes de ataque no lisos, pero demuestran una dinámica de fluidos superior a los bordes de ataque característicamente suaves de las alas artificiales, turbinas y otros tipos de palas. La sorprendente destreza de la ballena se debe principalmente a sus aletas no convencionales, que tienen grandes protuberancias de aspecto irregular llamadas tubérculos en sus bordes delanteros. Los tubérculos interrumpen el paso del agua, manteniendo canales uniformes del agua que se mueve rápidamente, limitando la turbulencia y proporcionando una mayor maniobrabilidad. [5]
Las aletas anteriores utilizadas por los pinnípedos actúan como hidroalas oscilatorias . Tanto las aletas delanteras como las traseras se utilizan para girar. [3] Un estudio de 2007 sobre el león marino de Steller encontró que la mayor parte del empuje se producía durante la fase de impulso del ciclo de golpe de la aleta delantera. Aunque hallazgos anteriores sobre focas con orejas sugirieron que el empuje se generaba mediante el movimiento inicial hacia afuera de las aletas delanteras o la fase terminal de remo basada en el arrastre, el estudio de 2007 encontró que se generaba poco o ningún empuje durante esas fases. El rendimiento de la natación en los leones marinos está modulado por cambios en la duración y la intensidad de los movimientos sin cambiar su secuencia. Utilizando criterios basados en la velocidad y el radio mínimo de giro, la maniobrabilidad de los pinnípedos es superior a la de los cetáceos pero inferior a la de muchos peces. [6]
Los mamíferos marinos han evolucionado varias veces y han desarrollado aletas similares. Las extremidades anteriores de cetáceos, pinnípedos y sirenios presentan un ejemplo clásico de evolución convergente . Existe una convergencia generalizada a nivel genético. [7] Distintas sustituciones en genes comunes crearon varias adaptaciones acuáticas, la mayoría de las cuales constituyen una evolución paralela porque las sustituciones en cuestión no son exclusivas de esos animales. [8]
Al comparar cetáceos, pinnípedos y sirenios, se producen 133 sustituciones de aminoácidos paralelas. Comparando y contrastando cetáceos-pinnípedos, cetáceos-sirenios y pinnípedos-sirenios, se producen 2.351, 7.684 y 2.579 sustituciones, respectivamente. [8]
Las ballenas y sus parientes tienen una aleta de tejido blando que recubre la mayor parte de la extremidad anterior y dígitos alargados con un mayor número de falanges. [9] La hiperfalangia es un aumento en el número de falanges más allá de la condición de mamífero plesiomórfico de tres falanges por dedo. [10] Este rasgo es característico de los vertebrados secundariamente acuáticos con aletas. La hiperfalangia estuvo presente entre los ictiosaurios, plesiosaurios y mosasaurios extintos. [11]
Los cetáceos son los únicos mamíferos que han desarrollado hiperfalangia. Aunque las aletas de los cetáceos modernos no se describen correctamente como pies palmeados, las extremidades palmeadas intermedias de los antiguos cetáceos semiacuáticos pueden describirse como tales. La presencia de redes interdigitales dentro de los fósiles de cetáceos semiacuáticos del Eoceno fue probablemente el resultado de que los antagonistas de BMP contrarrestaran la apoptosis interdigital durante el desarrollo embrionario de las extremidades . Las modificaciones de las señales en estos tejidos probablemente contribuyeron al origen de una forma temprana de hiperfalangia en cetáceos totalmente acuáticos hace unos 35 millones de años. El proceso continuó con el tiempo, y una forma muy derivada de hiperfalangia, con seis o más falanges por dedo, evolucionó de manera convergente en rorcuales y delfines oceánicos , y probablemente se asoció con otra ola de señalización dentro de los tejidos interdigitales. [10]
Aunque los cetáceos dentados tienen cinco dígitos, la mayoría de las ballenas barbadas tienen cuatro dígitos e incluso carecen de metacarpiano. En este último (misticetos), el rayo del primer dígito puede haberse perdido hace 14 millones de años. [9]
Las tortugas marinas evolucionaron en el Cretácico . Sus aletas se desarrollaron gradualmente mediante una serie de adaptaciones escalonadas, y los rasgos más fundamentales de las aletas aparecieron en los nodos más profundos (los primeros tiempos) de su filogenia . Estos rasgos iniciales evolucionaron sólo una vez entre los quelonioides , y el bauplan se perfeccionó mediante un proceso secundario de especialización. [12]
Evers et al. identificó caracteres relacionados con la cintura pectoral y las extremidades anteriores que están relacionados con la modificación de los brazos y manos de las tortugas marinas en aletas. [12]
Características biomecánicas clave de las aletas.
Rasgos fundamentales para el movimiento de las aletas.
Debido a la especialización de las aletas y sus limitaciones hidrodinámicas, se pensaba que no estaban acostumbradas a interactuar significativamente con el medio ambiente, a diferencia de las patas de los tetrápodos terrestres. Sin embargo, el uso de extremidades para buscar alimento está documentado en tetrápodos marinos . [13] El uso de las aletas para el comportamiento de búsqueda de alimento se observa en mamíferos marinos como morsas , focas y manatíes, e incluso en reptiles como las tortugas marinas. Entre las tortugas, los comportamientos observados incluyen una tortuga verde sosteniendo una medusa , una caguama haciendo rodar una vieira en el fondo del mar y una tortuga carey empujando un arrecife como palanca para soltar una anémona . [14] Según el presunto uso de extremidades en las tortugas ancestrales, estos comportamientos pueden haber ocurrido hace ya 70 millones de años. [13]