¿Qué son las aves?
Las aves son animales voladores, homeotermos, vertebrados y con plumas. Dentro de los vertebrados, es la segunda clase más rica en número de especies, con más 9700, superada solamente por los peces. La característica más importante de esta clase de animales es la modificación de las extremidades superiores en alas.
Así, las aves han conquistado los cielos de distintos ecosistemas, incluyendo bosques, desiertos, montañas, praderas, entre otros. Las plumas también son una característica indispensable: si un organismo posee plumas, es un ave.
Aunque existe una amplia diversidad de especies, la morfología de las aves es homogénea. Todas presentan uniformidad en su anatomía: alas, plumas y un pico queratinizado. Esta uniformidad tan marcada ha sido restringida a lo largo de la evolución, presumiblemente, por el vuelo.
Se piensa que todas las características de las aves han sido el resultado de la selección natural, favoreciendo a los individuos que mejor se desplazaban por los aires. Así, la anatomía de un ave pareciera estar “diseñada” para el vuelo, desde sus huesos neumatizados hasta sus pulmones y su metabolismo eficiente.
Las aves se caracterizan por tener una visión excelente. Tienen unas órbitas oculares enormes y prácticamente inmóviles – hecho compensado con una alta rotación de la cabeza.
Las aves modernas se dividen en dos grupos fundamentales: paleognatas y neognatas. El primero comprende a las aves no voladoras o ratites. La neognatas, por su parte, incluyen al resto de las aves con músculos potentes para el vuelo.
La rama de la zoología que estudia a la aves se denomina ornitología, término proveniente de las raíces griegas ornis = “pájaro”.
Características generales
Características morfológicas y fisiológicas
Las aves son organismos cuyos miembros delanteros han sido modificados para el vuelo, en forma de alas. Si comparamos estas extremidades con los de un vertebrado terrestre, nos daremos cuenta que las aves han perdido algunas falanges y el miembro se ha alargado.
Las extremidades posteriores, que permiten el perchado del individuo, la caminata o el nado, también han sufrido modificaciones. Presentan cuatro dedos, en algunos casos hasta 3 o 2.
La epidermis está cubierta por plumas y las extremidades posteriores de escamas. Las glándulas son escasas en las aves, aunque poseen secreciones aceitosas especializadas al final de la cola.
Las aves son organismos endotermos, es decir, son capaces de regular su temperatura corporal. Aunque los mamíferos también son endotermos, no adquirieron esta capacidad fisiológica de un ancestro en común, por lo que es un ejemplo de evolución convergente.
En sus diversos sistemas, las aves se caracterizan por la pérdida o reducción de algunos órganos. Por ejemplo, las hembras sólo poseen un ovario y un oviducto funcional (el izquierdo). Si se compara con vertebrados no voladores de tamaño similar, los intestinos sufrieron una reducción significativa.
Presumiblemente, estas características son adaptativas y permiten la reducción de la masa en el vuelo.
Características óseas
Los huesos de las aves presentan cavidades aéreas que disminuyen el peso del animal durante el vuelo. Este tipo de estructura se denomina huesos neumáticos. Además del peso, el esqueleto es rígido, lo cual es indispensable para el control del vuelo.
Los huesos del cráneo están fusionados en un solo cóndilo occipital. Este exhibe un patrón diápsido y la mandíbula ha sido modificada en una estructura queratinizada en forma de pico, sin dientes. En el oído medio solamente existe un solo huesecillo.
La cola está reducida a una estructura denominada pigostilo. El esternón posee una quilla. Este hueso funciona como un punto de unión de los músculos que participan en el vuelo: los pectorales y supracoracoideo.
La fúrcula es una estructura típica de las aves que funciona como un resorte. Este elemento almacena energía, de manera que el aleteo hacia abajo impulsa el aleteo en la dirección contraria.
La estructura de la pelvis es óptima para la puesta de los huevos, y recibe el nombre de pelvil opistopúbica.
Clasificación
Las casi 9700 especies de aves se agrupan en más de 30 órdenes. La clasificación que presentaremos a continuación es la de Gill (2006), modificada por Hickman (2001):
Superorden Paleognathae
Las paleognatas son las aves modernas con un paladar primitivo. Este grupo incluye a las formas de avestruces y similares, las reas, emús, kiwis, entre otros.
Está compuesto por cuatro órdenes: Struthioniformes, formada por los avestruces; Rheiformes, cuyas integrantes son dos especies de reas que habitan en Sur América; Dinornithiformes, formada por tres especies de kiwis en Nueva Zelanda; y el orden Tinamiformes, integrada por casi 50 especies de tinamúes, yutos o inambúes americanos.
Superorden Neognathae
Este superorden está compuesto por una gran cantidad de especies con paladar flexible. A continuación describiremos brevemente cada uno de los órdenes que forman parte de las neognatas o “neoaves”.
Orden Passeriformes: es el orden más abundante de las aves. Comprende 5750 especies (más de la mitad de las especies de aves) que se distribuyen por todo el mundo. Se caracterizan por la posición de sus falanges: cuatro dedos, tres posicionados hacia delante y otro hacia atrás. La mayoría son de pequeño tamaño.
Orden Anseriformes: aproximadamente 162 especies de cisnes, gansos, patos y afines, distribuidas a nivel mundial. Adaptaciones características en las patas para el nado.
Orden Galliformes: cerca de 290 especies de pavos, codornices, faisanes y similares. Su distribución es mundial. Su alimentación es herbívora. Sus picos y patas son fuertes y pesados.
Orden Sphenisciformes: 17 especies de pingüinos. Son conocidos por su capacidad de nado, con alas modificadas en formas de paleta que les permiten desplazarse con eficiencia por el agua.
Orden Gaviiformes: formado por los colimbos, un grupo de aves acuáticas.
Orden Podicipediformes: 22 especies de aves con hábitos de buceo conocidas popularmente como somormujos, macaes y zampullines. Son comunes en estanques, donde se pueden distinguir sus nidos flotando.
Orden Phoenicopteriformes: 5 especies de aves acuáticas muy coloridas. Se conocen comúnmente como flamencos. Existen especies actuales y extintas.
Orden Procellariiformes: 112 especies de distribución mundial, son aves pelágicas que incluyen a albatros, petreles, fulmares y similares.
Orden Pelecaniformes: 65 especies de distribución mundial. Encontramos en este orden a los pelícanos, cormoranes, alcatraces, piqueros, y otros. Se alimentan de peces.
Orden Ciconiiformes: 116 especies de distribución mundial. Incluyen a las garzas, amarras, cigüeñas, ibis, espátulas, buitres y otras. Se caracterizan por el alargamiento significativo de las patas y del cuello.
Orden Falconiformes: 304 especies de aves distribuidas por todo el mundo. Comprenden a las águilas, halcones, halcones, cóndores y buitres. Estos especímenes tienen una excelente visión que les permite cazar a sus presas.
Orden Gruiformes: 212 especies de distribución mundial. Incluyen a las grúas, rieles, fochas, galinules y afines.
Order Charadriiformes: Más de 350 especies distribuidas por todo el mundo. Comprenden a las gaviotas y demás aves playeras.
Orden Columbiformes: unas 300 especies de distribución mundial. Incluyen a las palomas y al dodo extinto. Se caracterizan por poseer cuellos, patas y picos cortos.
Orden Psittaciformes: más de 350 especies distribuidas por todo el mundo. Incluyen a los loros, periquitos y afines.
Order Opisthocomiformes: orden constituido por una sola especie; el hoacín Opisthocomus hoazín, ubicado en la cuenca del Amazonas.
Orden Musophagiformes: 23 especies endémicas de África. Son conocidos como los turacos.
Orden Cuculiformes: unas 140 especies de distribución mundial. Incluyen a los cucos y a los correcaminos.
Order Strigiformes: unas 180 especies nocturnas de distribución mundial. Incluyen a los búhos y afines. Son depredadores nocturnos, de vuelo silencioso y excelente visión.
Orden Caprimulgiformes: 118 especies de distribución mundial. Comprenden a los podargos, los chotacabras, y demás.
Order Apodiformes: unas 429 especies de distribución mundial. Incluye a los colibríes y a los vencejos. Son de patas cortas y de rápidos aleteo.
También están los órdenes Coliiformes, Trogoniformes, Coraciiformes y Piciformes.
Sistema digestivo
Las aves tienen un sistema digestivo modificado que les permite digerir la comida eficientemente, y compensa la falta de estructuras dentales. Además, la absorción de nutrientes ocurre en intervalos temporales cortos.
El sistema digestivo cuenta con una molleja que ayuda a moler los alimentos que el animal consume. Las aves cuentan con un sistema de glándulas salivales muy rudimentarias que secretan un moco para lubricar el paso de la comida.
Ciertas aves tienen una modificación en el esófago que permite el almacenamiento de alimento. En algunas especies, este ensanchamiento no solo sirve como sitio de almacenamiento, también es productor de una sustancia lechosa nutritiva –análoga a la leche de los mamíferos– que sirve para alimentar a los polluelos indefensos.
El estómago se encuentra dividido en dos compartimientos. El primero es el proventrículo, encargado de la secreción del jugo gástrico. El segundo es la molleja, encargada de moler la materia nutritiva. Para contribuir en el proceso de trituración de los alimentos, las aves consumen rocas u otros objetos, que se alojan en la molleja.
Alimentación
Las dietas de las aves son variadas. Existen especies insectívoras, carnívoras (que se alimentan de gusanos, moluscos, crustáceos, peces, mamíferos y hasta de otras aves), nectarívoras, y muchas son omnívoras.
El tamaño y la forma del pico de las aves están elegantemente adaptados para el modo de alimentación típico del individuo que lo porta. Por ejemplo, las aves que consumen semillas tienen picos cortos y fuertes, mientras que las nectarívoras – como los colibrís – poseen picos finos y largos que les permiten consumir el néctar de las flores.
Las aves rapaces carnívoras – como los búhos, por ejemplo – forman pequeñas pelotas del material orgánico que no pueden digerir, como pelos o huesos que luego regurgitan.
Sistema circulatorio
El sistema circulatorio de las aves está formado por un corazón con cuatro cámaras: dos atrios y dos ventrículos. Posee dos sistemas de circulación, uno pulmonar y el otro sistémico.
En líneas generales, el sistema circulatorio de las aves no se diferencia mucho del sistema típico que encontramos en los mamíferos.
La frecuencia cardíaca de las aves es alta, encontrándose una relación inversa entre el tamaño del organismo y la frecuencia.
Los eritrocitos o glóbulos rojos presentan núcleo – a diferencia de los nuestros, que cuando maduran degeneran dicha estructura. Los fagocitos son células muy activas y participan en la reparación de heridas y otras funciones del sistema inmune.
Sistema nervioso
El sistema nervioso de las aves es complejo y está bien desarrollado. Se distinguen doce pares de nervios craneales. El cerebro es grande, al igual que el cerebelo y los lóbulos óptimos. En contraste, la corteza cerebral está pobremente desarrollada.
En cuanto a los sistemas sensoriales, el olfato y el gusto son ineficientes en la mayoría de las especies. Sin embargo, existen múltiples excepciones a este patrón, como en las aves carnívoras y oceánicas, donde estos sentidos cumplen un papel fundamental en los estilos de vida de estas especies.
La visión en las aves es magnífica. Su órgano fotorreceptor recuerda al ojo de los demás vertebrados, aunque es más grande, menos esférico y virtualmente inamovible. Para compensar la fijeza parcial de los ojos, han desarrollado una capacidad increíble de movilidad de la cabeza.
La audición también es buena. El oído se divide en la región externa, un oído medio con un único huesecillo, la columela, y un sector interno con la cóclea.
Sistema respiratorio
Debido a las demandas energéticas del vuelo, el sistema respiratorio de estos vertebrados voladores debe ser altamente eficiente. Tienen estructuras especializadas llamadas parabronquios, con sacos aéreos. Estos órganos difieren sustancialmente de los órganos respiratorios que encontramos en el resto de los vertebrados.
En las aves, las ramas de los bronquios terminan en estructuras similares a tubos, donde tiene lugar un flujo continuo de aire – a diferencia de las terminaciones en sacos (alveolos) que observamos en los pulmones de los mamíferos.
Los sacos aéreos forman un sistema de nueve elementos conectados entre sí que están ubicados en el tórax y en el abdomen. La función de estas estructuras es promover la ventilación, con un flujo de aire perenne que pasa por los pulmones.
En las aves el aire ingresa por la tráquea y los bronquios primarios, atraviesa los pulmones y se dirige a los sacos aéreos posteriores. De allí pasa a los pulmones y el aire sale por la tráquea. Este ciclo corresponde a la primera exhalación.
En la segunda exhalación, una porción del aire que ingresó, pasa por los sacos aéreos posteriores y a los pulmones. De esta manera, el aire suspendido es empujado hacia los sacos anteriores. Luego, el aire sale del animal.
Sistema excretor
Los riñones de las aves son metanéfricos y la uretra desemboca en una cloaca. Dentro de los tres sistemas renales que existen, los riñones metanéfricos consisten en un órgano que se conecta a la cloaca por medio del conducto de Wolff, proviene del mesodermo medio de los segmentos torácicos y lumbares.
El principal producto de desecho es el ácido úrico, por lo que las aves entran en la categoría de “uricotélicos”. Esta sustancia es altamente insoluble en agua, por lo que precipita y crea un desecho semisólido, muchas veces blanquecino. Las aves no tienen vejiga urinaria.
Reproducción
En todas las aves, los sexos están separados y la fertilización es interna. Los machos poseen dos testículos funcionales, mientras que las hembras han degenerado el ovario y el oviducto derecho. En los machos, sólo algunas especies presentan pene como órgano copulatorio, entre ellos los patos, gansos y algunas paleognatas.
Todas producen huevos con una cáscara dura. Los huevos son incubados de manera externa: alguno de los parentales se sitúa sobre ellos y mantiene una temperatura óptima gracias al calor corporal.
El sistema de determinación del sexo de las aves viene dado por cromosomas sexuales ZW (el equivalente a nuestros cromosomas sexuales XY). A diferencia de los mamíferos, el sexo heterogamético corresponde a las hembras. Es decir, son los ejemplares femeninos los que poseen dos cromosomas diferentes.
Dependiendo de la especie de ave puede nacer del huevo un individuo joven activo, capaz de valerse por sí mismo, o bien un pequeño desnudo que necesita cuidado de sus padres. A la primera variante de polluelos independientes se les conoce como crías precociales y a las que necesitan ayuda crías altriciales.
Evolución
Los biólogos evolutivos consideran que el origen de las aves es una de las transiciones más impresionantes en la evolución de los vertebrados – junto al salto del agua a la tierra de los tetrápodos.
El registro fósil ha mostrado una variedad de características únicas que encontramos en las especies vivientes de aves, como las plumas y la marcada reducción del tamaño corporal.
Se considera que la evolución de las aves vino acompañada con el origen del vuelo, pero se sospecha que varias características que asociamos al vuelo evolucionaron antes que las aves.
Archaeopteryx lithographica
El fósil más renombrado en el origen de las aves es Archaeopteryx; es del tamaño similar a un cuervo, con un pico similar al de las aves actuales, pero con dientes. El esqueleto del animal fosilizado recuerda a un reptil, con una cola larga.
El fósil fue descubierto en 1861, dos años después de la publicación de El origen de las especies. Tuvo un impacto mediático importante, ya que este fósil de “transición” parecía darle un apoyo significativo a la teoría de la selección natural.
La única característica que excluye al fósil de ser clasificado cono un dinosaurio terópodo es la indiscutible presencia de plumas.
De los dinosaurios a las aves
El parecido entre las aves y los reptiles es evidente. De hecho, el renombrado zoólogo Thomas Huxley bautizó a las aves como “reptiles glorificados”.
Gracias a un número significativo de características compartidas – entre ellas el cuello largo en forma de S – queda claro que las aves están estrechamente relacionadas con un grupo de dinosaurios llamados terópodos.
De hecho, los dromeosáuridos son dinosaurios terópodos con una fúrcula (una clavícula fusionada) y con características giratorias en los huesos de las muñecas que se asocian con el vuelo.
Además, existen fósiles que unen a los dromeosáuridos con las aves. Los especímenes son claramente dinosaurios terópodos pero con plumas.
Se deduce por la forma de las plumas que no podrían ser usadas para el vuelo, pero sí podrían contribuir a un planeo rudimentario, o bien la coloración pudo tener funciones sociales asociadas al cortejo.
Adaptaciones para el vuelo
Si examinamos con detalle los detalles morfológicos y fisiológicos de las aves, nos daremos cuenta que son máquinas “diseñadas” para volar; en la naturaleza nadie “diseña” nada, y las adaptaciones que observamos son producto del mecanismo de selección natural.
Las adaptaciones para el vuelo se concentran en dos objetivos: reducir la masa durante el proceso y potenciar el desplazamiento.
Plumas
Las plumas son apéndices de origen epidérmico, que se encuentran revistiendo la piel de las aves. Como comentamos en la sección anterior, las plumas surgieron en el curso de la evolución en un grupo particular de dinosaurios y se conservaron hasta las aves que vemos hoy en día.
Son estructuras sumamente ligeras formadas de beta queratina. Esta sustancia, rica en cisteína, también está presente en otras estructuras de las aves, como el pico, las escamas y las uñas.
Las plumas desempeñan distintas funciones. La primordial es facilitar el desplazamiento por el aire, el suelo y el agua.
Ofrece protección mecánica frente al viento, y también protección térmica frente a temperaturas extremas – ya sea calor o frío –, evitando la pérdida de calor corporal en ambientes fríos y las quemaduras solares en zonas calurosas.
Las plumas, gracias a sus exóticos colores y diseños, participan en la comunicación visual y en las interacciones sociales entre las aves. Generalmente, las hembras exhiben colores opacos o crípticos, mientras que los machos presentan colores llamativos. En algunos casos las plumas participan en el camuflaje del animal.
Esqueleto y huesos neumáticos
El esqueleto de las aves se caracteriza por ser ligero, pero no por ello es débil. Los huesos de las aves modernas son especialmente delicados, con cavidades aéreas que disminuyen su masa.
Aunque las aves evolucionaron de organismos con cráneos diápsidos (dos aberturas temporales), es extremadamente difícil ver este patrón anatómico en las aves modernas.
Su cráneo está tan modificado que se encuentra fusionado en una sola pieza que no alcanza el 1% de la masa total del individuo. Algunas especies presentan cráneos cinéticos, como el que encontramos en los lagartos y serpientes.
Sin embargo, esto no quiere decir que el esqueleto de las aves es mucho más liviano que el de un vertebrado volador de tamaño similar. Realmente, los pesos son equivalentes. La modificación se encuentra en la distribución del peso y no en el peso per se. Las estructuras superiores son livianísimas, y las extremidades inferiores pesadas.
Referencias
- 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.