Tiburones y rayas, mentes bajo las aguas.

Carrerita de miércoles 19 de agosto.

Carrerita de viernes 21 de agosto.

Hoy si estuvo pesada la corrida, a las 5:15 a.m. ya estábamos a más de 30°C y 74% de humedad, para mantenerme en mi zona meta de frecuencia cardiaca tuve que caminar algunos tramos. Pero, cómo siempre, lo disfrute.

Ahora me toco divagar sobre los otros peces, los peces cartilaginosos, las rayas y tiburones, los condrictios. Antes de continuar, quiero dejar algo claro: no me gusta que a los teleósteos y condrictios se les llame, a ambos, peces. Son totalmente distintos; nosotros somos más similares a un sapo del desierto que una damisela bicolor a un cazón. Los anfibios y el resto de los tetrápodos nos separamos hace unos 340 millones de años, mientras que los teleósteos y condrictios se separaron hace unos 420 millones de años. Para mí, unos son los peces y los otros son los tiburones, donde incluyo a las rayas, y lo único que tienen en común es que son vertebrados acuáticos con mandíbulas.

Bueno, aclarado el punto, hay buenos ejemplos de aprendizajes en tiburones; nuevamente, hay buenos ejemplos en el Golfo de California, por ejemplo, el Cazón Moteado (Mustelus henlei). Este es un pequeño tiburón común en bahías, esteros y aguas someras. Estos cuerpos de agua son muy dinámicos por los movimientos de corrientes, olas y mareas, que además tienen influencia sobre los sedimentos del fondo, por lo que generalmente son aguas turbias. Por ello la supervivencia no puede depender de respuestas automáticas, el cazón debe poder responder con plasticidad cognitiva a las exigencias del ambiente.

Algo que hay que entender es que los tiburones no solo dependen del olfato y la vista, pueden detectar campos electromagnéticos. Los pequeños pulsos eléctricos que generan los animales al contraer sus músculos son detectados por los tiburones. En el caso del cazón moteado, estos micro pulsos eléctricos, combinados con rastros químicos y patrones de contraste, integran “firmas” específicas no solo para detectar, sino también para identificar a los distintos animales de su entorno. Con ello aprenden a reconocer a sus presas y también a distinguir a animales desconocidos, que potencialmente pueden ser peligrosos.

Conforme va aumentando su experiencia al usar zonas de caza específicas va aumentando el catálogo de “firmas” que va reconociendo, permitiéndole hacer un uso cada vez más eficiente de su ambiente.

Otro ejemplo en el Golfo de California es la Raya Batea (Gymnura marmorata), también común en bahías someras, esteros y fondos arenosos. Está completamente adaptada para bentónica, en el fondo, tiene un cuerpo ancho y plano, en forma de rombo con una cola muy corta. Esto le permite pasar la mayor parte del día quieta en el fondo, cubierta por una delgada capa de arena que la hace prácticamente invisible. Esto no quiere decir que tenga una vida pasiva, no, es una cazadora por emboscada muy eficiente.

Al igual que en el caso del cazón moteado, y el resto de los tiburones, percibe campos electromagnéticos y con ello percibe la presencia de los moluscos, crustáceos o peces enterrados a su alrededor, pero hay algo más que percibe, en su línea lateral percibe las leves variaciones de la presión mecánica del agua. Uno podría pensar que la percepción de estas variaciones sería bastante confusa. En las aguas someras donde vive la raya batea los movimientos de corrientes, olas y mareas; las variaciones de presión del agua son muchas y variadas. Pero la raya batea aprende a filtrar el “ruido de fondo”, todas esas variaciones naturales del ambiente, para reconocer de forma precisa a las variaciones causadas por los movimientos de sus presas. La raya batea aprende a identificar las “firmas” de pulsos micro eléctricos y presiones de agua provocados por la presencia y movimiento de sus presas. Con lo que solo embiste cuando la probabilidad de éxito es muy alta.

Pero no solo recuerda la “firma” de sus presas, también memoriza las rutas de flujo y reflujo de las mareas, aprovechando la pleamar para ingresar a sus zonas de forrajeo y la bajamar para salir de ellas y no quedar atrapada en aguas muy someras donde quedaría en riesgo al disminuir el oxígeno de estas. Además, reconoce la presencia de predadores, con lo que modifica los sitios donde se entierra a descansar. Balanceando de esta manera las posibilidades de cazar y el riesgo de ser cazada.

Otro habitante común en los zonas rocosas, manglares, bahías cerradas y desembocaduras de ríos del Golfo de California es el Tiburón Limón (Negaprion brevirostris) y del cual hay estudios de aprendizaje en condiciones controladas. En estos estudios se coloca en un estanque una palanca suspendida a cierta profundidad. Cada que el tiburón movía la palanca con la punta del rostro o la boca se le entregaba un premio, una porción de pescado. Los tiburones limón aprendieron rápidamente a asociar el movimiento de la palanca con la entrega de alimento. Con esto en un estanque, cuando veían la palanca, dejaban cualquier otra actividad y se concentraban en la palanca para obtener alimento. Pero los estudios no acabaron con eso, había que ver que tanto tiempo retenían ese condicionamiento. Así que ya que tenían dominado que la palanca significaba comida se les dejó de presentar la palanca por periodos de tiempo largos, meses, incluso hasta un año. Pasado ese tiempo se les volvía a presentar la palanca y los tiburones inmediatamente comenzaron a moverla para recibir alimento. Nuevamente mostrando una capacidad cognitiva similar a la de mamíferos.

Bueno, tal vez pensarás que a fin de cuentas estamos hablando de vertebrados, que a fin de cuentas es el grupo al que pertenecemos.

Pero los invertebrados también se ha comprobado que tienen una capacidad cognitiva sorprendente. Eso quedará ara futuras corridas.

Peces, tan listos como mamíferos

Carrerita de martes 11 de agosto.

Carrerita de viernes 14 de agosto

Mientras corría pensaba en los sapos del desierto, realmente son muy listos, más de lo que piensa la gente. Pero no son los únicos que nos pueden sorprender. Los peces óseaos, los teleósteos, para mí, simplemente los peces también lo son. 

Nuevamente, hay buenos ejemplos en el Golfo de California que muestran que estos animales tampoco son sólo máquinas de instintos. Por ejemplo, los Roncadores, familia Haemulidae. Estos peces son muy comunes en zonas rocosas, arrecifales y de pastos marinos. Hacen migraciones diarias. En el día se encuentran entre las rocas o arrecifes, donde encuentran refugio y seguridad. Al atardecer se mueven hacia las praderas de pastos marinos para alimentarse, regresando a sus refugios antes de que salga el sol. Estas rutas de migración no están programadas en su comportamiento, las deben aprender y, según varíen las condiciones del medio, las modificarán para tener los mayores beneficios. Los juveniles aprenden las rutas de migración siguiendo a los adultos, formando cardúmenes. Con base en el éxito alimenticio y de protección, van reforzando este conocimiento. En experimentos de remplazo generacional, donde se van retirando gradualmente a los adultos, se ha observado que las rutas aprendidas se mantienen.

Obviamente, para poder recordar estas rutas, requieren integrar información sensorial. El Sol lo usan como una brújula, ajustando las trayectorias con base a la posición de este, pero compensando internamente cuando no está presente. También reconocen variaciones topográficas del fondo y señales químicas de las corrientes. Además, también se ha observado que los roncadores no solo saben la dirección, también la distancia y, con ellos, la velocidad a la que deben nadar para llegar al lugar que corresponde según la hora del día.

Otro buen ejemplo en el Golfo de California es la Damisela Bicolor (Stegastes partitus), un pez pequeño, de menos de 10 cm, muy territorial que defiende intensamente pequeñas parcelas en zonas rocosas o arrecifes. De la parcela que defiende reconoce visualmente cada pequeño detalle; esto es fundamental para su supervivencia, ya que sabe dónde están las grietas que le darán protección de los predadores, los lugares indicados para la puesta de huevos y los límites precisos de su territorio y dónde comienza el del vecino. Tiene un mapa visual donde ubica precisamente a todos los objetos inanimados o vivos de la parcela que defiende como propia. En experimentos se ha demostrado que estos peces tienen la capacidad de reconocer objetos novedosos, algo que durante mucho tiempo se pensó que era una característica única de los mamíferos. Las pruebas consistían en ponerles objetos en su entorno, sin ningún refuerzo. Posteriormente, se les presentaba un objeto con el que ya estuvieran familiarizados y un nuevo objeto. La damisela inmediatamente reconocía el objeto novedoso.

Pero aquí pasemos a otro ejemplo de otro pez damisela, pero de fuera del Golfo de California, la Damisela Espinosa (Acanthochromis polyacanthus), pez que habita en arrecifes del Indo-Pacífico. Una característica que tiene es que no cuenta con una fase larvaria pelágica, como la mayor parte de los peces marinos, las crías nacen en el arrecife y son ferozmente protegidas por sus padres. Por ello, para esta damisela la protección del territorio es algo fundamental. Aquí hay varios puntos a considerar, las damiselas desde que nacen viven en el mismo arrecife, es una especie monógama en donde la pareja divide equitativamente las obligaciones de cuidado de las crías, y debe poder reconocer las señales de peligro con tiempo, para poder reaccionar. Por ello es fundamental, poder generar mapas de su rango de hogar, tener una memoria social, que le permita reconocer a su pareja y a sus crías y aprender a reconocer las señales que indican la presencia de un riesgo. Así que son un buen caso para estudiar en el laboratorio. Pero lo que más llamó mi atención son las implicaciones que tienen los resultados de estos estudios con el cambio climático.

En condiciones normales, previas a la aparición de los seres humanos, en los arrecifes de coral las variaciones de temperatura del agua tendrán muy pequeñas fluctuaciones, por lo que la damisela espinosa no tiene adaptaciones para enfrentarse a cambios de la temperatura.

Bueno, pues en los estudios sobre la memoria asociativa, realizados a una temperatura normal para estos peces, 28 °C, se encontró que aprendía rápidamente a asociar señales visuales, como tarjetas de color, con la presencia de un conespecífico (refuerzo positivo), y esta asociación la mantenía por periodos de más de cinco días. Si se hacían pruebas con peces que ahora se les sometía a un ligero estrés moderado, aguas a 30. °C, la asociación con las señales visuales ocurría, pero en cinco días perdía la asociación, ya no la recordaba. ¿Qué pasaba cuando el estrés térmico era severo? Pues en pruebas de 32 °C la damisela espinosa perdía totalmente la capacidad de aprender la relación entre las tarjetas y la presencia del refuerzo positivo. Esto muestra que la capacidad de aprendizaje es algo frágil, muy ligada a la integridad fisiológica del individuo.

Así que a los peces, como a nosotros, el calor los atonta.

A reproducirse y comer, que la charca se va a secar

Carrerita de miércoles 5 de agosto.

Carrerita de viernes 7 de agosto.

El martes me levanté temprano a correr, a las 5:00 a.m., pero lo tuve que cancelar, estaba lloviendo, así que mejor me puse un café, preparé mi desayuno y me puse a trabajar en el libro que estoy escribiendo. Durante el día tomé las debidas medidas para ir a correr el miércoles.

Afortunadamente hoy no tuve problema, pero en los dos días me acordé de los sapos del desierto, espero que hayan sido lo suficientemente listos cómo para no haber caído en la trampa de salir con tan poca agua. La verdad no me preocupé mucho, son muy listos y saben muy bien cuando salir.

Recuerdo cuando daba el curso de comportamiento animal, en una parte del curso trataba de estímulos disparadores, un buen ejemplo es cómo cazan algunos sapos. Ahora me doy cuenta de que la forma en que lo hacía fortalecía la imagen de que los anfibios son máquinas autómatas, nada más lejos de la realidad.

Por ejemplo, en ambientes muy secos, como el desierto de Sonora, un anfibio, que requiere del agua para completar su ciclo de vida, no puede depender exclusivamente de reflejos innatos. Por eso es que me acordé de los sapos del desierto. El más conocido es el Sapo de Desierto (Incilius alvarius), que en los últimos años le ha dado a algunos humanos por buscarlos y lamerles las excreciones de su piel, que tienen un efecto narcoactivo. Este animal requiere de tener una gran plasticidad cognitiva, integrada con su percepción del medio ambiente. Pasa una gran parte del año, hasta diez meses, bajo tierra, en un estado de estivación profunda. Esto termina bruscamente al llegar las lluvias del monzón sonorense. El sapo debe responder rápidamente para encontrar las charcas temporales, fundamentales para su alimentación y reproducción. Esta búsqueda no la hace azarosamente, pistas como el olor a limo húmedo, los sonidos de escurrimientos, los gradientes de humedad y los coros de otros anfibios los ayudan. Pero la información de la presencia y ubicación de las charcas la utiliza para formar un mapa de su rango de hogar. Esta información le será importante para los siguientes ciclos, encontrará más rápidamente las charcas. En el desierto la duración de estas charcas es muy corta y debe sacarle el mayor provecho.

Es un predador voraz de artrópodos, entre los que hay muchos que son venenosos o tóxicos, como escorpiones, escarabajos bombardeadores y ciempiés. El sapo debe aprender rápidamente a diferenciar a estos de sus fuentes de alimento, se ha probado que con una sola mala experiencia lo hace. Integra los patrones visuales y químicos del artrópodo problemático, con lo que el patrón motor de proyección de la lengua se inhibe cuando se presentan dichos patrones. Pero esto varía según cambian las condiciones. Al principio del monzón, cuando está bien hidratado y hay muchas charcas, es muy selectivo con las presas y las charcas. Solo presas seguras y evita charcas salinas. Pero al terminar la lluvia y comenzar la evaporación de las charcas, estará más dispuesto a correr riesgos con las presas y aceptar charcas salinas.

Pero las charcas no son solo importantes para la alimentación; son fundamentales para la reproducción y estas charcas son efímeras: cuando mucho, durarán un par de semanas; regularmente, solo unos días. El no llegar a tiempo a las charcas no solo pone en riesgo el aparearse, sino también el que los renacuajos puedan completar la metamorfosis. Por eso, el mapa de rango de hogar que mencionamos es importante. Los sapos tienen una alta fidelidad a las charcas donde tuvieron éxito reproductivo en el pasado o de donde emergieron como juveniles.

Hay algo importante que se debe considerar, el sapo del desierto no puede esperarse a que se sequen completamente las charcas para enterrarse y comenzar el periodo de estivación. Si la charca se seca, el suelo arcilloso se convierte en una costra rígida, impenetrable para el sapo. Así que el sapo debe estar monitoreando información de su medio. Debe de estar evaluando los patrones de lluvia del monzón y las fluctuaciones térmicas nocturnas, asociando la humedad relativa del aire con el agotamiento de las charcas. La humedad de las capas superficiales del fondo de las charcas, evaluando su plasticidad para asegurarse de que podrá escarbar sin agotar sus reservas de energía. Pero además, su balance hídrico interno: la pérdida de agua corporal altera la composición de sus fluidos internos; si el costo osmótico de permanecer en la superficie es mayor que el beneficio reproductivo o de alimentación, es momento de enterrarse. Y aquí el mapa de su rango de hogar vuelve a ser importante; no se entierra en cualquier lugar, localiza los sitios más adecuados, como base de arbustos con raíces profundas, grietas o madrigueras abandonadas, donde la tierra retiene humedad y es más fácil escarbar.

Bueno, si la vida del sapo del desierto se te hace extrema, te diré que hay otro anfibio cuya dependencia del monzón del desierto es aún más drástica; se trata del Sapo de Espuelas Sonorense (Scaphiopus couchii), que pasa menos del 10% de su vida en la superficie; el resto del tiempo lo pasa bajo tierra en estado de letargo profundo. Esto implica que sólo permanece en la superficie el tiempo estrictamente necesario para alimentarse y reproducirse.

Mientras que el Sapo del Desierto depende de la integración olfativo-espacial para aprovechar los pocos días en que hay agua y permanecer en la superficie, el Sapo de Espuelas depende de un sistema acústico-vibracional altamente selectivo que opera desde el subsuelo. Emerger en el momento equivocado implica la muerte, por lo que su sistema de toma de decisiones debe basarse en información que le brinde la certeza para hacerlo. Por ello asocia la firma acústica de arroyos, inundaciones, los truenos, las frecuencias vibracionales específicas de estos, que le llegan a través del sustrato, para determinar el momento de emerger, cuando habrá agua disponible y con ella alimento y parejas. Debe diferenciar esa firma acústica de otras que no son relevantes, como animales grandes o maquinaria humana. De no hacerlo, podría llegar a la superficie en el momento equivocado y perecer.

Pero ya que está en la superficie, tiene que ser muy veloz, las charcas se evaporan rápido, así que no tiene mucho tiempo. 

Aquí en Sonora es muy común saber que va a llover, “huele a lluvia”, decimos. Ese olor a tierra mojada se llama petricor. Se produce por aceites de plantas y compuestos de bacterias que se liberan en la tierra mojada. Entre estos últimos, la principal es la geosmina, a la que reconoce especialmente el sapo de espuelas. Ese olor, complementado con los gradientes de humedad, le indica la dirección a la que se debe dirigir. Pero no es lo único, ya vimos que tienen un buen sistema de audición, así que el coro de llamada de otros machos, que ya están en la charca, es una señal importante. Además, la topografía del terreno les permite reconocer hacia dónde descender para llegar a las charcas.

Es breve el tiempo que el sapo de espuelas pasa en la superficie, para lo que busca las charcas es, como ya te platiqué, reproducirse y alimentarse. Lo primero lo hace muy rápido. Los machos compiten ruidosamente por las hembras y la masa de huevos se fertiliza inmediatamente. Todo el proceso de apareamiento y ovoposición es en solo una noche. Los renacuajos tienen uno de los procesos de metamorfosis más rápidos de los anfibios a nivel mundial, una semana, máximo diez días. Como comparación, sapos y ranas de zonas húmedas usan semanas para esto. 

La alimentación es igual de rápida, en breve tiempo tienen que reunir las reservas energéticas que le permitan permanecer más de 10 meses bajo tierra, sin alimentarse. Su alimento favorito son las termitas aladas, escarabajos y otros insectos que buscan las charcas de agua.

No espera mucho para enterrarse, antes de que se sequen las charcas de agua, cuando comienza a disminuir el nivel del agua y a aumentar la salinidad de sus fluidos corporales, comienza a escarbar con las extensiones óseas de sus patas traseras, las espuelas, de donde viene su nombre, con la parte trasera para abajo. Cuando llega a profundidades de poco más de un metro, segrega, con capas de piel muerta y excreciones mucosas, un capullo protector que conserva la humedad. Hecho esto, disminuye su tasa metabólica al mínimo para iniciar su pesado letargo, del que no despertará hasta recibir al siguiente año la señal acústica precisa para regresar a la superficie.

Suena extremo, por los dos sapos del desierto sólo viven para dormir, comer y reproducirse.