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Qual é a diferença entre a evolução das barbatanas nas baleias e nos peixes?

Qual é a diferença entre a evolução das barbatanas nas baleias e nos peixes?


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Para uma tarefa de casa, recebi a seguinte pergunta:

Qual afirmação melhor explica a evolução das nadadeiras em baleias e peixes?

uma. O ancestral comum de baleias e peixes possuía genes para nadadeiras.

b. Baleias e peixes possuem as mesmas mutações em seus genomas.

c. As barbatanas evoluíram nas baleias e nos peixes porque ambos os usam para nadar na água.

d. Barbatanas evoluíram em baleias e peixes por causa de diferentes mutações que ocorreram em seus genomas.

e. As barbatanas evoluíram em baleias e peixes porque seu ancestral comum mais recente nadou na água.

Minha resposta é (c). Das opções fornecidas, parece a mais precisa. Acho que a linguagem não é clara, pois muitos organismos que não têm nadadeiras nadam na água. Isso pode ser uma lógica contra a opção. Mas, a resposta dada é (d). Isso parece muito bizarro, já que até mesmo humanos e peixes têm mutações diferentes em seus genomas. (c) parece mais apropriado, pois pode exemplificar a evolução convergente.


Resposta curta
d) está definitivamente correto.

Fundo
O elemento crucial é que as baleias voltaram da terra para o mar e as nadadeiras evoluíram novamente.

  • a) está incorreto, pois o ancestral comum pode não ter tido nadadeiras. Na verdade, pensa-se que foi uma rula-do-mar, uma espécie sedentária sem barbatanas, que foi o mais recente ancestral dos peixes.
  • b) está incorreto, pois eles podem compartilhar algum mutações, mas no geral eles têm mutações muito diferentes e genomas completamente diferentes, sendo peixes e mamíferos;
  • c) está incorreto, pois primeiro eles precisam desenvolver as nadadeiras antes de poderem usá-las;
  • d) está correto, pois a ênfase na resposta está em

Barbatanas evoluíram em baleias e peixes por causa de diferentes mutações que ocorreram em seus genomas.

As barbatanas nas baleias se desenvolveram a partir de braços e pés. Conseqüentemente, há diferentes mutações acontecendo, pois os peixes não têm braços e pés.

  • e) O ancestral comum de peixes e baleias pode ter estado na água, mas pode não ter nadadeiras.

Concordo com você que a pergunta é ambígua e também que a resposta mais sensata seria C. No entanto, uma poderia faça um argumento mais ou menos razoável em favor de várias outras respostas também.

uma. O ancestral comum de baleias e peixes possuía genes para nadadeiras.

Tecnicamente, esta afirmação é verdadeira. Pelo menos algumas das nadadeiras de baleias e peixes são até mesmo distantemente homólogas, embora as linhagens que levaram aos tetrápodes (incluindo baleias) e aos peixes com nadadeiras de raios divergiram bem no início de sua história evolutiva.

(Especificamente, as nadadeiras das baleias são membros anteriores dos tetrápodes modificados, que são homólogos às nadadeiras peitorais dos peixes com nadadeiras raiadas. Se devemos também considerar as nadadeiras das caudas das baleias e dos peixes homólogas é um pouco mais discutível: as estruturas reais das nadadeiras são muito diferentes e, presumivelmente, compartilham poucos ou nenhuns percursos de desenvolvimento, mas a cauda e a coluna vertebral à qual se ligam e são alimentadas é claramente uma característica partilhada por ambos os grupos.)

No entanto, embora a história evolutiva compartilhada poderia explicar por que peixes e baleias têm nadadeiras / nadadeiras peitorais colocadas de maneira semelhante e por que ambos têm uma espinha flexível que suporta nado ondulante com a ajuda de uma nadadeira caudal. não explicar a evolução convergente dos membros anteriores das baleias (que eram anteriormente adaptados para andar na terra) em nadadeiras semelhantes a barbatanas. Portanto, nesse sentido, embora talvez parcialmente correta, essa resposta também é bastante incompleta.

b. Baleias e peixes possuem as mesmas mutações em seus genomas.

É difícil até dizer o que essa afirmação significa. Na medida em que é uma reafirmação do fato de que baleias e peixes compartilham um pouco de sua história evolutiva (até a divergência entre os peixes com nadadeiras ósseas e os peixes com nadadeiras raiadas), ela não é mais nem menos correta do que a afirmação A acima.

No entanto, eu suspeito que o significado pretendido desta declaração é que as baleias e os peixes (de barbatana) teriam evoluído separadamente as mesmas mutações "criadoras de nadadeiras" depois que suas linhagens divergem, o que é claramente incorreto e também, prima facie, estatisticamente muito improvável. Então, eu descartaria este.

c. As barbatanas evoluíram nas baleias e nos peixes porque ambos os usam para nadar na água.

Esta declaração foi escrita usando linguagem teleológica, que alguns podem considerar enganosa, pois poderia ser mal interpretada como implicando que a evolução foi um processo direcionado: poderia ser interpretada como dizendo que as baleias precisavam ser capazes de nadar, então elas escolheu para desenvolver nadadeiras (ou que alguma consciência orientadora garantido as barbatanas). Isso, é claro, está incorreto - ou, pelo menos, não temos nenhuma evidência científica de que haja tal força consciente guiando a evolução, ou de qualquer organismo (com a exceção discutível dos humanos) sendo capaz de dirigir deliberadamente sua própria evolução.

No entanto, é bem possível interpretar essa afirmação de uma forma que a torna perfeitamente correta: como tanto as baleias quanto os peixes se movem nadando, possuir nadadeiras (ou algo semelhante a nadadeiras) é uma característica vantajosa para eles e, portanto, tem sido favorecida por seleção natural. Se pressionado, eu escolheria este como o mais correto responder fora das opções fornecidas.

Em particular, observe que o argumento apresentado por AliceD de que "eles precisam desenvolver nadadeiras primeiro antes de poder usá-las" não é realmente verdade: os ancestrais das baleias e dos peixes nadavam muito antes de desenvolverem nadadeiras e, portanto, a pressão de seleção em o favor de ter barbatanas (ou estruturas semelhantes a barbatanas) já existia antes de as próprias barbatanas evoluírem.

Em particular, acredita-se que os primeiros ancestrais aquáticos das baleias tenham nadado muito como as lontras e focas dos dias modernos, usando seus membros semelhantes a nadadeiras como nadadeiras improvisadas. Embora não haja um ponto de transição discreto onde se possa dizer definitivamente que os membros da baleia se transformaram em nadadeiras adequadas, é É claro que as nadadeiras, e seus predecessores evolutivos diretos, estavam sendo ativamente usados ​​para nadar, e que esse fato conduziu diretamente sua evolução para as nadadeiras reais que as baleias modernas têm.

d. Barbatanas evoluíram em baleias e peixes por causa de diferentes mutações que ocorreram em seus genomas.

Embora tecnicamente correta, essa afirmação é tão vaga que quase não tem sentido. Tudo a evolução é impulsionada por mutações, e essas mutações, sendo basicamente aleatórias, raramente são as mesmas em quaisquer duas linhagens.

Certamente, seria tolo afirmar que "diferentes mutações ocorrendo em seus genomas" é um explicação do motivo pelo qual as baleias e os peixes desenvolveram nadadeiras: os humanos também têm constantemente diferentes mutações ocorrendo em nossos genomas, mas claramente não parecemos estar evoluindo nas nadadeiras. Nem os porcos, as abelhas ou os girassóis, embora todas essas espécies (e, claro, todas as outras também) também estejam constantemente experimentando diferentes mutações em seus genomas.

Realmente, essa resposta me lembra a história de uma pessoa em um carro que se perde e para para perguntar a um transeunte onde está; o transeunte, depois de pensar um pouco, responde "você está no carro". Embora tecnicamente correta, essa resposta é absolutamente inútil - e esta também é.

e. Barbatanas evoluíram em baleias e peixes porque seu ancestral comum mais recente nadou na água.

Novamente, esta resposta poderia ser interpretada basicamente como uma reformulação da resposta A e, portanto, parcialmente correta. No entanto, ele ignora completamente a pressão de seleção convergente descrita na resposta C, que é responsável pela evolução mais recente das nadadeiras de baleia em algo que se assemelha mais às barbatanas de peixes do que, digamos, mãos humanas ou pés de hipopótamos (atualmente considerados os vivos mais próximos parentes de baleias e outros cetáceos). Portanto, eu não escolheria essa resposta, pelo mesmo motivo que não escolheria a resposta A.


Essa foi uma pergunta do Exame de Biologia de Toronto de 2016, exatamente a pergunta 42.

Embora a pergunta tenha sido feita vagamente, d é a melhor resposta. É bastante óbvio que, se os animais estiverem na água, as nadadeiras irão eventualmente evoluir para melhorar a forma física, isso é bastante óbvio.

No entanto, se ambos estão na água, por que suas nadadeiras são diferentes? Isso toca no conceito mais complexo de estruturas análogas; estruturas que desempenham funções semelhantes, mas são anatomicamente diferentes.

Bem, por que eles são anatomicamente diferentes? Diferentes mutações em seus genomas resultaram nessas diferenças.

Portanto, d é a melhor resposta. Ele pergunta qual "melhor" explica.


A criação de diferenças entre nadadeiras e membros

'Evo-devo', um campo interdisciplinar baseado na biologia do desenvolvimento, inclui estudos sobre os processos evolutivos que conduzem às morfologias e funções dos órgãos. Um tema fascinante em evo-devo é como as barbatanas de peixes evoluíram para membros de tetrápodes. Estudos de muitos cientistas, incluindo geneticistas, biólogos matemáticos e paleontólogos, levaram à ideia de que nadadeiras e membros são órgãos homólogos, agora é trabalho dos biólogos do desenvolvimento integrar esses dados em um cenário confiável para o mecanismo de barbatana para evolução do membro. Aqui, descrevemos a transição de nadadeira para membro com base em estudos de desenvolvimento recentes importantes de vários campos de pesquisa que descrevem os mecanismos que podem estar subjacentes ao desenvolvimento de nadadeiras, nadadeiras semelhantes a membros e membros.

© 2012 os autores. Journal of Anatomy © 2012 Anatomical Society.

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O que são Agnathans?

Agnathans referem-se a peixes sem mandíbula ou craniates. Eles são vertebrados. Mas, ao contrário de outros tipos de peixes, eles não têm apêndices laterais emparelhados ou nadadeiras em sua estrutura anatômica. A maioria dos agnathans está extinta, entretanto, dois grupos principais ainda existem. Eles são hagfish e lampreias. Os primeiros agnathans são ostracodermos. Eles também não consistem em ossos em suas escamas.

Figura 01: Agnathans

Hagfish, em geral, pertence a um clado conhecido como Myxini. Existem cerca de 20 espécies identificadas de hagfish. Eles são peixes parecidos com enguias que vivem no fundo do mar. Além disso, eles são encontrados principalmente nas regiões polares. Além disso, essas espécies apresentam adaptações especiais, como a capacidade de se mover de forma tortuosa e escapar das garras de predadores. Eles também possuem um crânio cartilaginoso e também são chamados de craniato de clado.

Enquanto isso, as lampreias pertencem ao clado Petromyzontidae. Existem aproximadamente 30 a 40 espécies de lampreias. Eles também não têm apêndices emparelhados. No entanto, eles possuem uma coluna vertebral preliminar em comparação com os peixes-bruxa.


Captain & # 8217s Blog

As águas ao redor de Victoria são um lugar estimulante para a observação de baleias, pois há tantos tipos diferentes de vida selvagem que chamam esta região de lar. Pessoas de todo o mundo migram para esta área, animadas por ter a oportunidade de ver o maior predador dos oceanos do mundo - a baleia assassina!

Crédito da foto: Rachael Merrett (Orca Spirit Adventures)

Muitas vezes, é uma surpresa para muitas pessoas que na verdade existem diferentes tipos de baleias assassinas que habitam os oceanos do mundo e dois tipos costumam passar o tempo no Mar Salish ao redor de Victoria. Esses diferentes tipos de baleias assassinas são chamados de ecótipos e diferem em muitos aspectos, incluindo os tipos de alimentos que comem, suas estruturas sociais, línguas, comportamentos, áreas de vida e até mesmo na aparência. Em torno de Victoria, os dois ecótipos diferentes de baleias assassinas que você pode ver em um passeio de observação de baleias são conhecidos como os residentes do sul e os transientes ou baleias assassinas de Bigg.

Cada população é geneticamente única e não acasalam entre si. Na verdade, a evidência genética revelou que as populações de orcas transitórias e residentes não compartilharam um ancestral comum por pelo menos 750.000 anos! As baleias assassinas são as únicas espécies conhecidas que têm populações geneticamente segregadas devido a diferenças sociais e culturais e não porque estão separadas por uma barreira geográfica. Na verdade, orcas residentes e transitórias podem ser vistas em relativa proximidade, mas nunca se envolverão em interações sociais.

Figura 1: (a) Alcance da população de baleias assassinas residentes no sul e áreas de habitat crítico identificadas (b) Alcance da população de baleias assassinas transitórias. Crédito gráfico: Programa de Pesquisa de Mamíferos Marinhos do Aquário de Vancouver

Dietas diferentes são uma das principais características distintivas entre os dois tipos de orcas encontrados na costa sudoeste da Ilha de Vancouver. Os residentes do sul comem peixe e uma pequena quantidade de lula. No entanto, eles são seletivos com o salmão e, em particular, com o chinook, constituindo cerca de 90% de sua dieta. Especializar-se em Chinook faz sentido quando se considera que eles são os maiores e mais gordos das espécies de salmão - as orcas obtêm o melhor “retorno pelo seu dinheiro” comendo Chinook.

As baleias assassinas transitórias ou Bigg, por outro lado, são as caçadoras de mamíferos. Eles evoluíram para ser excelentes predadores de focas, botos, leões marinhos, golfinhos e até outras espécies de baleias. Diferentes populações de baleias assassinas evoluíram para se tornarem predadoras experientes em diferentes tipos de presas, o que reduz a competição entre as populações e permite que elas utilizem as várias espécies de presas que seu ambiente oferece.

Orcas residentes comedoras de peixes Orcas transientes comedoras de mamíferos (Bigg’s)

Os residentes do sul são uma pequena população dividida em três vagens conhecidas como J, K e L. Essas vagens são compostas por várias matrilinhas relacionadas mais estreitamente relacionadas entre si do que com as matrilinhas dos outros vagens. Todos os frutos socializam uns com os outros e o acasalamento ocorre entre os frutos. Quando você nasce em um grupo residente, você permanecerá com sua mãe e família pelo resto de sua vida, seja você homem ou mulher. Isso cria grandes unidades familiares e laços muito estreitos entre os membros.

Figura 2: Um exemplo de matrilinha na população residente do sul K-pod. Foto: Centro de Pesquisa de Baleias Southern Resident Killer Whale ID Guide 2014.

A estrutura social das orcas temporárias é um pouco mais flexível do que a de seus primos comedores de peixe. Como os transientes caçam mamíferos que têm sentidos aguçados para detectar seus predadores, eles não podem viajar em grandes grupos porque suas presas os detectariam facilmente. Em vez disso, eles viajam em matrilinhas - uma fêmea e sua prole. Se a unidade familiar se tornar muito grande e seu sucesso na caça começar a diminuir, as filhas adultas e qualquer prole que tenham de se separar primeiro. Se não houver filhas adultas, o filho mais velho do grupo se afastará da unidade familiar, mas os homens tendem a tentar permanecer perto de suas mães por toda a vida.

Figura 3: Um exemplo de matrilinha na população de baleias assassinas transitórias. Fonte: Catálogo de identificação com foto de baleias assassinas Bigg (transitórias) das águas costeiras da Colúmbia Britânica, norte de Washington e sul do Alasca. 2012

As baleias assassinas residentes e temporárias parecem um pouco diferentes umas das outras, mas é preciso um olho treinado para perceber as diferenças rapidamente. Naturalistas e cientistas marinhos são frequentemente capazes de identificar qual ecótipo estão observando poucos minutos depois de avistar as orcas. As baleias assassinas temporárias são ligeiramente mais longas e pesadas do que as baleias assassinas residentes, mas isso é difícil de identificar na água. O que é mais óbvio é a tendência das orcas transitórias terem uma ponta pontiaguda em sua barbatana dorsal, enquanto os residentes têm uma ponta mais arredondada nas suas.

Todas as baleias assassinas têm o que é chamado de remendo de sela em suas costas, que é uma área branco-acinzentada logo atrás e se estendendo abaixo de sua barbatana dorsal. Os remendos de sela das orcas Transientes são sempre sólidos ou fechados, enquanto os residentes podem ter um remendo de sela fechado ou um que tenha algum tipo de forma preta, que é chamado de remendo de sela aberto. As formas únicas de suas nadadeiras dorsais e remendos de sela são as características usadas para identificar orcas individuais em todo o mundo. Tornar a identificação mais desafiadora é o fato de que o remendo da sela não é necessariamente uma imagem espelhada de si mesmo em qualquer lado das costas de uma orca e pode realmente ser bastante diferente de um lado para o outro. Você precisa memorizar dois remendos de sela por baleia para se tornar um especialista em identificá-las!

Figura 3: (a) Orca transiente fêmea T11 com uma ponta pontiaguda na barbatana dorsal, grandes cortes de batalhas com a presa e um remendo de sela sólido ou fechado. (b) Mulher residente orca K-20 ou Spock, mostrando uma ponta arredondada em sua barbatana dorsal e uma grande abertura em seu remendo de sela. Crédito da foto: Rachael Merrett (Orca Spirit Adventures)

Outra distinção muito importante entre os caçadores de mamíferos e os comedores de peixes são suas vocalizações. Cada população de orcas tem seu próprio conjunto distinto de sons que não são usados ​​ou compreendidos por outras populações de orcas. Os três grupos da comunidade Residente do Sul falam a mesma língua, mas cada grupo tem seu próprio dialeto exclusivo desse idioma. Algumas chamadas são exclusivas para cada pod e até mesmo para cada matrilínea. As chamadas são aprendidas e transmitidas de uma geração para a outra.

As orcas transitórias ao longo de toda a costa da Colúmbia Britânica usam um conjunto distinto de chamadas, com algumas chamadas adicionais que podem ser específicas de uma região. As vocalizações das diferentes populações de baleias assassinas são muito distintas e podem ser usadas para identificar quais orcas e até mesmo quais matrilinhas estão presentes em uma determinada área. Ouça!

Vocalizações de orcas residentes no sul

Vocalizações de orca transitórias (Bigg & # 8217s)

À medida que passamos mais e mais tempo com os diferentes ecótipos de baleias assassinas, expandimos nosso conhecimento e compreensão de suas diferenças. As orcas são criaturas dinâmicas e inteligentes que evoluíram ao longo de milênios, desenvolvendo populações social e ecologicamente diversas. Continuamos a aprender com eles e nosso fascínio por suas vidas e famílias cresce a cada dia.


Unidade 2: Cetáceos

Baleias e golfinhos são membros do reino Animalia, filo Chordata e classe Mammalia. Isso significa que as baleias e os golfinhos são mamíferos, não peixes. Eles dão à luz seus filhotes em vez de botar ovos. Eles amamentam seus filhotes através das glândulas mamárias e prestam cuidados parentais extensivos a eles. Coletivamente, colocamos todas as 80-90 baleias e golfinhos na ordem cetáceo. Cetus, do latim, significa baleia. Os cetáceos são geralmente classificados em duas sub-ordens distintas: Mysticeti (baleias com barbatanas) e Odontoceti (baleias com dentes).

A Evolução das Baleias

O registro fóssil de baleias e golfinhos nos mostra que eles são descendentes de mamíferos terrestres. Embora tenham sido extremamente bem-sucedidos, as baleias têm muitas características que não são ideais para a vida no oceano. Para começar, baleias e golfinhos respiram ar, limitando-os à vida na superfície. Eles têm sangue quente e a maioria das espécies luta para manter a temperatura corporal elevada. Eles têm uma espinha e uma pelve que se movem para cima e para baixo como outros mamíferos, ao invés do movimento lateral dos peixes. A estrutura óssea de suas nadadeiras é mais semelhante à dos mamíferos terrestres com cascos do que aos dos peixes. Eles amamentam seus filhotes com leite e a maioria das espécies tem cabelo ou pele. Além disso, muitas baleias têm ossos das pernas residuais que não estão mais presos à pélvis.

Ossos fossilizados do Vale das Baleias no Egito. Imagem da Wikipedia Commons

Uma grande diversidade de fósseis de baleias e ancestrais de baleias conta uma história evolutiva convincente do movimento da terra para a água. É muito provável que os ancestrais das baleias tenham se mudado para a água para aproveitar os recursos abundantes de alimentos e, gradualmente, com o tempo, evoluíram para baleias modernas de grande sucesso. Assista a um videoclipe do PBS Evolution para saber mais sobre a evolução das baleias.

O desenvolvimento embriológico das baleias que vivem no presente também conta uma história de sua história evolutiva. Em muitas baleias embrionárias, os botões dos membros posteriores externos são visíveis por um tempo, mas depois desaparecem à medida que a baleia cresce. Alguns embriões de baleia desenvolverão cabelo e orelhas rudimentares, que desaparecem antes do nascimento. Em algumas espécies de baleias, os embriões em desenvolvimento começam com as narinas na frente da cabeça, como os mamíferos terrestres, apenas para que migrem para trás, para a posição do buraco de sopro, à medida que a baleia embrionária continua a se desenvolver.

Mysticeti (baleias barbatanas)

Descrição: Mysticeti são os maiores animais vivos que já existiram na Terra. Eles são maiores do que os elefantes e alguns até maiores do que os maiores dos dinossauros. As baleias azuis, a maior espécie de baleia na Terra, têm um comprimento adulto médio de 80 pés (24 metros) e foram medidos até 98 pés (30 metros). É impossível pesar um animal assim, mas as estimativas colocam os grandes perto de 190 toneladas métricas. O que se perde nesse tamanho é o tamanho e o esguio desses animais. As baleias azuis também são alguns dos animais que nadam mais rápido no oceano, chegando a 50 quilômetros por hora em distâncias curtas. Todas as baleias de barbatanas têm grandes crânios convexos com placas de barbatanas penduradas na maxila de seus crânios. As baleias de barbatana também têm um grande orifício duplo para soprar nas narinas no topo da cabeça, através do qual respiram.

As baleias cinzentas usam cerca de 300 placas de barbatana presas ao céu da boca para filtrar o alimento da água e dos sedimentos. Comparada com outras baleias de barbatanas, as barbatanas da baleia cinzenta são bastante curtas, variando de cerca de cinco a 25 centímetros de comprimento. Imagem da: Haikai Magazine, foto de Christopher Swann / Minden Pictures

Alimentando: Além de seu tamanho, a característica mais distintiva do mysticeti & # 8217s são as placas de barbatanas que pendem de sua mandíbula superior. As baleias usam essas placas de barbatanas para filtrar alimentos como pequenos peixes, krill e plâncton de imensas quantidades de água. Pode parecer estranho que os maiores animais da Terra se alimentem de organismos que freqüentemente têm menos de uma polegada de comprimento, mas de uma perspectiva ecológica faz todo o sentido. Krill, copépodes e outros tipos de plâncton são algumas das formas de vida mais abundantes (em peso) na Terra.

Todas as baleias de barbatanas são alimentadoras de filtros, mas diferentes baleias usam uma variedade de estratégias diferentes para capturar alimentos. Algumas baleias, como a baleia-borboleta e a baleia-franca, têm barbatanas excepcionalmente longas. Eles irão deslizar a superfície da água com a boca aberta, juntando pequenos fitoplâncton em suas bocas. (Clipe do YouTube) Algumas baleias, como as baleias azuis e fin, nadam rapidamente em cardumes de presas, engolindo enormes cardumes de presas por vez e filtrando a água ao fecharem suas bocas muito grandes. (Clipe do YouTube) As baleias cinzentas, que têm barbatanas muito curtas e rígidas, se alimentam raspando o lado da cabeça ao longo do fundo, sugando goles de sedimentos e filtrando os crustáceos que vivem na lama. As baleias jubarte têm alguns dos estilos de alimentação mais interessantes de todos. Freqüentemente, eles se alimentam em pequenos grupos, produzindo redes de bolhas para prender cardumes de peixes. (Clipe do YouTube)

Ao contrário de outras baleias de barbatanas, as baleias cinzentas se alimentam de organismos que vivem no fundo, aspirando sedimentos e filtrando vermes e crustáceos. Foto de Flip Nicklin, imagem encontrada no The Smithsonian Insider.

Ciclos de vida: O ciclo de vida da maioria das baleias de barbatanas inclui maturidade reprodutiva tardia, longos períodos de gestação e filhotes a cada 3-4 anos. As mães das baleias barbatanas amamentam seus filhotes por até dois anos. A maioria das espécies de baleias de barbatanas faz grandes migrações com o parto geralmente ocorrendo em águas rasas calmas e protegidas. A maioria das baleias de barbatana se alimenta nas águas mais frias e mais ricas em nutrientes das latitudes mais altas. As baleias de barbatanas são geralmente consideradas menos sociais do que suas primas gregárias, as baleias dentadas, mas formam pequenos grupos de alimentação ou acasalamento. As baleias de barbatana têm uma variedade de estilos de corte que podem ser altamente competitivas, frequentemente elaboradas e às vezes agressivas. Os machos jubarte, os mais exclusivos nesse aspecto, participam de uma festa anual de despedida & # 8220 & # 8221 para atrair parceiras fêmeas em potencial.

Comportamento: Observar baleias pode ser uma experiência emocionante. Isso apesar do fato de que passam grande parte do tempo debaixo d'água. Vários comportamentos óbvios podem ser observados durante a observação de baleias. As baleias costumam colocar a cabeça para fora da água para olhar ao redor em um movimento chamado de salto de espionagem. Às vezes, eles se jogam completamente para fora da água em um movimento chamado de violação. As baleias também podem bater em suas nadadeiras ou cauda (cauda) para fazer sons que podem ser ouvidos a grandes distâncias.

Odonticeti (baleias dentadas)

Pacific White Sided Dolphin, imagem da wikipedia

Descrição: Com a notável exceção do cachalote, as baleias dentadas são menores do que as baleias de barbatanas. Eles têm cérebros altamente desenvolvidos e são predadores agressivos. As baleias dentadas têm crânios côncavos com um grande órgão bulboso chamado melão, que usam para focar o som.

Comportamento: As baleias dentadas são definidas por seus grupos sociais que são tipicamente famílias extensas lideradas por um chefe matriarcal. Os machos, especialmente os cachalotes machos, são mais propensos a serem isolados em grupos de solteiros. & # 8221 Grupos menores geralmente se reúnem para formar & # 8220super vagens & # 8221 maiores para o propósito de seleção de parceiros. Os golfinhos e as baleias dentadas dão a impressão de serem altamente brincalhões, apresentando freqüentes exibições aéreas e acrobáticas. Os golfinhos são frequentemente observados cavalgando as ondas, empurrados pela frente dos barcos em um comportamento denominado passeio de proa ou mesmo surfe.

Alimentando: Como em todas as coisas, as baleias com dentes se alimentam em grupos. Freqüentemente, trabalhando coletivamente como uma unidade, eles são caçadores altamente adaptados. Observou-se que golfinhos encurralam peixes com sucesso em áreas rasas, onde são fáceis de comer. Ainda mais notável, as baleias assassinas às vezes encalham em praias rasas quando perseguem pinípedes ou pinguins. As baleias dentadas fazem uso extensivo da ecolocalização para localizar e, em alguns casos, podem usar o som para desativar ou & # 8220 atordoar & # 8221 suas presas. Os cachalotes, em particular, têm um grande arsenal de sons para localizar e desativar suas presas. Suas habilidades de caça são tão bem adaptadas que grandes cardumes de atuns freqüentemente seguem abaixo de grupos de golfinhos, aproveitando a capacidade dos golfinhos de localizar suas presas por meio da ecolocalização. Alguns grupos de baleias com dentes são migratórios e outros preferem permanecer em habitats locais. As baleias com dentes freqüentemente mergulham em grandes profundidades em busca de presas (principalmente lulas). Mais notavelmente, os cachalotes podem mergulhar a profundidades de três quilômetros e permanecer no chão por mais de uma hora.

Perguntas para pesquisar

Use a leitura acima e a apresentação de slides desta unidade para ajudá-lo a responder a essas perguntas.


Qual é a diferença entre a evolução das barbatanas nas baleias e nos peixes? - Biologia

Não é estranho que haja um grupo de mamíferos que respiram ar e vivem em um ambiente que pode resultar em sufocamento? Além dos humanos no espaço, as únicas outras criaturas que escolheram deixar suas zonas de conforto são os cetáceos (baleias e botos).

A explicação para os humanos é simples: aventura e / ou estupidez. Mas e as baleias?

A anatomia comparativa é o estudo das semelhanças e diferenças na anatomia das diferentes espécies. Há muito que é uma das principais evidências de evolução, pelo fato de ser muito concreto e não necessitar de tecnologia extensa.

Os cientistas irão mais a fundo do que apenas olhar para as aparências externas dos organismos. Muitas vezes, os cientistas usam ossos para determinar semelhanças e diferenças na anatomia comparativa. Existem dois tipos de estruturas que você pesquisará agora. Ambos foram usados ​​para determinar a evolução das baleias.

As primeiras são Estruturas Homólogas. Essas são partes do corpo em organismos que têm estrutura semelhante às partes comparativas de outros organismos. Um exemplo disso é a estrutura óssea em membros de diferentes mamíferos, mostrada a seguir.

Pondere sobre isso

Com que frequência as criaturas evoluem para deixar um ambiente por outro? Existem outros exemplos?

Como e por que o osso pélvico e as patas traseiras das baleias se desprenderam de sua espinha? Quais são as vantagens evolutivas disso?

Por que os cetáceos se adaptaram a um ambiente totalmente aquático, enquanto os antigos animais semi-aquáticos, como crocodilos e crocodilos, permanecem inalterados?

Discutir
Leituras adicionais

Paleoantropologia e Anatomia Comparada, do departamento de Antropologia da University College London.


Por que as baleias desenvolveram barbatanas horizontais em vez de verticais como os peixes?

Gostaria de saber as supostas nuances por trás dessa questão, se foi puro acaso ou se houve uma redução de custo inicial para que eles evoluíssem para um nicho aquático fazendo isso dessa forma. Ou se havia uma vantagem real em ter barbatanas de cauda horizontais para animais marinhos excessivamente grandes.

Porque as espinhas dos mamíferos são construídas para se flexionar horizontalmente, ao contrário das espinhas dos peixes, que se flexionam lateralmente. Isso permite aos mamíferos mais mobilidade, porque uma coluna com flexão horizontal auxilia na corrida em 4 pernas. Quando os ancestrais das baleias voltaram à água, eles utilizaram movimentos horizontais, pois estes geravam maior quantidade de força, uma vez que os músculos e a estrutura esquelética já estavam dispostos dessa forma. E é por isso que os caudaflukes são horizontais: a unha é organizada ortogonalmente à força principal que impulsiona o corpo porque isso lhe dá mais resistência. Se você olhar para outros mamíferos marinhos, como focas e peixes-boi, terá uma história semelhante.

Vim aqui para postar isso. Observe a maneira como um cachorro ou uma chita corre!

Precisamente. Se você olhar para os ictiossauros, eles são organizados como peixes porque os primeiros répteis ainda dobram o corpo de um lado para o outro como os peixes. Nas baleias, simplesmente curve suas próprias costas para ver de que forma você é mais forte de um lado para o outro ou da frente para trás. Definitivamente, somos mais fortes na flexão para a frente.

Então, agora que isso foi esclarecido: há algum outro benefício para qualquer uma das orientações que conhecemos?

Então, quando as espinhas dos mamíferos foram da horizontal para a lateral?

Do outro lado, as focas, tartarugas, sapos e pinguins não têm barbatanas de cauda altas ou planas porque usam uma propulsão mais parecida com remo para nadar

Portanto, a locomoção das baleias e # x27 é mais parecida com twerking do que com sacudidela de leite.

Acho que porque eles evoluíram de criaturas com patas traseiras. Se você juntar as pernas, só poderá movê-las para cima e para baixo, portanto, uma barbatana horizontal adicionada à extremidade aumentaria mais seu movimento.

Os peixes, por outro lado, não têm realmente esse problema e se movem movendo a espinha de um lado para o outro, daí uma barbatana caudal vertical.

Estou tentando descobrir se você acha que a cauda das baleias é devido à fusão de suas pernas. Sua cauda é uma extensão de sua espinha como qualquer cauda. As baleias têm restos de ossos de suas pernas em seus corpos, mas não em sua cauda.

Mammals vertebrae are more rigid than fish to stabilize better while walking (also we have a box like rib cage and are the only one that have diaphragm) Despite being an marine animal, whales inherited this trait and ondulate vertically while locomoting like a horse galloping rather than laterally like a fish swimming ir a lizard crawling. We can observe that while salamanders, snakes, crocs and lizards are swimming they kind of imitate fish, some extinct marine reptile like ictiosaurs also evolved vertical fishlike fins by swimming this way. But aquatic mammals, descendants of upright legs animais, moves more simillary to it’s terrestrial counterparts. Not only this happens to whales but also to manatees, otters and beavers with their flat rather than tall tails.

I figured the undulation seeded the fitness that would force adaptive developement in that direction to begin with.

I read somewhere that for equal body size with other aquatic vertebra, whales are in fact worse swimmers (take Dolphin vs Swordfish/shark/Tuna) apples-to apples-to their vertical tailbone counterparts, perhaps having something to do with their suboptimal motility. But also offset this disadvantage by the fact that their warm blooded metabolism helps them keep up for burst and sustain.

For the same reason you flap your legs up and down not side to side when doing butterfly stroke.

There’s a section in Jerry Coyne’s book, Why Evolution is True, that talks about Whale evolution. Quite interesting.

because they hadvlegs at one point. Try moving your hips any legs together up and down and then side to side and see what feels better.

Whales are mammals evolved from previously land dwelling mammals. Dinosaurs and mammals have a more upright posture with their legs beneath them so as they walk they flex in the forward and backward direction instead of side to side. The ancestral state was a side to side motion still seen in lizards, amphibians, and fish.

Because whale ancestors flexed in an up and down or forward and backward direction already they retained it when they lost their legs and their tail followed the same motion as the rest of their body.

The short answer is that whales are mammals, fish are not. They move differently because of that. Both methods work so there’s no reason to change this because they stopped having legs. Snakes still move side to side without legs because that’s how lizards move never developing the more upright posture. With legs a more upright posture helps with speed.

I don’t have a clue about an actual answer, but I wanna guess. I’m hoping some whale biologist will come along and tell how wrong our right I am.
I bet there probably isn’t too big a difference efficiency while completely submerged. Where I think the difference comes in is that whales, like dolphins, sea lions, seals all have horizontal tails because they all need to break surface to breathe. In addition, I’m pretty sure all water mammal ancestors were land walkers. Mammals have their rear appendages arranged horizontal to one another, so it would make sense that as the legs shortened and became more fin like that the fins would be horizontal. I think the fact that they breathe air also encouraged the fins to remain horizontal because it would be easier for the water mammal ancestors to angle the fins to go up. I’m sure their incredible ability to hold their breaths took some time to evolve and in that time their ancestors would need every advantage to stay under longer and break the surface faster and cheaper.
Here’s to Hoping an expert will come sort me out.


Toothed Whales

It may come as a surprise to learn that the toothed whales include all species of dolphins and porpoises. In fact, 32 species of dolphins and 6 species of porpoises are toothed whales. Orcas, sometimes called killer whales, are actually the world's largest dolphins. While whales are larger than dolphins, dolphins are large (and more talkative) than porpoises.

Some toothed whales are freshwater animals these include six species of river dolphins. River dolphins are freshwater mammals with long snouts and small eyes, which live in rivers in Asia and South America. Like baleen whales, many species of toothed whales are endangered.

  • Are generally smaller than baleen whales, although there are some exceptions (e.g., the sperm whale and Baird's beaked whale).
  • Are active predators and have teeth that they use to catch their prey and swallow it whole. The prey varies depending on species but can include fish, seals, sea lions or even other whales.
  • Have a much stronger social structure than baleen whales, often gathering in pods with a stable social structure.
  • Have one blowhole on top of their head.
  • Unlike baleen whales, males of toothed whales species are usually larger than females.

Examples of toothed whales include the beluga whale, bottlenose dolphin, and common dolphin.


The evolution of whales

In Moby Dick, Herman Melville has his protagonist enumerate the reasons why scientists believe that whales are mammals, but then, with bold eloquence, he exclaims: “Be it known that, waving all argument, I take the good old fashioned ground that the whale is a fish, and call upon holy Jonah to back me.”

That American classic was written in 1851, eight years before the publication of another classic that shook the intellectual world of its time: The Origin of Species. In it, Charles Darwin proposed that all species were descended from other species and eventually had one common ancestor. With whales being mammals, and mammalian ancestors being land animals, whale ancestors must have lived on land too. Even Darwin struggled with that concept, he proposed, in the first edition of his book, that whales might have evolved from ancestors that waded in rivers catching insects. This brought ridicule from his readers, and the statement was shortened in subsequent editions until whale origins was banished altogether in the last edition published during his life.

Indeed, the land ancestry of whales remained a thorny issue for the scientists, as all fossil whales, throughout the 19th and much of the 20th century showed the fully aquatic features of animals that could not survive on land. Where were those land ancestors, or the intermediates to life in water, creationists demanded and they made fun of the idea that whales were somehow related to cows and their even-toed relatives, calling the idea an "udder" failure.

That all changed in the 1990s and 2000s, when a remarkable series of fossils was discovered: intermediate animals showing a mix of land and water features water ancestral to all modern cetaceans (whales, dolphins, porpoises). The relevant fossil record went from non-existent to excellent, and confirmed the molecular biologists’ finding that the closest relatives of cetaceans were indeed the artiodactyls (even-toed ungulates including cattle, deer, pigs, hippos, camels, and giraffe).

Now, so many fossils have been found that it became possible to study evolutionary changes in great detail, allowing an unprecedented understanding of land adaptations evolving into water adaptations. Such evolutionary changes occurred throughout the body. The limbs lost their function in body support, but now had to work as locomotor organs in the new, dense medium. The ears had to change, since sound in water is very different from sound in air. The nose shifted back onto the forehead, to make breathing while submerged easier. The kidneys also changed, since freshwater is not available to drink in ocean living mammals. And all of those changes, and many others, accumulated in short succession. In eight million years, cetacean ancestors went from land mammals to obligate marine swimmers. This early phase in cetacean evolution was characterized by great experimentation. There were crocodile-like whales, otter-like whales, and seal-like whales, and all these body plans were tested and then went extinct, until, in the end, only one body type was left. This is the same body type present in all roughly 90 modern species of cetaceans: a streamlined body with no neck, ending in a horizontally placed triangular fluke, lacking external hind limbs and with paddle shaped forelimbs, with a skin that is mostly devoid of hair, and a nose opening that forms the blowhole on the forehead. However, the traces of the ancestral land mammal ancestors are still retained in cetacean embryos, which have a distinct neck, with a long and narrow tail instead of a fluke, and with hind limbs that protrude from the body. Hairs are common on the faces of small fetuses, and the nasal opening is at the tip of the nose.

With the new fossils and DNA data, molecular biologists were also able to solve Darwin’s vexing problem of what whales are related to. The DNA evidence points to one particular artiodactyl as the closest relative to whales: the hippopotamus. However, the last common ancestor of hippos and whales goes back some 50 million years, and it did not look at all like a hippo or a whale. Fossil evidence indicates that a nimble, deer-like mammal called Indohyus is even more closely related to whales. It is possible that both cetaceans and hippos are derived from Indohyus or a similar species. Indohyus lived near the northern edge of the Indian subcontinent at a time when the Himalayas were just forming, and the Tethys Sea separated the Indian and Asian land masses. It is here that cetaceans originated.

Indoyus was the size of a cat, but proportionally more similar to a deer without antlers. In looks, Indohyus may have been similar to the modern mouse deer of Africa and Southeast Asia. Mouse deer eat fruits and leaves on the forest floor, and like to live near small streams. When they perceive danger, they jump into the water, hiding fully submerged. It is possible that Indohyus lived similarly, and that predator avoidance was the first aquatic behavior displayed by the ancestors of cetaceans. From the chemistry of the teeth, it is clear that Indohyus was a plant eater, and its dense bones suggest that they functioned as ballast, allowing the animal to stay submerged. Aged individuals have teeth that are worn down with use, and that tooth wear is different from that of related plant-eaters. In fact, the tooth wear looks more similar to that of the meat-eating early whales. This is a puzzle that is not solved and maybe Indohyus ate a kind of plant food that required processing by teeth similar to meat. That feature may have helped it as its descendants became meat-eating whales.

The next step on the evolutionary ladder are the first cetaceans, pakicetids. Like Indohyus, pakicetids are only known from Pakistan and India. Even though they are the first whales, they looked nothing like modern whales. Instead, they were more similar to a large dog or wolf. Their fossils are only ever found in rocks that formed in shallow streams, never in the ocean, and it is likely that pakicetids were waders or bottom walkers in these streams. Their dentition indicates that they are meat eaters, and their eyes and ears are located high on the skull, a feature often associated with animals that have a submerged body, but are interested in things that happen out of the water, such as crocodiles spying for terrestrial prey. It is indeed thought that pakicetids were ambush predators, preying on land animals coming to the water to drink, or maybe catching fish trapped in shallow water.

Around 48 million years ago, cetaceans moved toward the ocean. The first known species to do this is Ambulocetus natans. Ambulocetus is known from Pakistan, and only one complete skeleton has ever been discovered. It resembles crocodiles even more than pakicetids, while pakicetids had long limbs that could raise it up on land, Ambulocetus was more sprawling. Ambulocetus’ limbs are short, the tail powerful and the snout long. In spite of the short limbs, the feet are large, and they were probably the organ that these animals swam with. Even though there is an abundance of marine shells associated with the rocks that Ambulocetus is found in, it is also clear that there was freshwater nearby. Ambulocetus was possibly coastal, still taking advantage of thirsty prey coming to drink, but also venturing out in lagoons and the surf.

Following pakicetids and Ambulocetus in time as well as on the evolutionary branches leading to modern cetaceans are remingtonocetids, again a family known only from Pakistan and India. The trend toward more aquatic life continues, the limbs are shorter than in the earlier whales, and the tail is long and powerful. The shape of the vertebrae indicates that remingtonocetids do not have a fluke, but the tail vertebrae are somewhat flattened, suggesting that the tail was flat in the horizontal plane. It is likely that they swung this tail through the water in an up-down movement, which is of course the movement that the modern cetaceans make to propel themselves with their triangular fluke. Some other features are also indicative of more aquatic life. The eyes of remingtonocetids are small, suggesting that they were less important in catching prey, and indeed, the rocks that these fossils are found in indicate that many remingtonocetids lived in swamps with muddy water. The placement of the eyes is also unusual. Instead of being located on the top of the head, to see outside the water, remingtonocetid eyes are placed on the side of the head, consistent with hunting aquatic prey. The part of the skull that houses the remingtonocetid ear is large, suggesting that they had excellent hearing. It is likely that remingtonocetids used their ears in prey detection, a feature in common with modern toothed whales.

Protocetid cetaceans lived at the same time as remingtonocetids, but in somewhat different habitats. In addition to South Asia, protocetids also conquered the oceans, and have been found in continents from Africa to South and North America. Unlike the earlier families, this implies that protocetids were able to cross large stretches of water and were thus good swimmers. They are a diverse group, with much morphological diversity. It is clear that some protocetids had a tail similar to that of ambulocetids and remingtonocetids, and it is also possible that some already had a fluke.

Unlike remingtonocetids, protocetids are found in localities that indicate open, clear water, and they had big eyes. Protocetids are also the first whales in which the nasal opening is not near the tip of the snout, it has shifted higher up on the skull, although it is not a blowhole like it is in modern cetaceans. They still had powerful fore- and hind limbs allowing them to come ashore and get around on land, and possibly hauled out for functions related to reproduction, similar to modern sea lions. They may have been the first cetacean pursuit predators in open water.

The first fully aquatic cetaceans, and the group from which all modern cetaceans are derived, are the basilosaurids. Just like protocetids, basilosaurids are distributed widely across the world. Basilosaurids have the familiar attributes of modern cetaceans, they are streamlined, they have a fluke, and their forelimb is a paddle. Unlike modern whales, basilosaurids did have external hind limbs, but these were so small that they could not bear the animal’s weight, and their function, if any, is unclear. Some basilosaurids looked like a dolphin, and it is likely that their lifestyle resembled that of dolphins.

The entire evolutionary sequence, from little Indohyus diving into streams, to modern cetacean-like basilosaurids took about 8 million years. Evolution designed new forms, tried them out, and discarded most of them, until at the end only the modern cetacean body plan remained. It is mind-boggling to think that all the different organs – limbs, ears, nose – had to change all at the same time, and one wonders how the genome changes needed to enable the morphological changes accumulated.

With such a complete fossil record, a rich diversity of modern whales and their embryos, and the powerful new molecular techniques, it may be possible to approach that question. Could it be that some changes in the genome affected several disparate organ systems simultaneously, in fact creating an evolutionary shortcut that created novel morphologies at a high rate? This is an exciting concept. If we are able to identify some genes that are engaged in the development of multiple organ systems and that show consistent differences between cetaceans and other mammals, we may have identified the fingerprints of the process of cetacean origins.

J. G. M. ‘Hans’ Thewissen is the Ingalls Brown Professor of Anatomy at Northeast Ohio Medical University. He is the author of The Walking Whales: From Land to Water in Eight Million Years.


Whale, dolphin blowholes developed differently, research reveals

April 28 (UPI) -- All whales have blowholes, but not all of them evolved them the same way -- according to a new study, the two major forms of cetaceans turned their noses into blowholes in different ways.

Cetaceans, the group of marine mammals that includes whales and dolphins, evolved from land mammals. The earliest cetaceans had noses a lot like their land-based relatives, but at some point, the forward-pointing nose became an upward-facing blowhole.

Often, scientists trying to understand the evolutionary origins of a distinct anatomical feature focus on fossils. For the latest study, presented this week in the Experimental Biology meeting, scientists observed the development of spotted dolphin and fin whale embryos and fetuses.

During embryonic and fetal development, researchers watched as the nasal passage initially formed like a nose before migrating back to its position atop the body, where blowholes are found.

"The main difference is in which other parts of the skull change orientation in relation to the nasal passage," study lead author Rachel Roston told UPI in an email.

Scientists were surprised to find the development of the blowhole during embryonic and fetal development followed two distinct patterns.

"In dolphins, which are toothed whales, odontocetes, those changes occur in the middle of the skull. But, in fin whales, which are baleen whales, mysticetes, we did not see the same changes the middle of the skull as the dolphins," said Roston, a postdoctoral fellow at the University of Washington.

Instead, the anatomical transformation in fin whales involves the rear of the skull, at the nexus of the neck and vertebral column.

"Other closely-related species seem to follow each pattern," Roston said. "So, it seems there are at least two ways to reorient the nasal passage into a blowhole during development, one in toothed whales and another in baleen whales."

Because most previous studies have focused on the shapes and structures of whale blowholes, Roston and her colleagues wanted to look at how the nasal passage relates to the other parts of the head and body.

The differences in the way the nasal passage reorients itself during prenatal development may help explain the functional difference in the blowholes of toothed and baleen whales.

"Baleen whales use their nasal passages for breathing, and toothed whales use their nasal passages for both breathing and echolocation," Roston said.

"So, the differences in development that we've identified are accompanied by many other interesting functional and anatomical differences in the two groups," Roston said.

As so often happens, researchers said their findings have raised more new questions about blowhole evolution than they have answered.

"It will be interesting to see how these developmental differences relate to other differences in blowhole and head anatomy among fossil and living cetaceans," Roston said.

"Likewise, it will be interesting to see how these discoveries in cetacean development reshape how we think about skull and head development and evolution in other mammals," she said.


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