Anfibio

Muchos anfibios - como este Ceratophrys cranwelli-Exhibir la biofluorescencia.

Los jóvenes generalmente experimentan una metamorfosis de larva con branquias a una forma adulta que respira aire con pulmones. Los anfibios usan su piel como una superficie respiratoria secundaria y algunas salamandras y ranas terrestres pequeñas carecen de pulmones y dependen completamente de su piel. Son superficialmente similares a los reptiles como las lagartijas pero, junto con los mamíferos y las aves, los reptiles son amniotas y no requieren cuerpos de agua para reproducirse. Con sus complejas necesidades reproductivas y pieles permeables, los anfibios suelen ser indicadores ecológicos; en las últimas décadas ha habido una disminución dramática en las poblaciones de anfibios para muchas especies en todo el mundo.

Los primeros anfibios evolucionaron en el período Devónico a partir de peces sarcopterigios con pulmones y aletas con extremidades huesudas, características que fueron útiles para adaptarse a la tierra firme. Se diversificaron y se hicieron dominantes durante los períodos Carbonífero y Pérmico, pero luego fueron desplazados por reptiles y otros vertebrados. El origen de los anfibios modernos pertenecientes a Lissamphibia, que apareció por primera vez durante el Triásico inferior, hace unos 250 millones de años, ha sido motivo de controversia durante mucho tiempo. Sin embargo, el consenso emergente es que probablemente se originaron a partir de temnospondyls, el grupo más diverso de anfibios prehistóricos, durante el período Pérmico.

Los tres órdenes modernos de anfibios son Anura (las ranas), Urodela (las salamandras) y Apoda (las cecilias), un cuarto grupo, los Albanerpetontidae, se extinguieron hace unos 2 millones de años. El número de especies de anfibios conocidas es de aproximadamente 8.000, de las cuales casi el 90% son ranas. El anfibio (y vertebrado) más pequeño del mundo es una rana de Nueva Guinea (Paedophryne amauensis) con una longitud de solo 7,7 mm (0,30 in). El anfibio vivo más grande es la salamandra gigante del sur de China (Andrias sligoi) de 1,8 m (5 pies 11 pulgadas), pero se ve empequeñecida por los temnospóndilos prehistóricos como Mastodonsaurus que podrían alcanzar hasta 6 metros de longitud. El estudio de los anfibios se denomina batracología, mientras que el estudio tanto de los reptiles como de los anfibios se denomina herpetología.

Clasificación

El vertebrado más pequeño del mundo, Paedophryne amauensis, sentado en un centavo estadounidense. La moneda es de 17.9 mm de diámetro, para escala

La palabra anfibio se deriva del término griego antiguo ἀμφίβιος (amphíbios), que significa 'ambos tipos de vida', ἀμφί que significa 'de ambos tipos' y βιος que significa 'vida'. El término se usó inicialmente como un adjetivo general para los animales que podían vivir en la tierra o en el agua, incluidas las focas y las nutrias. Tradicionalmente, la clase Amphibia incluye todos los vertebrados tetrápodos que no son amniotas. Los anfibios en su sentido más amplio (sensu lato) se dividieron en tres subclases, dos de las cuales están extintas:

• Lepospondyli subclase (pequeño grupo paleozoico, que están más estrechamente relacionados con amniotes que Lissamphibia)
• Subclase Temnospondyli† (diverso Paleozoico y temprano Mesozoico grado)
• Subclase Lissamphibia (todos los anfibios modernos, incluyendo ranas, sapo, salamandras, newts y cecilianas)
  • Salientia (rogs, toads y parientes): Jurásico al presente: 7.360 especies actuales en 53 familias
  • Caudata (salamanders, newts y parientes): Jurassic to present—764 current species in 9 families
  • Gymnophiona (caecilianos y parientes): Jurassic to present—215 current species in 10 families
  • Allocaudata† (Albanerpetontidae) Jurásico Medio – Pleistoceno Temprano

Triadobatrachus massinoti, a proto-frog from the Early Triassic of Madagascar

El número real de especies en cada grupo depende de la clasificación taxonómica seguida. Los dos sistemas más comunes son la clasificación adoptada por el sitio web AmphibiaWeb, Universidad de California, Berkeley, y la clasificación del herpetólogo Darrel Frost y el Museo Americano de Historia Natural, disponible como la base de datos de referencia en línea "Especies de anfibios del mundo& #34;. La cantidad de especies citadas anteriormente sigue a Frost y la cantidad total de especies de anfibios conocidas al 31 de marzo de 2019 es exactamente 8,000, de las cuales casi el 90% son ranas.

Con la clasificación filogenética, el taxón Labyrinthodontia ha sido descartado por ser un grupo poliparafilético sin características definitorias únicas además de características primitivas compartidas. La clasificación varía según la filogenia preferida del autor y si utilizan una clasificación basada en tallos o en nodos. Tradicionalmente, los anfibios como clase se definen como todos los tetrápodos con una etapa larval, mientras que el grupo que incluye a los ancestros comunes de todos los anfibios vivos (ranas, salamandras y cecilias) y todos sus descendientes se llama Lissamphibia. La filogenia de los anfibios del Paleozoico es incierta, y Lissamphibia posiblemente puede caer dentro de grupos extintos, como los Temnospondyli (colocados tradicionalmente en la subclase Labyrinthodontia) o los Lepospondyli, y en algunos análisis incluso en los amniotas. Esto significa que los defensores de la nomenclatura filogenética han eliminado una gran cantidad de grupos de tetrápodos de tipo anfibio del Devónico basal y del Carbonífero que anteriormente se ubicaron en Amphibia en la taxonomía de Linnaean, y los incluyeron en otros lugares bajo la taxonomía cladística. Si el ancestro común de anfibios y amniotas se incluye en Amphibia, se convierte en un grupo parafilético.

Todos los anfibios modernos están incluidos en la subclase Lissamphibia, que generalmente se considera un clado, un grupo de especies que han evolucionado a partir de un ancestro común. Los tres órdenes modernos son Anura (las ranas), Caudata (o Urodela, las salamandras) y Gymnophiona (o Apoda, las cecilias). Se ha sugerido que las salamandras surgieron por separado de un ancestro similar a Temnospondyl, e incluso que las cecilias son el grupo hermano de los anfibios reptiliomorfos avanzados y, por lo tanto, de los amniotas. Aunque se conocen los fósiles de varias protoranas más antiguas con características primitivas, la "rana verdadera" es Prosalirus bitis, de la Formación Kayenta del Jurásico Temprano de Arizona. Es anatómicamente muy similar a las ranas modernas. La cecilia más antigua conocida es otra especie del Jurásico Temprano, Eocaecilia micropodia, también de Arizona. La salamandra más antigua es Beiyanerpeton jianpingensis del Jurásico Superior del noreste de China.

Las autoridades no están de acuerdo sobre si Salientia es un superorden que incluye al orden Anura o si Anura es un suborden del orden Salientia. Los Lissamphibia se dividen tradicionalmente en tres órdenes, pero una familia extinta parecida a una salamandra, los Albanerpetontidae, ahora se considera parte de Lissamphibia junto con el superorden Salientia. Además, Salientia incluye las tres órdenes recientes más la protorana triásica, Triadobatrachus.

Historia evolutiva

Restauración de Eusthenopteron, un pez completamente acuático

Restauración de Tiktaalik, un pez tetrapodomor avanzado

Los primeros grupos importantes de anfibios se desarrollaron en el período Devónico, hace unos 370 millones de años, a partir de peces con aletas lobuladas que eran similares al celacanto y al pez pulmonado modernos. Estos antiguos peces con aletas lobuladas habían desarrollado aletas con múltiples articulaciones en forma de patas con dígitos que les permitían arrastrarse por el fondo del mar. Algunos peces habían desarrollado pulmones primitivos que les ayudaban a respirar aire cuando los estanques estancados de los pantanos del Devónico tenían poco oxígeno. También podían usar sus fuertes aletas para salir del agua y llegar a tierra firme si las circunstancias lo requerían. Eventualmente, sus aletas óseas se convertirían en extremidades y se convertirían en los ancestros de todos los tetrápodos, incluidos los anfibios, reptiles, aves y mamíferos modernos. A pesar de poder arrastrarse por la tierra, muchos de estos peces tetrapodomorfos prehistóricos aún pasaban la mayor parte de su tiempo en el agua. Habían comenzado a desarrollar pulmones, pero todavía respiraban predominantemente con branquias.

Se han descubierto muchos ejemplos de especies que muestran características de transición. Ichthyostega fue uno de los primeros anfibios primitivos, con fosas nasales y pulmones más eficientes. Tenía cuatro extremidades robustas, un cuello, una cola con aletas y un cráneo muy similar al del pez de aletas lobuladas, Eusthenopteron. Los anfibios desarrollaron adaptaciones que les permitieron permanecer fuera del agua por períodos más largos. Sus pulmones mejoraron y sus esqueletos se volvieron más pesados y fuertes, más capaces de soportar el peso de sus cuerpos en tierra. Desarrollaron "manos" y "pies" con cinco o más dígitos; la piel se volvió más capaz de retener fluidos corporales y resistir la desecación. El hueso hiomandibula del pez en la región hioides detrás de las branquias disminuyó de tamaño y se convirtió en el estribo de la oreja de los anfibios, una adaptación necesaria para oír en tierra firme. Una afinidad entre los anfibios y los peces teleósteos es la estructura de múltiples pliegues de los dientes y los huesos supraoccipitales emparejados en la parte posterior de la cabeza, ninguna de estas características que se encuentran en otras partes del reino animal.

The Permian lepospondyl Diplocaulus en gran parte acuática

Al final del período Devónico (hace 360 millones de años), los mares, ríos y lagos rebosaban de vida mientras que la tierra era el reino de las primeras plantas y carecía de vertebrados, aunque algunos, como Ichthyostega , a veces pueden haberse arrastrado fuera del agua. Se cree que pueden haberse propulsado con las extremidades anteriores, arrastrando los cuartos traseros de manera similar a como lo hace el elefante marino. A principios del Carbonífero (hace 360 a 345 millones de años), el clima se volvió húmedo y cálido. Se desarrollaron extensos pantanos con musgos, helechos, colas de caballo y calamitas. Los artrópodos que respiran aire evolucionaron e invadieron la tierra donde proporcionaron alimento a los anfibios carnívoros que comenzaron a adaptarse al medio terrestre. No había otros tetrápodos en la tierra y los anfibios estaban en la parte superior de la cadena alimentaria, ocupando la posición ecológica que actualmente ocupa el cocodrilo. Aunque equipados con extremidades y la capacidad de respirar aire, la mayoría todavía tenía un cuerpo largo y afilado y una cola fuerte. Eran los principales depredadores terrestres, a veces alcanzando varios metros de longitud, depredando los grandes insectos de la época y los muchos tipos de peces en el agua. Todavía necesitaban regresar al agua para poner sus huevos sin cáscara, e incluso la mayoría de los anfibios modernos tienen una etapa larvaria completamente acuática con branquias como sus antepasados peces. Fue el desarrollo del huevo amniótico, que evita que el embrión en desarrollo se seque, lo que permitió a los reptiles reproducirse en la tierra y lo que condujo a su dominio en el período que siguió.

Después del colapso de la selva tropical del Carbonífero, el dominio de los anfibios dio paso a los reptiles, y los anfibios fueron devastados aún más por la extinción del Pérmico-Triásico. Durante el Período Triásico (hace 250 a 200 millones de años), los reptiles continuaron superando a los anfibios, lo que llevó a una reducción tanto de los anfibios como de los anfibios. tamaño y su importancia en la biosfera. Según el registro fósil, Lissamphibia, que incluye a todos los anfibios modernos y es el único linaje sobreviviente, puede haberse separado de los grupos extintos Temnospondyli y Lepospondyli en algún período entre el Carbonífero tardío y el Triásico temprano. La relativa escasez de evidencia fósil impide una datación precisa, pero el estudio molecular más reciente, basado en la tipificación de secuencias multilocus, sugiere un origen del Carbonífero Tardío/Pérmico Temprano para los anfibios existentes.

El temnospondyl Eryops tenía extremidades robustas para apoyar su cuerpo en tierra

Los orígenes y las relaciones evolutivas entre los tres grupos principales de anfibios son un tema de debate. Una filogenia molecular de 2005, basada en análisis de ADNr, sugiere que las salamandras y las cecilias están más estrechamente relacionadas entre sí que con las ranas. También parece que la divergencia de los tres grupos tuvo lugar en el Paleozoico o Mesozoico temprano (hace unos 250 millones de años), antes de la ruptura del supercontinente Pangea y poco después de su divergencia de los peces con aletas lobuladas. La brevedad de este período y la rapidez con la que se produjo la radiación ayudarían a explicar la relativa escasez de fósiles de anfibios primitivos. Hay grandes lagunas en el registro fósil, el descubrimiento del disorofoide temnospondyl Gerobatrachus del Pérmico Temprano en Texas en 2008 proporcionó un eslabón perdido con muchas de las características de las ranas modernas. El análisis molecular sugiere que la divergencia rana-salamandra tuvo lugar considerablemente antes de lo que indica la evidencia paleontológica. Un estudio sugirió que el último ancestro común de todos los anfibios modernos vivió hace unos 315 millones de años, y que los estereospondilo temnospondilos son los parientes más cercanos de las cecilias. Sin embargo, la mayoría de los estudios respaldan un único origen monofilético de todos los anfibios modernos dentro de los temnospóndilos disorofoideos.

A medida que evolucionaron a partir de peces con estocadas, los anfibios tuvieron que hacer ciertas adaptaciones para vivir en la tierra, incluida la necesidad de desarrollar nuevos medios de locomoción. En el agua, los empujes laterales de sus colas los habían impulsado hacia adelante, pero en tierra se requerían mecanismos muy diferentes. Sus columnas vertebrales, extremidades, cinturas escapulares y musculatura debían ser lo suficientemente fuertes como para levantarlos del suelo para moverse y alimentarse. Los adultos terrestres descartaron sus sistemas de líneas laterales y adaptaron sus sistemas sensoriales para recibir estímulos a través del aire. Necesitaban desarrollar nuevos métodos para regular el calor de su cuerpo para hacer frente a las fluctuaciones de la temperatura ambiente. Desarrollaron comportamientos adecuados para la reproducción en un ambiente terrestre. Sus pieles estaban expuestas a los dañinos rayos ultravioleta que previamente habían sido absorbidos por el agua. La piel cambió para volverse más protectora y evitar la pérdida excesiva de agua.

Características

La superclase Tetrapoda se divide en cuatro clases de animales vertebrados con cuatro extremidades. Los reptiles, las aves y los mamíferos son amniotas, cuyos huevos son puestos o transportados por la hembra y están rodeados por varias membranas, algunas de las cuales son impermeables. Al carecer de estas membranas, los anfibios requieren cuerpos de agua para reproducirse, aunque algunas especies han desarrollado varias estrategias para proteger o eludir la vulnerable etapa larvaria acuática. No se encuentran en el mar a excepción de una o dos ranas que viven en aguas salobres en manglares; Mientras tanto, la salamandra de Anderson se encuentra en lagos de agua salobre o salada. En tierra, los anfibios están restringidos a hábitats húmedos debido a la necesidad de mantener su piel húmeda.

Los anfibios modernos tienen una anatomía simplificada en comparación con sus antepasados debido a la pedomorfosis, provocada por dos tendencias evolutivas: la miniaturización y un genoma inusualmente grande, lo que da como resultado una tasa de crecimiento y desarrollo más lenta en comparación con otros vertebrados. Otra razón de su tamaño está asociada con su rápida metamorfosis, que parece haber evolucionado solo en los ancestros de lissamphibia; en todas las demás líneas conocidas el desarrollo fue mucho más gradual. Debido a que una remodelación del aparato de alimentación significa que no comen durante la metamorfosis, la metamorfosis tiene que ser más rápida cuanto más pequeño es el individuo, por lo que ocurre en una etapa temprana cuando las larvas aún son pequeñas. (Las especies más grandes de salamandras no pasan por una metamorfosis). Los anfibios que ponen huevos en la tierra a menudo pasan por toda la metamorfosis dentro del huevo. Un huevo terrestre anamniótico tiene menos de 1 cm de diámetro debido a problemas de difusión, un tamaño que limita la cantidad de crecimiento posterior a la eclosión.

El anfibio (y vertebrado) más pequeño del mundo es una rana microhílida de Nueva Guinea (Paedophryne amauensis) descubierta por primera vez en 2012. Tiene una longitud promedio de 7,7 mm (0,30 pulgadas) y es parte de un género que contiene cuatro de las diez especies de ranas más pequeñas del mundo. El anfibio vivo más grande es la salamandra gigante china (Andrias davidianus) de 1,8 m (5 pies 11 pulgadas), pero es mucho más pequeña que el anfibio más grande que jamás haya existido: la extinta salamandra gigante china de 9 m (30 pies).) Prionosuchus, un temnospóndilo parecido a un cocodrilo que data de hace 270 millones de años del Pérmico medio de Brasil. La rana más grande es la rana Goliat africana (Conraua goliath), que puede alcanzar los 32 cm (13 in) y pesar 3 kg (6,6 lb).

Los anfibios son vertebrados ectotérmicos (de sangre fría) que no mantienen su temperatura corporal a través de procesos fisiológicos internos. Su tasa metabólica es baja y, como resultado, sus necesidades de alimentos y energía son limitadas. En el estado adulto, tienen conductos lagrimales y párpados móviles, y la mayoría de las especies tienen oídos que pueden detectar vibraciones en el aire o en el suelo. Tienen lenguas musculosas, que en muchas especies pueden sobresalir. Los anfibios modernos tienen vértebras completamente osificadas con procesos articulares. Sus costillas suelen ser cortas y pueden estar fusionadas con las vértebras. Sus cráneos son en su mayoría anchos y cortos, y a menudo están osificados de manera incompleta. Su piel contiene poca queratina y carece de escamas, aparte de algunas escamas parecidas a las de un pez en ciertas cecilias. La piel contiene muchas glándulas mucosas y, en algunas especies, glándulas venenosas (un tipo de glándula granular). El corazón de los anfibios tiene tres cámaras, dos aurículas y un ventrículo. Tienen una vejiga urinaria y los productos de desecho nitrogenados se excretan principalmente como urea. La mayoría de los anfibios ponen sus huevos en el agua y tienen larvas acuáticas que sufren metamorfosis para convertirse en adultos terrestres. Los anfibios respiran por medio de una acción de bomba en la que el aire ingresa primero a la región bucofaríngea a través de las fosas nasales. Luego se cierran y el aire es forzado a entrar en los pulmones por la contracción de la garganta. Complementan esto con el intercambio de gases a través de la piel.

Anura

rana de árbol de ojos rojosAgalychnis callidryas) con extremidades y pies especializados para escalar

El orden Anura (del griego antiguo a(n)- que significa "sin" y oura que significa "cola") comprende las ranas y los sapos. Por lo general, tienen extremidades posteriores largas que se doblan debajo de ellos, extremidades anteriores más cortas, dedos palmeados sin garras, sin cola, ojos grandes y piel glandular húmeda. Los miembros de este orden con pieles suaves se conocen comúnmente como ranas, mientras que los que tienen pieles verrugosas se conocen como sapos. La diferencia no es formal taxonómicamente y existen numerosas excepciones a esta regla. Los miembros de la familia Bufonidae son conocidos como los "sapos verdaderos". Las ranas varían en tamaño desde la rana Goliat de 30 centímetros (12 pulgadas) (Conraua goliath) de África Occidental hasta la Paedophryne amauensis de 7,7 milímetros (0,30 pulgadas), descrita por primera vez en Papúa Nueva Guinea en 2012, que también es el vertebrado más pequeño conocido. Aunque la mayoría de las especies están asociadas con el agua y los hábitats húmedos, algunas están especializadas para vivir en los árboles o en los desiertos. Se encuentran en todo el mundo excepto en las zonas polares.

Anura se divide en tres subórdenes ampliamente aceptados por la comunidad científica, pero las relaciones entre algunas familias siguen sin estar claras. Los futuros estudios moleculares deberían proporcionar más información sobre sus relaciones evolutivas. El suborden Archaeobatrachia contiene cuatro familias de ranas primitivas. Estos son Ascaphidae, Bombinatoridae, Discoglossidae y Leiopelmatidae, que tienen pocas características derivadas y probablemente son parafiléticos con respecto a otros linajes de ranas. Las seis familias en el suborden Mesobatrachia más avanzado evolutivamente son los fosoriales Megophryidae, Pelobatidae, Pelodytidae, Scaphiopodidae y Rhinophrynidae y los Pipidae obligatoriamente acuáticos. Estos tienen ciertas características que son intermedias entre los otros dos subórdenes. Neobatrachia es, con mucho, el suborden más grande e incluye las familias restantes de ranas modernas, incluidas las especies más comunes. El noventa y seis por ciento de las más de 5.000 especies de ranas existentes son neobatraquios.

Caudatos

Japonés gigante salamandra
()Andrias japonicus), una salamandra primitiva

El orden Caudata (del latín cauda que significa "cola") está formado por las salamandras, animales alargados y de talle bajo que en su mayoría se parecen a los lagartos en su forma. Este es un rasgo simplesiomórfico y no están más estrechamente relacionados con los lagartos que con los mamíferos. Las salamandras carecen de garras, tienen pieles sin escamas, ya sea lisas o cubiertas de tubérculos, y colas que suelen ser aplanadas de lado a lado y, a menudo, con aletas. Varían en tamaño desde la salamandra gigante china (Andrias davidianus), que se ha informado que crece hasta una longitud de 1,8 metros (5 pies 11 pulgadas), hasta el diminuto Thorius pennatulus de México, que rara vez supera los 20 mm (0,8 in) de longitud. Las salamandras tienen una distribución mayoritariamente laurasiana, estando presentes en gran parte de la región holártica del hemisferio norte. La familia Plethodontidae también se encuentra en América Central y América del Sur al norte de la cuenca del Amazonas; Aparentemente, América del Sur fue invadida desde América Central aproximadamente a principios del Mioceno, hace 23 millones de años. Urodela es un nombre que a veces se usa para todas las especies existentes de salamandras. Los miembros de varias familias de salamandras se han vuelto pedomórficos y no logran completar su metamorfosis o conservan algunas características larvarias como adultos. La mayoría de las salamandras miden menos de 15 cm (6 pulgadas) de largo. Pueden ser terrestres o acuáticos y muchos pasan parte del año en cada hábitat. Cuando están en tierra, en su mayoría pasan el día escondidos debajo de piedras o troncos o en una densa vegetación, emergiendo por la tarde y la noche para buscar gusanos, insectos y otros invertebrados.

Danube crested newt
()Triturus dobrogicus), una salamandra avanzada

El suborden Cryptobranchoidea contiene las salamandras primitivas. Se han encontrado varios criptobranquidos fósiles, pero solo hay tres especies vivas, la salamandra gigante china (Andrias davidianus), la salamandra gigante japonesa (Andrias japonicus) y la salamandra (Cryptobranchus alleganiensis) de América del Norte. Estos grandes anfibios conservan varias características larvales en su estado adulto; las hendiduras branquiales están presentes y los ojos están destapados. Una característica única es su capacidad de alimentarse por succión, presionando el lado izquierdo de la mandíbula inferior o el derecho. Los machos excavan nidos, persuaden a las hembras para que pongan sus hilos de huevos dentro de ellos y los protegen. Además de respirar con los pulmones, respiran a través de los numerosos pliegues de su fina piel, que tiene capilares cerca de la superficie.

El suborden Salamandroidea contiene las salamandras avanzadas. Se diferencian de los criptobranquidos por tener huesos prearticulares fusionados en la mandíbula inferior y por usar fertilización interna. En las salamandridas, el macho deposita un manojo de espermatozoides, el espermatóforo, y la hembra lo recoge y lo introduce en su cloaca donde se almacena el esperma hasta la puesta de los huevos. La familia más grande de este grupo es Plethodontidae, las salamandras sin pulmones, que incluye el 60% de todas las especies de salamandras. La familia Salamandridae incluye las verdaderas salamandras y el nombre "tritón" se da a los miembros de su subfamilia Pleurodelinae.

El tercer suborden, Sirenoidea, contiene las cuatro especies de sirenas, que pertenecen a una sola familia, Sirenidae. Los miembros de este orden son salamandras acuáticas parecidas a anguilas con extremidades anteriores muy reducidas y sin extremidades posteriores. Algunas de sus características son primitivas mientras que otras son derivadas. Es probable que la fertilización sea externa ya que los sirénidos carecen de las glándulas cloacales que utilizan las salamandridas macho para producir espermatóforos y las hembras carecen de espermatecas para el almacenamiento de esperma. A pesar de esto, los huevos se ponen solos, un comportamiento que no es propicio para la fertilización externa.

Gimnofiona

La cesáciliana sudamericana sin extremidades Siphonops paulensis

El orden Gymnophiona (del griego gymnos que significa "desnudo" y ophis que significa "serpiente") o Apoda comprende el cecilias. Estos son animales largos, cilíndricos, sin extremidades, con forma de serpiente o gusano. Los adultos varían en longitud de 8 a 75 centímetros (3 a 30 pulgadas) con la excepción de la cecilia de Thomson (Caecilia thompsoni), que puede alcanzar los 150 centímetros (4,9 pies). La piel de una cecilia tiene una gran cantidad de pliegues transversales y, en algunas especies, contiene pequeñas escamas dérmicas incrustadas. Tiene ojos rudimentarios cubiertos de piel, que probablemente se limitan a discernir diferencias en la intensidad de la luz. También tiene un par de tentáculos cortos cerca del ojo que se pueden extender y que tienen funciones táctiles y olfativas. La mayoría de las cecilias viven bajo tierra en madrigueras en suelo húmedo, en madera podrida y debajo de restos de plantas, pero algunas son acuáticas. La mayoría de las especies ponen sus huevos bajo tierra y cuando las larvas eclosionan, se dirigen a los cuerpos de agua adyacentes. Otros empollan sus huevos y las larvas sufren una metamorfosis antes de que los huevos eclosionen. Unas pocas especies dan a luz crías vivas y las nutren con secreciones glandulares mientras están en el oviducto. Los cecilianos tienen una distribución mayoritariamente de Gondwana y se encuentran en las regiones tropicales de África, Asia y América Central y del Sur.

Anatomía y fisiología

Piel

Los colores brillantes de la rana común de la caña (Hyperolius viridiflavus) son típicos de una especie tóxica

La estructura tegumentaria contiene algunas características típicas comunes a los vertebrados terrestres, como la presencia de capas externas altamente cornificadas, renovadas periódicamente a través de un proceso de muda controlado por las glándulas pituitaria y tiroides. Los engrosamientos locales (a menudo llamados verrugas) son comunes, como los que se encuentran en los sapos. El exterior de la piel se muda periódicamente en su mayor parte en una sola pieza, en contraste con los mamíferos y las aves, donde se muda en escamas. Los anfibios a menudo comen la piel mudada. Los cecilianos son únicos entre los anfibios por tener escamas dérmicas mineralizadas incrustadas en la dermis entre los surcos de la piel. La similitud de estos con las escamas de los peces óseos es en gran medida superficial. Los lagartos y algunas ranas tienen osteodermos algo similares que forman depósitos óseos en la dermis, pero este es un ejemplo de evolución convergente con estructuras similares que han surgido de forma independiente en diversos linajes de vertebrados.

Sección transversal de piel de rana:

1. glándula mucosa
2. Cromatoforo
3. glándula del veneno granular
4. Tejido conjuntivo
5. Esquema escénica
6. Zona de transición
7. Epidermis
8. Dermis

La piel de los anfibios es permeable al agua. El intercambio de gases puede tener lugar a través de la piel (respiración cutánea) y esto permite a los anfibios adultos respirar sin salir a la superficie del agua e hibernar en el fondo de los estanques. Para compensar su piel fina y delicada, los anfibios han desarrollado glándulas mucosas, principalmente en la cabeza, la espalda y la cola. Las secreciones producidas por estos ayudan a mantener la piel húmeda. Además, la mayoría de las especies de anfibios tienen glándulas granulares que secretan sustancias desagradables o venenosas. Algunas toxinas de anfibios pueden ser letales para los humanos, mientras que otras tienen poco efecto. Las principales glándulas productoras de veneno, las parotoides, producen la neurotoxina bufotoxina y se ubican detrás de las orejas de los sapos, a lo largo del lomo de las ranas, detrás de los ojos de las salamandras y en la superficie superior de las cecilias.

El color de la piel de los anfibios es producido por tres capas de células pigmentarias llamadas cromatóforos. Estas tres capas celulares están formadas por los melanóforos (que ocupan la capa más profunda), los guanóforos (que forman una capa intermedia y contienen muchos gránulos, produciendo un color azul verdoso) y los lipóforos (amarillos, la capa más superficial). El cambio de color que muestran muchas especies es iniciado por hormonas secretadas por la glándula pituitaria. A diferencia de los peces óseos, no existe un control directo de las células pigmentarias por parte del sistema nervioso, y esto hace que el cambio de color se produzca más lentamente que en los peces. Una piel de colores vivos suele indicar que la especie es tóxica y es una señal de advertencia para los depredadores.

Sistema esquelético y locomoción

Esquema de cráneo Xenotosuchus, a temnospondyl

Los anfibios tienen un sistema esquelético que es estructuralmente homólogo al de otros tetrápodos, aunque con una serie de variaciones. Todos tienen cuatro extremidades, excepto las cecilias sin patas y algunas especies de salamandras con extremidades reducidas o sin extremidades. Los huesos son huecos y livianos. El sistema musculoesquelético es fuerte para permitirle sostener la cabeza y el cuerpo. Los huesos están completamente osificados y las vértebras se entrelazan entre sí mediante procesos superpuestos. La cintura pectoral está sostenida por músculos, y la cintura pélvica bien desarrollada está unida a la columna vertebral por un par de costillas sacras. El ilion se inclina hacia adelante y el cuerpo se mantiene más cerca del suelo que en el caso de los mamíferos.

Esqueleto de la rana caliente de Surinam
()Ceratophrys cornuta)

En la mayoría de los anfibios, hay cuatro dígitos en la pata delantera y cinco en la pata trasera, pero ninguna garra. Algunas salamandras tienen menos dígitos y las amphiumas tienen una apariencia de anguila con patas pequeñas y rechonchas. Las sirenas son salamandras acuáticas con patas delanteras achaparradas y sin patas traseras. Las cecilias no tienen extremidades. Hacen madrigueras a la manera de las lombrices de tierra con zonas de contracciones musculares que se mueven a lo largo del cuerpo. En la superficie del suelo o en el agua se mueven ondulando su cuerpo de lado a lado.

En las ranas, las patas traseras son más grandes que las delanteras, especialmente en aquellas especies que se mueven principalmente saltando o nadando. En los caminantes y corredores, las extremidades posteriores no son tan grandes, y los excavadores en su mayoría tienen extremidades cortas y cuerpos anchos. Los pies tienen adaptaciones para la forma de vida, con membranas entre los dedos para nadar, almohadillas adhesivas anchas para escalar y tubérculos queratinizados en las patas traseras para cavar (las ranas generalmente cavan hacia atrás en el suelo). En la mayoría de las salamandras, las extremidades son cortas y más o menos del mismo largo y se proyectan en ángulo recto desde el cuerpo. La locomoción en tierra es caminando y la cola a menudo se balancea de un lado a otro o se usa como apoyo, particularmente al escalar. En su modo de andar normal, solo avanzan una pata a la vez de la manera adoptada por sus antepasados, los peces de aletas lobuladas. Algunas salamandras del género Aneides y ciertos pletodóntidos trepan a los árboles y tienen extremidades largas, dedos grandes y colas prensiles. En las salamandras acuáticas y en los renacuajos de las ranas, la cola tiene aletas dorsal y ventral y se mueve de lado a lado como medio de propulsión. Las ranas adultas no tienen cola y las cecilias solo las tienen muy cortas.

Modelo Didáctico de corazón anfibio.

Las salamandras usan sus colas para defenderse y algunas están preparadas para deshacerse de ellas para salvar sus vidas en un proceso conocido como autotomía. Ciertas especies de Plethodontidae tienen una zona débil en la base de la cola y utilizan esta estrategia fácilmente. La cola a menudo continúa temblando después de la separación, lo que puede distraer al atacante y permitir que la salamandra escape. Tanto la cola como las extremidades se pueden regenerar. Las ranas adultas no pueden regenerar extremidades, pero los renacuajos sí pueden hacerlo.

Sistema circulatorio

Los sistemas circulatorios de anfibio juvenil son sistemas únicos de lazo que se asemejan a los peces.

1. Gills internos donde la sangre es reoxigenada
2. Punto donde la sangre se agota de oxígeno y regresa al corazón a través de las venas
3. Dos corazones en cámara

El rojo indica sangre oxigenada, y el azul representa sangre agotada de oxígeno.

Los anfibios tienen una etapa juvenil y una etapa adulta, y los sistemas circulatorios de los dos son distintos. En la etapa juvenil (o renacuajo), la circulación es similar a la de un pez; el corazón de dos cámaras bombea la sangre a través de las branquias donde se oxigena y se distribuye por todo el cuerpo y regresa al corazón en un solo circuito. En la etapa adulta, los anfibios (especialmente las ranas) pierden las branquias y desarrollan pulmones. Tienen un corazón que consta de un solo ventrículo y dos aurículas. Cuando el ventrículo comienza a contraerse, la sangre desoxigenada se bombea a través de la arteria pulmonar hacia los pulmones. Luego, la contracción continua bombea sangre oxigenada por el resto del cuerpo. La mezcla de los dos torrentes sanguíneos se minimiza por la anatomía de las cámaras.

Sistemas nervioso y sensorial

El sistema nervioso es básicamente el mismo que en otros vertebrados, con un cerebro central, una médula espinal y nervios por todo el cuerpo. El cerebro de los anfibios es relativamente simple pero en general tiene la misma estructura que el de los reptiles, las aves y los mamíferos. Sus cerebros son alargados, excepto en las cecilias, y contienen las áreas motoras y sensoriales habituales de los tetrápodos. Se cree que el cuerpo pineal, conocido por regular los patrones de sueño en los humanos, produce las hormonas involucradas en la hibernación y la estivación en los anfibios.

Los renacuajos conservan el sistema de líneas laterales de sus peces ancestrales, pero esto se pierde en los anfibios adultos terrestres. Algunas cecilias poseen electrorreceptores que les permiten localizar objetos a su alrededor cuando están sumergidas en agua. Las orejas están bien desarrolladas en las ranas. No hay oído externo, pero el gran tímpano circular se encuentra en la superficie de la cabeza, justo detrás del ojo. Este vibra y el sonido se transmite a través de un solo hueso, el estribo, hasta el oído interno. Solo los sonidos de alta frecuencia, como las llamadas de apareamiento, se escuchan de esta manera, pero los ruidos de baja frecuencia se pueden detectar a través de otro mecanismo. Hay un parche de células ciliadas especializadas, llamado papilla amphibiorum, en el oído interno capaz de detectar sonidos más profundos. Otra característica, exclusiva de las ranas y las salamandras, es el complejo columela-opérculo contiguo a la cápsula auditiva que participa en la transmisión de señales sísmicas y aerotransportadas. Las orejas de las salamandras y las cecilias están menos desarrolladas que las de las ranas, ya que normalmente no se comunican entre sí por medio del sonido.

Los ojos de los renacuajos carecen de párpados, pero en la metamorfosis, la córnea adquiere una forma más abovedada, el cristalino se vuelve más plano y se desarrollan los párpados y las glándulas y los conductos asociados. Los ojos de los adultos son una mejora de los ojos de los invertebrados y fueron un primer paso en el desarrollo de ojos de vertebrados más avanzados. Permiten la visión del color y la profundidad de foco. En las retinas hay bastones verdes, que son receptivos a una amplia gama de longitudes de onda.

Aparatos digestivo y excretor

rana disecada:

1. Atrio derecho
2. Liver
3. Aorta
4. Masa de huevo
5. Colon
6. Atrio izquierdo
7. Ventricle
8. Stomach
9. pulmón izquierdo
10. Spleen
11. Intestino pequeño
12. Cloaca

Muchos anfibios atrapan a sus presas sacando una lengua alargada con una punta pegajosa y llevándola de vuelta a la boca antes de agarrar el objeto con sus mandíbulas. Algunos usan la alimentación por inercia para ayudarlos a tragar a la presa, empujando repetidamente la cabeza hacia adelante con fuerza, lo que hace que la comida se mueva hacia atrás en la boca por inercia. La mayoría de los anfibios se tragan a sus presas enteras sin masticar mucho, por lo que poseen estómagos voluminosos. El esófago corto está revestido con cilios que ayudan a mover la comida al estómago y la mucosidad producida por las glándulas de la boca y la faringe facilita su paso. La enzima quitinasa producida en el estómago ayuda a digerir la cutícula quitinosa de las presas artrópodas.

Los anfibios poseen páncreas, hígado y vesícula biliar. El hígado suele ser grande con dos lóbulos. Su tamaño está determinado por su función como unidad de almacenamiento de glucógeno y grasa, y puede cambiar con las estaciones a medida que estas reservas se acumulan o se agotan. El tejido adiposo es otro medio importante de almacenamiento de energía y esto ocurre en el abdomen (en estructuras internas llamadas cuerpos grasos), debajo de la piel y, en algunas salamandras, en la cola.

Hay dos riñones ubicados dorsalmente, cerca del techo de la cavidad corporal. Su trabajo es filtrar la sangre de los desechos metabólicos y transportar la orina a través de los uréteres hasta la vejiga urinaria, donde se almacena antes de expulsarse periódicamente a través de la ventilación cloacal. Las larvas y la mayoría de los anfibios adultos acuáticos excretan el nitrógeno en forma de amoníaco en grandes cantidades de orina diluida, mientras que las especies terrestres, con una mayor necesidad de conservar agua, excretan el producto menos tóxico, la urea. Algunas ranas arbóreas con acceso limitado al agua excretan la mayor parte de sus desechos metabólicos en forma de ácido úrico.

Sistema respiratorio

El axolotlAmbystoma mexicanum) conserva su forma larval con ginebras en la edad adulta

Los pulmones de los anfibios son primitivos en comparación con los de los amniotas, poseen pocos tabiques internos y alvéolos grandes y, en consecuencia, tienen una tasa de difusión comparativamente lenta para el oxígeno que ingresa a la sangre. La ventilación se logra mediante bombeo bucal. Sin embargo, la mayoría de los anfibios pueden intercambiar gases con el agua o el aire a través de la piel. Para permitir una respiración cutánea suficiente, la superficie de su piel altamente vascularizada debe permanecer húmeda para permitir que el oxígeno se difunda a un ritmo suficientemente alto. Debido a que la concentración de oxígeno en el agua aumenta tanto a bajas temperaturas como a altas tasas de flujo, los anfibios acuáticos en estas situaciones pueden depender principalmente de la respiración cutánea, como en la rana de agua del Titicaca y la salamandra Hellbender. En el aire, donde el oxígeno está más concentrado, algunas especies pequeñas pueden depender únicamente del intercambio de gases cutáneos, siendo las más famosas las salamandras pletodóntidas, que no tienen pulmones ni branquias. Muchas salamandras acuáticas y todos los renacuajos tienen branquias en su etapa larvaria, y algunas (como el ajolote) las conservan como adultos acuáticos.

Reproducción

rana de color naranja masculino (Litoria xanthomera) agarrar a la hembra durante el amplexus

Para reproducirse, la mayoría de los anfibios necesitan agua dulce, aunque algunos ponen sus huevos en la tierra y han desarrollado varios medios para mantenerlos húmedos. Algunos (p. ej., Fejervarya raja) pueden habitar en aguas salobres, pero no existen verdaderos anfibios marinos. Hay informes, sin embargo, de poblaciones particulares de anfibios que invaden inesperadamente las aguas marinas. Tal fue el caso de la invasión del Mar Negro del híbrido natural Pelophylax esculentus reportada en 2010.

Varios cientos de especies de ranas en radiaciones adaptativas (p. ej., Eleutherodactylus, Platymantis del Pacífico, los microhílidos australo-papuanos y muchas otras ranas tropicales), sin embargo, no necesitan agua para reproducirse en la naturaleza. Se reproducen por desarrollo directo, una adaptación ecológica y evolutiva que les ha permitido ser completamente independientes del agua estancada. Casi todas estas ranas viven en selvas tropicales húmedas y sus huevos eclosionan directamente en versiones en miniatura del adulto, pasando por la etapa de renacuajo dentro del huevo. El éxito reproductivo de muchos anfibios depende no solo de la cantidad de lluvia, sino también del momento estacional.

En los trópicos, muchos anfibios se reproducen continuamente o en cualquier época del año. En las regiones templadas, la reproducción es principalmente estacional, generalmente en la primavera, y se desencadena por el aumento de la duración del día, el aumento de las temperaturas o las precipitaciones. Los experimentos han demostrado la importancia de la temperatura, pero el evento desencadenante, especialmente en las regiones áridas, suele ser una tormenta. En los anuros, los machos suelen llegar a los sitios de reproducción antes que las hembras y el coro vocal que producen puede estimular la ovulación en las hembras y la actividad endocrina de los machos que aún no son reproductivos.

En las cecilias, la fecundación es interna, el macho expulsa un órgano intromitente, el phallodeum, e insertándolo en la cloaca femenina. Las glándulas müllerianas emparejadas dentro de la cloaca masculina secretan un líquido que se asemeja al producido por las glándulas prostáticas de los mamíferos y que puede transportar y nutrir el esperma. La fecundación probablemente tiene lugar en el oviducto.

La mayoría de las salamandras también se dedican a la fertilización interna. En la mayoría de estos, el macho deposita un espermatóforo, un pequeño paquete de esperma encima de un cono gelatinoso, en el sustrato, ya sea en tierra o en el agua. La hembra toma el paquete de esperma agarrándolo con los labios de la cloaca y empujándolo hacia el conducto de ventilación. Los espermatozoides se trasladan a la espermateca en el techo de la cloaca donde permanecen hasta la ovulación, que puede ocurrir muchos meses después. Los rituales de cortejo y los métodos de transferencia del espermatóforo varían entre especies. En algunos, el espermatóforo se puede colocar directamente en la cloaca de la hembra, mientras que en otros, se puede guiar a la hembra hacia el espermatóforo o sujetarla con un abrazo llamado amplexus. Ciertas salamandras primitivas de las familias Sirenidae, Hynobiidae y Cryptobranchidae practican la fertilización externa de manera similar a las ranas, con la hembra poniendo los huevos en el agua y el macho liberando esperma en la masa de huevos.

Con algunas excepciones, las ranas utilizan la fertilización externa. El macho agarra fuertemente a la hembra con las extremidades anteriores ya sea por detrás de los brazos o por delante de las patas traseras, o en el caso de Epipedobates tricolor, alrededor del cuello. Permanecen en amplexus con sus cloacas colocadas juntas mientras la hembra pone los huevos y el macho los cubre con esperma. Las almohadillas nupciales rugosas en las manos del macho ayudan a retener el agarre. A menudo, el macho recoge y retiene la masa de huevos, formando una especie de cesta con las patas traseras. Una excepción es la rana venenosa granular (Oophaga granifera), donde el macho y la hembra colocan sus cloacas muy cerca mientras miran en direcciones opuestas y luego liberan óvulos y espermatozoides simultáneamente. La rana de cola (Ascaphus truei) exhibe fertilización interna. La "cola" solo lo posee el macho y es una extensión de la cloaca y se usa para inseminar a la hembra. Esta rana vive en arroyos de corriente rápida y la fertilización interna evita que el esperma se lave antes de que ocurra la fertilización. El esperma puede retenerse en tubos de almacenamiento unidos al oviducto hasta la primavera siguiente.

La mayoría de las ranas pueden clasificarse como reproductoras prolongadas o explosivas. Por lo general, los reproductores prolongados se congregan en un sitio de reproducción, los machos suelen llegar primero, llamar y establecer territorios. Otros machos satélites permanecen en las cercanías en silencio, esperando su oportunidad de apoderarse de un territorio. Las hembras llegan esporádicamente, se realiza la selección de pareja y se ponen los huevos. Las hembras parten y los territorios pueden cambiar de manos. Aparecen más hembras y, a su debido tiempo, la temporada de reproducción llega a su fin. Los reproductores explosivos, por otro lado, se encuentran donde aparecen charcos temporales en regiones secas después de la lluvia. Estas ranas son típicamente especies fosoriales que emergen después de fuertes lluvias y se congregan en un sitio de reproducción. Son atraídos allí por el llamado del primer macho que encuentra un lugar adecuado, tal vez un estanque que se forma en el mismo lugar cada temporada de lluvias. Las ranas reunidas pueden llamar al unísono y se produce una actividad frenética, los machos se apresuran a aparearse con el número generalmente menor de hembras.

Se ha estudiado la selección sexual en la ensalada de espalda roja

Hay una competencia directa entre los machos para ganar la atención de las hembras en las salamandras y los tritones, con elaboradas exhibiciones de cortejo para mantener la atención de la hembra el tiempo suficiente para que se interese en elegirlo para aparearse. Algunas especies almacenan esperma durante largas temporadas de reproducción, ya que el tiempo adicional puede permitir interacciones con espermatozoides rivales.

Ciclo de vida

La mayoría de los anfibios pasan por metamorfosis, un proceso de cambio morfológico significativo después del nacimiento. En el desarrollo típico de los anfibios, los huevos se ponen en el agua y las larvas se adaptan a un estilo de vida acuático. Las ranas, los sapos y las salamandras salen del huevo como larvas con branquias externas. La metamorfosis en los anfibios está regulada por la concentración de tiroxina en sangre, que estimula la metamorfosis, y de prolactina, que contrarresta el efecto de la tiroxina. Los eventos específicos dependen de los valores de umbral para diferentes tejidos. Debido a que la mayor parte del desarrollo embrionario ocurre fuera del cuerpo de los padres, está sujeto a muchas adaptaciones debido a circunstancias ambientales específicas. Por esta razón, los renacuajos pueden tener crestas córneas en lugar de dientes, extensiones de piel en forma de bigotes o aletas. También hacen uso de un órgano de línea lateral sensorial similar al de los peces. Después de la metamorfosis, estos órganos se vuelven redundantes y serán reabsorbidos por muerte celular controlada, llamada apoptosis. La variedad de adaptaciones a circunstancias ambientales específicas entre los anfibios es amplia, y aún se están realizando muchos descubrimientos.

Huevos

Frogspawn, una masa de huevos rodeado de jalea

Huevo anfibio:

1. Cápsula de gelatina
2. Membrana vistellina
3. Fluido de perivitellina
4. Enchufe de tiza
5. Embryo

En el huevo, el embrión está suspendido en líquido perivitelino y rodeado de cápsulas gelatinosas semipermeables, con la masa de yema proporcionando nutrientes. A medida que las larvas eclosionan, las cápsulas se disuelven por las enzimas secretadas por la glándula en la punta del hocico. Los huevos de algunas salamandras y ranas contienen algas verdes unicelulares. Estos penetran en la envoltura de gelatina después de que se ponen los huevos y pueden aumentar el suministro de oxígeno al embrión a través de la fotosíntesis. Parecen acelerar el desarrollo de las larvas y reducir la mortalidad. En la rana de bosque (Rana sylvatica), se ha descubierto que el interior del racimo de huevos globulares es hasta 6 °C (11 °F) más cálido que su entorno, lo que es una ventaja en su clima frío. hábitat del norte.

Los huevos pueden depositarse individualmente, en racimos o en largas hebras. Los sitios para poner huevos incluyen agua, lodo, madrigueras, escombros y sobre plantas o debajo de troncos o piedras. La rana de invernadero (Eleutherodactylus planirostris) pone huevos en pequeños grupos en el suelo donde se desarrollan en aproximadamente dos semanas directamente en ranas juveniles sin una etapa larvaria intermedia. La rana tungara (Physalaemus pustulosus) construye un nido flotante de espuma para proteger sus huevos. Primero se construye una balsa, luego se ponen huevos en el centro y finalmente se cubre con una capa de espuma. La espuma tiene propiedades antimicrobianas. No contiene detergentes pero se crea batiendo proteínas y lectinas secretadas por la hembra.

Larvas

Primeras etapas en el desarrollo de los embriones de la rana común (Rana temporaria)

Los huevos de los anfibios generalmente se depositan en el agua y se convierten en larvas de vida libre que completan su desarrollo en el agua y luego se transforman en adultos acuáticos o terrestres. En muchas especies de ranas y en la mayoría de las salamandras sin pulmones (Plethodontidae), tiene lugar un desarrollo directo, las larvas crecen dentro de los huevos y emergen como adultos en miniatura. Muchas cecilias y algunos otros anfibios ponen sus huevos en la tierra y las larvas recién nacidas se retuercen o son transportadas a cuerpos de agua. Algunas cecilias, la salamandra alpina (Salamandra atra) y algunos de los sapos vivíparos africanos (Nectophrynoides spp.) son vivíparos. Sus larvas se alimentan de secreciones glandulares y se desarrollan dentro del oviducto de la hembra, a menudo durante largos períodos. Otros anfibios, pero no las cecilias, son ovovivíparos. Los huevos se retienen en o sobre el cuerpo de los padres, pero las larvas subsisten con las yemas de sus huevos y no reciben alimento del adulto. Las larvas emergen en distintas etapas de su crecimiento, ya sea antes o después de la metamorfosis, según su especie. El género de sapos Nectophrynoides exhibe todos estos patrones de desarrollo entre su docena de miembros. Las larvas de anfibios se conocen como renacuajos. Tienen cuerpos gruesos y redondeados con poderosas colas musculosas.

Ranas

A diferencia de otros anfibios, los renacuajos de rana no se parecen a los adultos. Las larvas de vida libre normalmente son totalmente acuáticas, pero los renacuajos de algunas especies (como Nannophrys ceylonensis) son semiterrestres y viven entre rocas húmedas. Los renacuajos tienen esqueletos cartilaginosos, branquias para respirar (branquias externas al principio, branquias internas después), sistemas de líneas laterales y grandes colas que utilizan para nadar. Los renacuajos recién nacidos pronto desarrollan bolsas branquiales que cubren las branquias. Los pulmones se desarrollan temprano y se utilizan como órganos respiratorios accesorios, los renacuajos suben a la superficie del agua para tragar aire. Algunas especies completan su desarrollo dentro del huevo y eclosionan directamente en pequeñas ranas. Estas larvas no tienen branquias, sino áreas especializadas de piel a través de las cuales se lleva a cabo la respiración. Si bien los renacuajos no tienen dientes verdaderos, en la mayoría de las especies, las mandíbulas tienen filas largas y paralelas de pequeñas estructuras queratinizadas llamadas queratones rodeadas por un pico córneo. Las patas delanteras se forman debajo del saco branquial y las patas traseras se hacen visibles unos días después.

El yodo y la T4 (sobre estimulan la espectacular apoptosis [muerte celular programada] de las células de las branquias, la cola y las aletas de las larvas) también estimulan la evolución de los sistemas nerviosos transformando al renacuajo acuático y vegetariano en la rana carnívora terrestre con mejor habilidades neurológicas, visuoespaciales, olfativas y cognitivas para la caza.

De hecho, los renacuajos que se desarrollan en estanques y arroyos suelen ser herbívoros. Los renacuajos de estanque tienden a tener cuerpos profundos, aletas caudales grandes y bocas pequeñas; nadan en las aguas tranquilas alimentándose de fragmentos de vegetación en crecimiento o sueltos. Los habitantes de los arroyos en su mayoría tienen bocas más grandes, cuerpos poco profundos y aletas caudales; se adhieren a plantas y piedras y se alimentan de las películas superficiales de algas y bacterias. También se alimentan de diatomeas, filtradas del agua a través de las branquias, y remueven el sedimento del fondo del estanque, ingiriendo fragmentos comestibles. Tienen un intestino relativamente largo en forma de espiral que les permite digerir esta dieta. Algunas especies son carnívoras en la etapa de renacuajo y comen insectos, renacuajos más pequeños y peces. Las crías de la rana arbórea cubana (Osteopilus septentrionalis) ocasionalmente pueden ser caníbales, los renacuajos más jóvenes atacan a un renacuajo más grande y más desarrollado cuando está experimentando una metamorfosis.

Etapas exitosas en el desarrollo de sapo común (Bufo bufo) tadpoles, terminando con metamorfosis

En la metamorfosis, se producen cambios rápidos en el cuerpo a medida que el estilo de vida de la rana cambia por completo. La boca en forma de espiral con crestas de dientes córneos se reabsorbe junto con el intestino en espiral. El animal desarrolla una mandíbula grande y sus branquias desaparecen junto con su saco branquial. Los ojos y las piernas crecen rápidamente y se forma una lengua. Hay cambios asociados en las redes neuronales, como el desarrollo de la visión estereoscópica y la pérdida del sistema de líneas laterales. Todo esto puede suceder en aproximadamente un día. Unos días después, la cola se reabsorbe, debido a la mayor concentración de tiroxina requerida para que esto suceda.

Salamandras

Larva de la salamandra larga
()Ambystoma macrodactylum)

Larva de la salamandra larga
()Ambystoma macrodactylum)

Larvae of the alpine newt
()Ichthyosaura alpestris)

Al eclosionar, una larva típica de salamandra tiene ojos sin párpados, dientes tanto en la mandíbula superior como en la inferior, tres pares de branquias externas plumosas y una cola larga con aletas dorsal y ventral. Las extremidades anteriores pueden estar parcialmente desarrolladas y las extremidades posteriores son rudimentarias en las especies que viven en estanques, pero pueden estar bastante más desarrolladas en las especies que se reproducen en aguas en movimiento. Las larvas tipo estanque a menudo tienen un par de balanceadores, estructuras en forma de varilla a cada lado de la cabeza que pueden evitar que las branquias se obstruyan con sedimentos. Ambos son capaces de reproducirse. Algunos tienen larvas que nunca se desarrollan por completo en la forma adulta, una condición conocida como neotenia. La neotenia ocurre cuando la tasa de crecimiento del animal es muy baja y generalmente está relacionada con condiciones adversas como las bajas temperaturas del agua que pueden cambiar la respuesta de los tejidos a la hormona tiroxina. así como la falta de alimentos. Hay quince especies de salamandras neoténicas obligadas, incluidas especies de Necturus, Proteus y Amphiuma, y muchos ejemplos de salamandras facultativas, como la salamandra del noroeste. salamandra (Ambystoma gracile) y la salamandra tigre (A. tigrinum) que adoptan esta estrategia en circunstancias ambientales apropiadas.

Las salamandras sin pulmones de la familia Plethodontidae son terrestres y ponen una pequeña cantidad de huevos sin pigmentar en un grupo entre la hojarasca húmeda. Cada huevo tiene un gran saco vitelino y la larva se alimenta de este mientras se desarrolla dentro del huevo, emergiendo completamente formado como una salamandra juvenil. La salamandra hembra a menudo empolla los huevos. En el género Ensatinas, se ha observado que la hembra se enrolla alrededor de ellos y presiona el área de su garganta contra ellos, masajeándolos efectivamente con una secreción mucosa.

En tritones y salamandras, la metamorfosis es menos dramática que en las ranas. Esto se debe a que las larvas ya son carnívoras y continúan alimentándose como depredadores cuando son adultas, por lo que se necesitan pocos cambios en sus sistemas digestivos. Sus pulmones son funcionales desde el principio, pero las larvas no los utilizan tanto como los renacuajos. Sus branquias nunca están cubiertas por sacos branquiales y se reabsorben justo antes de que los animales abandonen el agua. Otros cambios incluyen la reducción del tamaño o la pérdida de las aletas caudales, el cierre de las hendiduras branquiales, el engrosamiento de la piel, el desarrollo de los párpados y ciertos cambios en la dentición y la estructura de la lengua. Las salamandras son más vulnerables en la metamorfosis, ya que la velocidad de nado se reduce y las colas que se transforman son un estorbo en tierra. Las salamandras adultas suelen tener una fase acuática en primavera y verano y una fase terrestre en invierno. Para la adaptación a la fase acuosa, la hormona requerida es la prolactina, y para la adaptación a la fase terrestre, la tiroxina. Las branquias externas no regresan en las fases acuáticas posteriores porque estas se absorben por completo al salir del agua por primera vez.

Cecilios

La cesárea Ichthyophis glutinosus con huevos y embrión en desarrollo

La mayoría de las cecilias terrestres que ponen huevos lo hacen en madrigueras o lugares húmedos en tierra cerca de masas de agua. El desarrollo de las crías de Ichthyophis glutinosus, una especie de Sri Lanka, ha sido muy estudiado. Las larvas parecidas a anguilas salen de los huevos y se dirigen al agua. Tienen tres pares de branquias plumosas rojas externas, una cabeza roma con dos ojos rudimentarios, un sistema de líneas laterales y una cola corta con aletas. Nadan ondulando su cuerpo de lado a lado. En su mayoría son activos durante la noche, pronto pierden las branquias y hacen salidas a tierra. La metamorfosis es gradual. A la edad de unos diez meses, han desarrollado una cabeza puntiaguda con tentáculos sensoriales cerca de la boca y han perdido los ojos, los sistemas de líneas laterales y la cola. La piel se espesa, se desarrollan escamas incrustadas y el cuerpo se divide en segmentos. Para entonces, la ceciliana ha construido una madriguera y vive en tierra.

La cesáciliana anilladaSiphonops annulatus) se asemeja a un gusano de tierra

En la mayoría de las especies de cecilias, las crías se producen por viviparidad. Typhlonectes compressicauda, una especie de América del Sur, es típica de estos. Se pueden desarrollar hasta nueve larvas en el oviducto en cualquier momento. Son alargados y tienen branquias emparejadas en forma de saco, ojos pequeños y dientes especiales para raspar. Al principio, se alimentan de las yemas de los huevos, pero a medida que esta fuente de nutrición disminuye, comienzan a raspar las células epiteliales ciliadas que recubren el oviducto. Esto estimula la secreción de fluidos ricos en lípidos y mucoproteínas de los que se alimentan junto con las raspaduras de la pared del oviducto. Pueden aumentar su longitud seis veces y ser dos quintos de la longitud de su madre antes de nacer. En ese momento, han sufrido una metamorfosis, han perdido los ojos y las branquias, han desarrollado una piel y tentáculos bucales más gruesos y han reabsorbido sus dientes. Un conjunto permanente de dientes crece poco después del nacimiento.

La cecilia anillada (Siphonops annulatus) ha desarrollado una adaptación única con fines reproductivos. La progenie se alimenta de una capa de piel especialmente desarrollada por el adulto en un fenómeno conocido como dermatofagia materna. Las crías se alimentan como un lote durante unos siete minutos a intervalos de aproximadamente tres días, lo que le da a la piel la oportunidad de regenerarse. Mientras tanto, se ha observado que ingieren líquido exudado de la cloaca materna.

Cuidado de los padres

Rana común de cohetes masculinos (Colostethus panamensisLlevando tadpoles en la espalda

El cuidado de las crías entre los anfibios se ha estudiado poco pero, en general, cuanto mayor sea el número de huevos en un lote, es menos probable que se lleve a cabo algún grado de cuidado por parte de los padres. Sin embargo, se estima que hasta en un 20% de las especies de anfibios, uno o ambos adultos juegan algún papel en el cuidado de las crías. Aquellas especies que se reproducen en cuerpos de agua más pequeños u otros hábitats especializados tienden a tener patrones complejos de comportamiento en el cuidado de sus crías.

Muchas salamandras del bosque ponen nidadas de huevos debajo de troncos muertos o piedras en la tierra. La salamandra negra de montaña (Desmognathus welteri) hace esto, la madre empolla los huevos y los protege de la depredación mientras los embriones se alimentan de las yemas de sus huevos. Cuando están completamente desarrollados, salen de las cápsulas de huevo y se dispersan como salamandras juveniles. El salamandra macho, una salamandra primitiva, excava un nido bajo el agua y anima a las hembras a acostarse allí. Luego, el macho protege el sitio durante los dos o tres meses antes de que eclosionen los huevos, utilizando las ondulaciones del cuerpo para ventilar los huevos y aumentar su suministro de oxígeno.

Male common midwife toad (mujer)Alytes obstetricansLleva huevos

El macho Colostethus subpunctatus, una diminuta rana, protege el racimo de huevos que está oculto bajo una piedra o un tronco. Cuando los huevos eclosionan, el macho transporta los renacuajos sobre su espalda, atrapados allí por una secreción mucosa, a un estanque temporal donde se sumerge en el agua y los renacuajos caen. El sapo partero macho (Alytes obstetricans) enrolla hilos de huevos alrededor de sus muslos y lleva los huevos hasta por ocho semanas. Los mantiene húmedos y cuando están listos para salir del cascarón, visita un estanque o zanja y libera a los renacuajos. La rana hembra de incubación gástrica (Rheobatrachus spp.) crió larvas en su estómago después de tragar los huevos o las crías; sin embargo, esta etapa nunca se observó antes de que la especie se extinguiera. Los renacuajos secretan una hormona que inhibe la digestión en la madre mientras se desarrollan al consumir su gran cantidad de yema. La rana de bolsa (Assa darlingtoni) pone huevos en el suelo. Cuando nacen, el macho lleva los renacuajos en bolsas de cría en sus patas traseras. El sapo acuático de Surinam (Pipa pipa) cría a sus crías en los poros de su espalda donde permanecen hasta la metamorfosis. La rana venenosa granular (Oophaga granulifera) es típica de varias ranas arborícolas de la familia de las ranas venenosas Dendrobatidae. Sus huevos se depositan en el suelo del bosque y cuando eclosionan, los renacuajos son llevados uno por uno a lomos de un adulto a una grieta adecuada llena de agua, como la axila de una hoja o la roseta de una bromelia. La hembra visita los lugares de crianza regularmente y deposita huevos no fertilizados en el agua y estos son consumidos por los renacuajos.

Genética y genómica

Los anfibios se destacan entre los vertebrados por su diversidad de cromosomas y genomas. Se han determinado los cariotipos (cromosomas) para al menos 1193 (14,5%) de las ≈8200 especies (diploides) conocidas, incluidos 963 anuros, 209 salamandras y 21 cecilias. En general, los cariotipos de los anfibios diploides se caracterizan por tener 20 a 26 cromosomas con dos brazos. Los anfibios también tienen genomas muy grandes en comparación con otros taxones de vertebrados y la correspondiente variación en el tamaño del genoma (valor C: picogramos de ADN en núcleos haploides). Los tamaños del genoma varían de 0,95 a 11,5 pg en ranas, de 13,89 a 120,56 pg en salamandras y de 2,94 a 11,78 pg en cecilias.

El gran tamaño del genoma ha impedido la secuenciación del genoma completo de los anfibios, aunque recientemente se han publicado varios genomas. El borrador del genoma de 1,7 GB de Xenopus tropicalis fue el primero que se informó para los anfibios en 2010. En comparación con algunas salamandras, este genoma de rana es pequeño. Por ejemplo, el genoma del ajolote mexicano resultó ser de 32 Gb, más de 10 veces más grande que el genoma humano (3 GB).

Alimentación y dieta

Ensaladora del noroeste
()Ambystoma gracileComer un gusano

Con algunas excepciones, los anfibios adultos son depredadores y se alimentan de prácticamente cualquier cosa que se mueva y que puedan tragar. La dieta consiste principalmente en presas pequeñas que no se mueven demasiado rápido, como escarabajos, orugas, lombrices y arañas. Las sirenas (Siren spp.) suelen ingerir material vegetal acuático con los invertebrados de los que se alimentan y una rana arbórea brasileña (Xenohyla truncata) incluye una gran cantidad de frutos en su dieta. El sapo excavador mexicano (Rhinophrynus dorsalis) tiene una lengua especialmente adaptada para recoger hormigas y termitas. Lo proyecta con la punta hacia adelante, mientras que otras ranas sacan la parte trasera primero, con la lengua articulada en la parte delantera.

La comida se selecciona principalmente a simple vista, incluso en condiciones de poca luz. El movimiento de la presa desencadena una respuesta de alimentación. Se han atrapado ranas en anzuelos cebados con franela roja y se han encontrado ranas verdes (Rana clamitans) con el estómago lleno de semillas de olmo que habían visto pasar flotando. Los sapos, las salamandras y las cecilias también usan el olfato para detectar presas. Esta respuesta es principalmente secundaria porque se ha observado que las salamandras permanecen estacionarias cerca de presas odoríferas pero solo se alimentan si se mueve. Los anfibios que habitan en cuevas normalmente cazan por el olfato. Algunas salamandras parecen haber aprendido a reconocer presas inmóviles cuando no tienen olor, incluso en la oscuridad total.

Los anfibios suelen tragar la comida entera, pero pueden masticarla ligeramente primero para dominarla. Por lo general, tienen pequeños dientes pedicelados con bisagras, una característica exclusiva de los anfibios. La base y la corona de estos están compuestas de dentina separada por una capa no calcificada y se reemplazan a intervalos. Las salamandras, las cecilias y algunas ranas tienen una o dos filas de dientes en ambas mandíbulas, pero algunas ranas (Rana spp.) carecen de dientes en la mandíbula inferior y los sapos (Bufo spp.) no tienen dientes. En muchos anfibios también hay dientes vomerianos adheridos a un hueso facial en el techo de la boca.

rana comestiblePelophylax esculentus) exhibiendo canibalismo

La salamandra tigre (Ambystoma tigrinum) es típica de las ranas y salamandras que se esconden a cubierto listas para emboscar a los invertebrados desprevenidos. Otros anfibios, como los sapos Bufo spp., buscan presas activamente, mientras que la rana cornuda argentina (Ceratophrys ornata) atrae a las presas inquisitivas levantando las patas traseras sobre sus patas traseras. hacia atrás y haciendo vibrar sus dedos amarillos. Entre las ranas de la hojarasca en Panamá, las ranas que cazan presas activamente tienen bocas estrechas y son delgadas, a menudo de colores brillantes y tóxicas, mientras que las ranas emboscadas tienen bocas anchas y están bien camufladas. Los cecilianos no mueven la lengua, sino que atrapan a su presa agarrándola con sus dientes que apuntan ligeramente hacia atrás. Las luchas de la presa y los movimientos posteriores de la mandíbula la empujan hacia adentro y la cecilia generalmente se retira a su madriguera. La presa sometida es engullida entera.

Cuando recién nacen, las larvas de rana se alimentan de la yema del huevo. Cuando se agota, algunos pasan a alimentarse de bacterias, costras de algas, detritos y raspaduras de plantas sumergidas. El agua se aspira a través de la boca, que generalmente se encuentra en la parte inferior de la cabeza, y pasa a través de las trampas branquiales de alimentos entre la boca y las branquias, donde las partículas finas quedan atrapadas en la mucosidad y se filtran. Otros tienen piezas bucales especializadas que consisten en un pico córneo bordeado por varias filas de dientes labiales. Raspan y muerden alimentos de muchos tipos, además de remover el sedimento del fondo, filtrando partículas más grandes con las papilas alrededor de la boca. Algunos, como los sapos de espuelas, tienen fuertes mandíbulas para morder y son carnívoros o incluso caníbales.

Vocalización

Rango de árbol masculino (Dendropsophus microcephalusinflando su saco de aire como él llama

Las llamadas que hacen las cecilias y las salamandras se limitan a chirridos suaves, gruñidos o silbidos ocasionales y no han sido muy estudiadas. Un chasquido que a veces producen las cecilias puede ser un medio de orientación, como en los murciélagos, o una forma de comunicación. La mayoría de las salamandras se consideran sin voz, pero la salamandra gigante de California (Dicamptodon ensatus) tiene cuerdas vocales y puede producir un sonido de traqueteo o ladrido. Algunas especies de salamandras emiten un chillido o aullido silencioso si son atacadas.

Sapo americano,Anaxyrus americanusCantando

Las ranas son mucho más vocales, especialmente durante la temporada de reproducción cuando usan sus voces para atraer parejas. La presencia de una especie en particular en un área puede discernirse más fácilmente por su llamada característica que por un vistazo fugaz del animal mismo. En la mayoría de las especies, el sonido se produce al expulsar aire de los pulmones sobre las cuerdas vocales hacia un saco o sacos de aire en la garganta o en la comisura de la boca. Este puede distenderse como un globo y actúa como un resonador, ayudando a transferir el sonido a la atmósfera, o al agua en momentos en que el animal está sumergido. La vocalización principal es la fuerte llamada publicitaria del macho que busca animar a una hembra a acercarse y disuadir a otros machos de entrometerse en su territorio. Esta llamada se modifica a una llamada de cortejo más tranquila cuando se acerca una hembra o a una versión más agresiva si se acerca un intruso macho. Llamar conlleva el riesgo de atraer a los depredadores e implica el gasto de mucha energía. Otras llamadas incluyen aquellas dadas por una mujer en respuesta a la llamada de publicidad y una llamada de liberación dada por un hombre o una mujer durante intentos no deseados de amplexus. Cuando una rana es atacada, se emite una llamada de angustia o susto, que a menudo se asemeja a un grito. La rana arborícola cubana (Osteopilus septentrionalis), generalmente nocturna, produce un canto de lluvia cuando llueve durante el día.

Comportamiento territorial

Poco se sabe del comportamiento territorial de las cecilias, pero algunas ranas y salamandras defienden sus áreas de distribución. Estos suelen ser sitios de alimentación, reproducción o refugio. Los machos normalmente exhiben tal comportamiento, aunque en algunas especies, las hembras e incluso los juveniles también están involucrados. Aunque en muchas especies de ranas las hembras son más grandes que los machos, este no es el caso en la mayoría de las especies en las que los machos participan activamente en la defensa territorial. Algunos de estos tienen adaptaciones específicas como dientes agrandados para morder o espinas en el pecho, brazos o pulgares.

La salamandra de espalda rojaPlethodon cinereus) defiende un territorio contra intrusos.

En las salamandras, la defensa de un territorio implica adoptar una postura agresiva y, si es necesario, atacar al intruso. Esto puede implicar morder, perseguir y, a veces, morder, causando ocasionalmente la pérdida de una cola. El comportamiento de las salamandras de lomo rojo (Plethodon cinereus) ha sido muy estudiado. El 91% de los individuos marcados que luego fueron recapturados estaban a menos de un metro (yarda) de su retiro original durante el día debajo de un tronco o roca. Una proporción similar, cuando se movió experimentalmente una distancia de 30 metros (98 pies), encontró el camino de regreso a su base de operaciones. Las salamandras dejaban marcas de olor alrededor de sus territorios que tenían un tamaño promedio de 0,16 a 0,33 metros cuadrados (1,7 a 3,6 pies cuadrados) y, a veces, estaban habitadas por una pareja de machos y hembras. Estos disuadieron la intrusión de otros y delinearon los límites entre las áreas vecinas. Gran parte de su comportamiento parecía estereotipado y no implicaba ningún contacto real entre individuos. Una postura agresiva consistía en levantar el cuerpo del suelo y mirar al oponente, que a menudo se alejaba sumiso. Si el intruso persistía, generalmente se lanzaba una estocada mordaz en la región de la cola o en los surcos nasolabiales. El daño a cualquiera de estas áreas puede reducir el estado físico del rival, ya sea por la necesidad de regenerar tejido o porque afecta su capacidad para detectar alimentos.

En las ranas, el comportamiento territorial de los machos se observa a menudo en los lugares de reproducción; la llamada es tanto un anuncio de propiedad de parte de este recurso como una llamada publicitaria a posibles parejas. En general, una voz más grave representa a un individuo más pesado y poderoso, y esto puede ser suficiente para evitar la intrusión de machos más pequeños. Se usa mucha energía en la vocalización y le pasa factura al dueño del territorio que puede ser desplazado por un rival más en forma si se cansa. Los machos tienden a tolerar a los poseedores de los territorios vecinos mientras atacan vigorosamente a los intrusos desconocidos. Los poseedores de territorios tienen la "ventaja de local" y generalmente salen mejor en un encuentro entre dos ranas de tamaño similar. Si las amenazas son insuficientes, pueden ocurrir peleas de pecho a pecho. Los métodos de lucha incluyen empujar y empujar, desinflar el saco vocal del oponente, agarrarlo por la cabeza, saltar sobre su espalda, morderlo, perseguirlo, salpicarlo y sumergirlo bajo el agua.

Mecanismos de defensa

Cane toadRhinella marina) con glándulas venenosas detrás de los ojos

Los anfibios tienen cuerpos blandos con pieles finas y carecen de garras, armadura defensiva o espinas. Sin embargo, han desarrollado varios mecanismos de defensa para mantenerse con vida. La primera línea de defensa en salamandras y ranas es la secreción mucosa que producen. Esto mantiene su piel húmeda y los hace resbaladizos y difíciles de agarrar. La secreción suele ser pegajosa y desagradable o tóxica. Se han observado serpientes bostezando y boquiabiertas cuando intentan tragar ranas africanas con garras (Xenopus laevis), lo que les da a las ranas la oportunidad de escapar. Los cecilianos han sido poco estudiados a este respecto, pero el Cayenne caecilian (Typhlonectes compressicauda) produce una mucosidad tóxica que ha matado a los peces depredadores en un experimento de alimentación en Brasil. En algunas salamandras, la piel es venenosa. El tritón de piel rugosa (Taricha granulosa) de América del Norte y otros miembros de su género contienen la neurotoxina tetrodotoxina (TTX), la sustancia no proteica más tóxica conocida y casi idéntica a la producida por el pez globo. El manejo de los tritones no causa daño, pero la ingestión de incluso las cantidades más pequeñas de la piel es mortal. En los ensayos de alimentación, se encontró que los peces, las ranas, los reptiles, las aves y los mamíferos eran susceptibles. Los únicos depredadores con cierta tolerancia al veneno son ciertas poblaciones de culebra común (Thamnophis sirtalis). En lugares donde coexisten serpientes y salamandras, las serpientes han desarrollado inmunidad a través de cambios genéticos y se alimentan de los anfibios con impunidad. La coevolución ocurre cuando el tritón aumenta sus capacidades tóxicas al mismo ritmo que la serpiente desarrolla aún más su inmunidad. Algunas ranas y sapos son tóxicos y las principales glándulas venenosas se encuentran al costado del cuello y debajo de las verrugas en la espalda. Estas regiones se presentan al animal atacante y sus secreciones pueden tener mal sabor o causar varios síntomas físicos o neurológicos. En total, se han aislado más de 200 toxinas del número limitado de especies de anfibios que se han investigado.

La salamandra de fuegoSalamandra salamandra), una especie tóxica, lleva colores de advertencia.

Tal vez el animal más venenoso del mundo, la rana venenosa dorada (Phyllobates terribilis) es endémico a Colombia.

Las especies venenosas a menudo usan colores brillantes para advertir a los depredadores potenciales de su toxicidad. Estos colores de advertencia suelen ser rojo o amarillo combinado con negro, siendo la salamandra común (Salamandra salamandra) un ejemplo. Una vez que un depredador ha probado uno de estos, es probable que recuerde la coloración la próxima vez que se encuentre con un animal similar. En algunas especies, como el sapo vientre de fuego (Bombina spp.), la coloración de advertencia está en el vientre y estos animales adoptan una postura defensiva cuando son atacados, mostrando sus colores brillantes al depredador. La rana Allobates zaparo no es venenosa, pero imita la apariencia de otras especies tóxicas de su localidad, una estrategia que puede engañar a los depredadores.

Muchos anfibios son nocturnos y se esconden durante el día, evitando así a los depredadores diurnos que cazan de vista. Otros anfibios usan camuflaje para evitar ser detectados. Tienen varios colores, como marrones moteados, grises y aceitunas para mezclarse con el fondo. Algunas salamandras adoptan posturas defensivas cuando se enfrentan a un depredador potencial como la musaraña de cola corta del norte de América del Norte (Blarina brevicauda). Sus cuerpos se retuercen y levantan y azotan sus colas, lo que dificulta que el depredador evite el contacto con sus glándulas granulares productoras de veneno. Algunas salamandras autotomizarán sus colas cuando sean atacadas, sacrificando esta parte de su anatomía para permitirles escapar. La cola puede tener una constricción en su base para permitir que se separe fácilmente. La cola se regenera más tarde, pero el costo de energía para el animal al reemplazarla es significativo. Algunas ranas y sapos se inflan para parecer grandes y feroces, y algunos sapos de espuelas (Pelobates spp) gritan y saltan hacia el atacante. Las salamandras gigantes del género Andrias, así como las ranas Ceratophrine y Pyxicephalus poseen dientes afilados y son capaces de extraer sangre con un mordisco defensivo. La salamandra de vientre negro (Desmognathus quadramaculatus) puede morder a una culebra de liga común atacante (Thamnophis sirtalis) de dos o tres veces su tamaño en la cabeza y, a menudo, logra escapar.

Cognición

En los anfibios, hay evidencia de habituación, aprendizaje asociativo a través del aprendizaje clásico e instrumental y habilidades de discriminación.

En un experimento, cuando se les ofrecieron moscas de la fruta vivas (Drosophila virilis), las salamandras eligieron la mayor de 1 contra 2 y 2 contra 3. Las ranas pueden distinguir entre números bajos (1 contra 2, 2 contra 3, pero no 3 contra 4) y grandes números (3 contra 6, 4 contra 8, pero no 4 contra 6) de presas. Esto es independiente de otras características, es decir, área de superficie, volumen, peso y movimiento, aunque la discriminación entre grandes cantidades puede basarse en el área de superficie.

Conservación

El sapo dorado extinto (Bufo periglenes), visto por última vez en 1989

Descensos drásticos en las poblaciones de anfibios, incluidos colapsos demográficos y extinciones masivas localizadas, se han observado desde finales de la década de 1980 en lugares de todo el mundo y, por lo tanto, se percibe que los declives de anfibios son una de las amenazas más críticas para la biodiversidad global. En 2004, la Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza (UICN) informó que actualmente las tasas de extinción de aves, mamíferos y anfibios eran como mínimo 48 veces mayores que las tasas de extinción natural, posiblemente 1024 veces más altas. En 2006, se creía que había 4.035 especies de anfibios que dependían del agua en algún momento de su ciclo de vida. De estos, 1.356 (33,6%) se consideraron amenazados y es probable que esta cifra sea una subestimación porque excluye 1.427 especies para las que no había datos suficientes para evaluar su estado. Se cree que hay varias causas involucradas, incluida la destrucción y modificación del hábitat, la sobreexplotación, la contaminación, las especies introducidas, el calentamiento global, los contaminantes disruptores endocrinos, la destrucción de la capa de ozono (la radiación ultravioleta ha demostrado ser especialmente dañina para la piel, ojos y huevos de anfibios), y enfermedades como la quitridiomicosis. Sin embargo, muchas de las causas de la disminución de anfibios aún no se conocen bien y son un tema de discusión en curso.

La rana pintada HulaDiscoglossus nigriventer) se creía extinto pero fue redescubierto en 2011.

Redes alimentarias y depredación

Cualquier disminución en el número de anfibios afectará los patrones de depredación. La pérdida de especies carnívoras cerca de la parte superior de la cadena alimenticia alterará el delicado equilibrio del ecosistema y puede causar aumentos dramáticos en las especies oportunistas.

Los depredadores que se alimentan de anfibios se ven afectados por su declive. La serpiente de liga terrestre occidental (Thamnophis elegans) en California es en gran parte acuática y depende en gran medida de dos especies de ranas que están disminuyendo en número, el sapo de Yosemite (Bufo canorus) y la rana de patas amarillas de montaña (Rana muscosa), poniendo en riesgo el futuro de la serpiente. Si la serpiente llegara a escasear, esto afectaría a las aves rapaces y otros depredadores que se alimentan de ella. Mientras tanto, en los estanques y lagos, menos ranas significa menos renacuajos. Estos normalmente juegan un papel importante en el control del crecimiento de algas y también se alimentan de los detritos que se acumulan como sedimentos en el fondo. Una reducción en la cantidad de renacuajos puede conducir a un crecimiento excesivo de algas, lo que resulta en el agotamiento del oxígeno en el agua cuando las algas mueren y se descomponen más tarde. Los invertebrados acuáticos y los peces podrían entonces morir y habría consecuencias ecológicas impredecibles.

Contaminación y pesticidas

La disminución de las poblaciones de anfibios y reptiles ha llevado a tomar conciencia de los efectos de los pesticidas en reptiles y anfibios. En el pasado, el argumento de que los anfibios o los reptiles eran más susceptibles a cualquier contaminación química que cualquier vertebrado acuático terrestre no fue respaldado por investigaciones hasta hace poco tiempo. Los anfibios y los reptiles tienen ciclos de vida complejos, viven en diferentes zonas climáticas y ecológicas y son más vulnerables a la exposición química. Ciertos pesticidas, como los organofosforados, los neonicotinoides y los carbamatos, reaccionan mediante la inhibición de la colinesterasa. La colinesterasa es una enzima que provoca la hidrólisis de la acetilcolina, un neurotransmisor excitatorio abundante en el sistema nervioso. Los inhibidores de AChE son reversibles o irreversibles, y los carbamatos son más seguros que los insecticidas organofosforados, que tienen más probabilidades de causar envenenamiento colinérgico. La exposición de los reptiles a un pesticida inhibidor de AChE puede provocar la interrupción de la función neuronal en los reptiles. La acumulación de estos efectos inhibitorios sobre el rendimiento motor, como el consumo de alimentos y otras actividades.

Estrategias de conservación y protección

El Grupo de Especialistas en Anfibios de la UICN encabeza los esfuerzos para implementar una estrategia global integral para la conservación de los anfibios. Amphibian Ark es una organización que se formó para implementar las recomendaciones de conservación ex situ de este plan, y ha estado trabajando con zoológicos y acuarios de todo el mundo, alentándolos a crear colonias de seguridad de anfibios amenazados. Uno de esos proyectos es el Proyecto de Conservación y Rescate de Anfibios de Panamá que se basó en los esfuerzos de conservación existentes en Panamá para crear una respuesta a nivel nacional a la amenaza de la quitridiomicosis.

Otra medida sería detener la explotación de ranas para consumo humano. En Oriente Medio, el creciente apetito por comer ancas de rana y la consiguiente recolección de las mismas como alimento ya estaba relacionado con un aumento de mosquitos y, por lo tanto, tiene consecuencias directas para la salud humana.