Análisis de la morfología vertebral en asociación con las propiedades biomecánicas del esqueleto en cuatro especies de delfines del sur de Sudamérica, utilizando técnicas de morfometría geométrica

Abstract

Existe una asociación entre la flexibilidad del cuerpo y la velocidad de nado de los cetáceos en relación a su comportamiento trófico y nicho ecológico. Una mayor flexibilidad está asociada con aumentos en la maniobrabilidad. La columna vertebral es la estructura esquelética primaria utilizada durante la natación. Uno de los factores que afectan su flexibilidad es la estructura e interferencia de las vértebras. Se estudió la morfología vertebral de cuatro especies de delfines parcialmente simpátricas con distintas preferencias de hábitat y tipos de presas: la tonina overa (Cephalorhynchus commersonii), el delfín austral (Lagenorhynchus australis), el delfín oscuro (Lagenorhynchus obscurus) y el delfín cruzado (Lagenorhynchus cruciger). Se utilizaron técnicas de morfometría tradicional a fin de subdividir las columnas vertebrales en regiones funcionales. Además, se emplearon técnicas de morfometría geométrica en tres dimensiones empleando cinco configuraciones originales de landmarks para analizar las diferencias en la morfología vertebral y establecer relaciones con los diferentes hábitats. Se incluyeron análisis de distintos niveles de alometría, trayectorias de crecimiento, componentes principales y análisis canónicos de varianza que permitieron establecer relaciones entre la morfología y los ambientes particulares de cada especie. Las especies costeras tienen regiones torácicas y torsos anteriores grandes y con mayor cantidad de vértebras, pero torsos medios relativamente pequeños y con menos cantidad de vértebras que la especie de plataforma y la especie oceánica. Se evidenció que las especies pelágicas mantendrían más estable su morfología a partir de un ancestro pelágico y el hábito costero puede ser entendido como un estadio derivado que involucra una alta tasa de cambio morfológico. Los análisis multivariados comparativos permitieron concluir que, si bien todas estas especies se encuentran estrechamente relacionadas a nivel filogenético, la morfología vertebral de cada especie es distintiva y se encuentra relacionada con su nicho trófico y el hábitat que ocupan.

In cetaceans, there is an association between body flexibility and swimming speed and trophic behavior. Greater flexibility is associated with increased maneuverability. The vertebral column is the skeletal structure employed for swimming. One of the factors affecting flexibility is the structure and interference of the vertebrae. In this thesis, I studied vertebral morphology in four partially sympatric species, that differ in habitat preferences and type of prey: Commerson’s dolphin (Cephalorhynchus commersonii), Peale’s dolphin (Lagenorhynchus australis), dusky dolphin (Lagenorhynchus obscurus) and hourglass dolphin (Lagenorhynchus cruciger). I employed traditional morphometric techniques to functionally subdivide the vertebral columns. Then, I applied geometric morphometric techniques to analyze differences in vertebral morphology and relate them with the preferred habitats. I used five original landmark configurations, depending on the region under analysis. This thesis includes analyses of different levels of allometry, growth trajectories, multivariate analyses for comparisons (PCA and CVA) that allow to stablish links between morphology and a particular habitat. It was established that coastal species have larger thorax and anterior torso with a higher number of vertebrae, but relatively shorter mid-torso with fewer vertebrae than offshore and oceanic species. Based on the allometry and growth trajectory analyses, it is proposed that pelagic species would maintain a stable morphology from a pelagic ancestor and that the coastal habit may be understood as a derive state involving a high rate of morphological change. PCA and CVA allowed me to conclude that, even though the four species studied here are closely related, vertebral morphology in each species is distinctive and it is related with the species trophic niche and habitat.