Este documento describe los diferentes tipos de locomoción en animales, incluyendo el vuelo, la natación y la carrera. Explica que la locomoción se optimiza para mover la masa del animal la mayor distancia posible con el menor gasto energético. Luego describe las características de la musculatura y las alas de insectos, aves y murciélagos para el vuelo, y los mecanismos de natación y carrera. Finalmente, analiza y compara el costo energético de estos diferentes tipos de locomoción.

1. LOCOMOCION Y
MOVIMIENTO
Fisiología animal
Raúl Herrera Fragoso

2. Locomoción
Desde el punto de vista termodinámico, la locomoción
corresponde a un flujo de masa de un lugar a otro. Lo mismo
que otros sistemas de flujo, el movimiento se optimiza de
suerte tal, que la masa del animal se mueve a la mayor
distancia posible con el mínimo gasto energético.

3. Los animales recurren a formas de locomoción diversas según el
propósito, pero el uso eficiente de la energía resulta capital a
lo largo de toda su vida.
La fuerza generada por los músculos de los animales al correr,
volar o nadar se ajusta, con escasas variaciones, a unos 60
newton por kilogramo.
EL VUELO
Corresponde a un ritmo optimizado en el que el trabajo
realizado para recobrar altura se armoniza con el trabajo
necesario para hacer avanzar el cuerpo en dirección
horizontal.
Esquema de la trayectoria periódica de un animal volador

4. Durante el vuelo se deben afrontar 2 gastos energéticos:
• La perdida vertical
• La perdida horizontal
Conforme aumenta la velocidad de vuelo, decrece la pérdida
vertical y aumenta la horizontal.
El equilibrio se alcanza batiendo las alas de modo que la velocidad
de vuelo sea la adecuada
La fuerza neta que genera un animal para moverse a su velocidad
óptima es un múltiplo —típicamente el doble— de su masa.

5. Aparición de alas:
Insectos
 Expansiones dorso-
laterales.
 Pliegues aplanados de la
parte lateral.
 No tienes relación con las
patas.
 Músculos de la pared
corporal proporcionan la
fuerza para el vuelo.

6. Tipos de musculatura
Sincrónico o directo
 Ascenso: Contracciones de músculos
internos estirando de una estructura a
modo de palanca que se encuentran en
su base
 Después unos músculos más gruesos
externos se contraen para descender los
extremos de las palancas y
proporcionando la fuerza de descenso de
las alas.

7. Tipos de musculatura
Asincrónico o indirecto
 Músculos asincrónico o indirecto se realiza sobre el esqueleto
torácico, gruesos músculos torácicos verticales y
longitudinales se contraen alternativamente para deformar el
tórax y mover indirectamente las alas, estos músculos posen
propiedades únicas en cuanto a rapidez de oscilación.

8. Aves
 El centro de gravedad cerca de los pares de extremidades, y
el apoyo es principalmente con las patas traseras.
 Las alas son modificaciones de sus extremidades las cuales
son expansiones de tejido desarrolladas a partir del miembro
anterior y agitado por los músculos modificados de este
apéndice.

9.  Los músculos en las
aves son de gran
importancia ya que
sostienen y unen la
mayoría de los huesos,
y así estos se pueden
ver reducidos para
que el ave tenga
menos peso y pueda
volar

10.  El plumaje es una
adaptación directa
protección y de vuelo
 El dominio del aire
progresando
probablemente desde
los simples saltos hasta
los planeamientos
ayudados por la
gravedad, hasta los
planeamientos más
poderosos y así,
finalmente, hasta llegar
a un vuelo controlado.

11.  Extrínsecos (se originan fuera
de la parte sobre la cual actúan)
 Pectoralis
 25% de la masa del cuerpo
 empuja el ala hacia abajo y
hacia arriba
 Supracoracoides
 eleva el ala
 Intrínsecos (se originan en la
parte sobre la cual actúan)
 Musculatura de las alas
reducida

12. Murciélagos
Características
 Su cuello es corto
 su pecho es grande y fuerte
 y su abdomen es angosto
Las alas están formadas por una superficie ancha y
delgada, a la que se le conoce como superficie
de sustentación en términos aerodinámicos.

13.  Un murciélago posee
grandes y fuertes
músculos en su pecho y
espalda. Estos músculos
crean poderosos aleteos
que hacen el vuelo
posible. Algunos de
estos músculos suben las
alas mientras que otros
las bajan.

14. Las alas no son planas, tienen una curvatura similar a una gota
alargada, cóncava en la parte inferior, convexa en la superior, con
una parte afilada en la parte anterior formada de piel con plumas,
muy elástica y resistente llamada patagio.
La forma peculiar del ala permite
oponer menor resistencia al medio
ambiente aéreo, provocando que
durante el paso del aire se genere una
diferencia de velocidades entre las dos
caras del ala, siendo más rápida en la
parte superior al recorrer más distancia;
Puesto que el aire en la parte inferior
corre más lento y queda atrapado por la
forma ligeramente cóncava, se produce
una fuerza ascendente en el ala, que es
suficiente para elevar al animal
venciendo la fuerza de la gravedad.

15. Para lograr el despegue, el ave impulsa el ala hacia abajo a través de
los músculos pectorales (pectoralis).
Para adquirir la fuerza necesaria para elevarse desde el suelo, las aves
suelen aletear fuertemente en arcos grandes, generalmente con un
ángulo de ataque muy grande. Mientras más grande es el ave es
mayor el esfuerzo que necesita para despegar

16. La carrera
Si se considera la carrera de la misma manera que el vuelo es
decir, como un movimiento intermitente optimizado en el
campo gravitatorio terrestre, la fuerza promedio que se
ejerce en una zancada o en un batido de alas debería ser el
doble de su peso.

17. La natación
La velocidad depende de la talla y la temperatura
ambiental; siendo la velocidad máxima alrededor de 2-3
veces la longitud del pez/segundo

18. Natación por ondulaciones del
cuerpo
 Presente en los organismos que
poseen esqueleto interno
(peces).
 Anguiliforme
 Movimiento de la aleta caudal
 Carangidae y Scombridae
 Ostraciforme

19. • Movimiento de aletas
 Tetrodontidae, Balistidae y
Didontiforme
 Rajidae y Gimnotiforme
 Labriforme

20. Musculatura
 Músculo miotomal
 Formado por paquetes e
músculos denominados
miotomos.
 Rapidez
 Músculo rojo
 Ubicado en la línea latera del
cuerpo
 Resistencia

21. Natación por propulsión
 Movimiento de avance o retroceso por la
reacción ante la expulsión rápida de chorros de
agua.
 Cavidad paleal
 Músculos radiales
y circulares.

22. Movimiento por reptación
 Los poseen los moluscos y los animales de cuerpo blando
que carecen de esqueleto interno o externo.
 Podios
 Espinas ambulacrales

23.  Caracoles, babosas, quitones y monoplacóforos.
 Pie en forma de suela reptante, ventral y aplanada.
 Gasterópodos
 Músculos retractores del pie, lo unen a la concha , actúan de
manera coordinada para para elevar y bajar la suela del pie.

24. Costo
energético

25. El peso de los animales nadadores es totalmente compatible
con el medio, mientras que los animales que corren y vuelan
deben soportar el peso total de sus cuerpos.
Los animales terrestres tiene un soporte sólido, pero el animal
volador debe apoyar su peso en contra de un fluido de baja
densidad y baja viscosidad.
Los animales acuáticos al nadar se encuentra con la resistencia
de un medio de alta viscosidad y densidad por lo contrario
los animales que correr y vuelan tienen la ventaja de moverse
en un medio de baja viscosidad y baja densidad.

26. Comparación de los costos de
energía
Variables que deben ser tomadas en consideración
 La cantidad de combustible que un animal utiliza en
el movimiento
 Tamaño del animal y peso, está relacionada a la
masa muscular
 La distancia a la que un animal se mueve influye en el
costo energético.
 La velocidad a la que el animal se mueve también
pueden ser considerados.

27. ¿Cual es la base más adecuada
para la comparación?
 Se utilizar la cantidad de combustible (expresado en calorías)
que se necesita para transportar una unidad de cuerpo peso
(en gramos) en una unidad de distancia (1 kilómetro)

28. Natación
 Para desplazarse el animal se debe suministrar una
fuerza que es igual a la resistencia
 El arrastre de los animales acuáticos es una función
compleja de forma, tamaño y velocidad.
 El tamaño del animal - área en contacto con el
agua
 Flujo en la capa límite es laminar o turbulento

29. Recordemos…Número de
Reynolds
 Cuando el numero de Reynolds es alto: el arrastre
es aproximadamente proporcional al cuadrado de
la velocidad
 Cuando el número de Reynolds muy bajo: el
arrastre se convierte principalmente en una función
de la viscosidad y es directamente proporcional a
la velocidad.

31. Volar
 El medio de los animales voladores es mucho menos
denso y viscoso, deben soportar el peso de sus cuerpos y
superar la fricción
 Fricción arrastre es causada por la viscosidad del aire en la
capa límite y depende de la velocidad de deformación.
 La resistencia inducida representa la fuerza necesaria
para apoyar el cuerpo en el aire
 La resistencia total es una función compleja la densidad
del aire y la viscosidad, y está relacionada a la zona, la
forma y velocidad del vuelo de los animales.

33. Correr
 Costo energético: se puede dividir en dos categorías
 La energía disipada debido a las resistencias de fricción y viscosas
en las articulaciones y músculos
 La energía utilizada en las aceleraciones continuas y reducción de
la velocidad de la masa del cuerpo y de las extremidades
 Costos energéticos de la locomoción en el hombre - formas del
cuerpo y tamaños. Correr cuesta mucho, requiere energía
adicional.
 Un cuerpo que se ha movido hacia arriba ha logrado energía
potencial, que es el producto de su peso y la distancia vertical a
través del cual se traslada.
 El costo energético de animales de 1 gramo de movimiento en
más de 1 kilómetro, se registra en el peso corporal

34.  El costo de locomoción por unidad de peso, es menor para los
animales más grandes
 Los animales que corren necesitan del costo neto para poder
hacerlo
 En animales voladores, el costo total en la velocidad es más
económica
 Volar es una medida más barato para desplazarse hasta un punto
distante de lo que es correr.
 El costo de la energía de la natación es menor