Dedicado a Silvia G. Ruiz y M. Georgina Lyons Agradecimientos Aunque este apartado suele colocarse al principio de la tesis, siempre se escribe al final porque es el momento de repasar el camino recorrido y reconocer que ningún logro es exclusivamente individual. La idea de la meritocracia puede sonar motivadora, pero en retrospectiva, todo se logra gracias al apoyo, la ayuda y las oportunidades que recibimos, y no todos tenemos acceso a ellas de igual manera. Este es mi repaso y mi agradecimiento. Quiero comenzar agradeciendo a mi casa de estudios, la Facultad de Ciencias Naturales y Museo de la Universidad Nacional de La Plata, donde me formé profesionalmente como Licenciado y ahora como Doctor. Estoy profundamente agradecido por la educación pública, gratuita y de calidad que allí me brindaron. También al CONICET, por la beca doctoral que hizo posible la realización de esta tesis. A mi directora, Caro Acosta Hospitaleche, por darme un lugar en su laboratorio cuando nadie más lo hacía, por su apoyo constante y por estar siempre presente hasta que este trabajo estuvo finalizado. A Pepe De Santis, mi primer director, por su amistad, por acompañarme en los primeros pasos de esta carrera y por su apoyo incondicional en esos años iniciales; y a Eduardo Tonni, quien fue mi codirector en los comienzos de esta tesis, por su orientación. A las instituciones y personas que me permitieron acceder a las colecciones necesarias para esta investigación: Mariana Picasso y Diego Montalti (Museo de La Plata), Yolanda Davies, Darío Lijtmaer y Pablo Tubaro (Museo Argentino de Ciencias Naturales “Bernardino Rivadavia”), Sergio Bogan (Fundación Félix de Azara), Walter Sebastián Aveldaño y Sara Bertelli (Museo de Ciencias Naturales de la Fundación Miguel Lillo) y Washington Jones (Museo Nacional de Historia Natural). A la Macaulay Library del Laboratorio de Ornitología de la Universidad de Cornell, Nueva York, por permitirme acceder a los archivos científicos de video disponibles en su biblioteca, los cuales fueron fundamentales para los análisis morfométricos realizados en esta tesis. Además, las capturas de video obtenidas de dichos análisis fueron utilizadas para diseñar las portadas de cada capítulo de esta tesis. A mi familia: mis padres Silvia y Esteban, mi hermana Silvina, mi cuñado Carlos y mis sobrinas Amy, Kalita e Irina. En especial, a mi madre, sin cuyo apoyo esta tesis no habría sido terminada. A mis tíos Pato y Vero, por abrirme las puertas de su casa, por tratarme como a un hijo y por estar siempre presentes con consejos, charlas y apoyo emocional. A mis amigos y amigas: Mateo, Mati, Gas, Lili, Chad, Dieguín, Metra, Chusty, Lean, Marquitos, Chule, Cristian, Facu, Caro y Piter. A algunos docentes e investigadores de la facultad que tuvieron un papel clave en momentos de duda: Sergio Vizcaíno, por guiarme en los primeros análisis osteológicos y funcionales; Sergio Rosset, por su ayuda incalculable con los análisis de desarrollo ontogenético. A Sam Van Wassenbergh y Sergio Nebreda, por su colaboración en los análisis de morfometría. A todos los investigadores que compartieron sus conocimientos, papers o consejos desinteresadamente: Hugo Benítez, Martjan Lammertink, Julieta Carril, Diego Sustaita, Mariana Picasso, Kristina Cockle, Reginaldo Donatelli, Walter Bock y Dana Martínez. A Fredy Carlini y Fer Riccilo, por su colaboración con los insumos para los análisis de desarrollo ontogenético, y a Nahuel De Santis, por prestarme su lupa. A quienes donaron material para la realización de esta tesis: Adri Jauregui, Sergio Keiner, Caro Venninni y Nicolás Chimento; a mi madre y mi tía Mónica, que conservaron ese material en sus freezers a pesar del olor. A Laura Blanco, docente del curso de ilustración científica que realicé con la intención de dibujar la portada de esta tesis. Al verme abrumado en los últimos momentos, se ofreció desinteresadamente a ilustrarla ella misma. Siempre le estaré profundamente agradecido por su gesto. ¡No podría imaginar una portada mejor! A todas las personas que me brindaron su ayuda de alguna forma: en el trabajo de campo, guardando material, editando fotos, o simplemente estando presentes. En especial, a la familia Alegre, Dipi, Horacio Abel Pereyra, María José Rodríguez-Cajarville, Diego Masson, Laura Reyes, Seba Monsalvo y Ale Piro. A mis primos Alonso y Francisco, y mis tíos Gustavo y Sandra, que me alojaron durante las visitas a los museos, y a mi primo Gastón, que me ofreció un espacio para trabajar cuando lo necesité. A Gustavo Scillato-Yané, por nuestras charlas sobre literatura y música, y por su generoso regalo, según sus palabras, de "la novela más sublime de toda la historia de la literatura". Sobre eso, tenías razón, como en tantas otras cosas. Finalmente, y no menos importante, a mi perro Chico, que fue mi compañero fiel durante estos años. A continuación, quiero compartir un fragmento de un cuento no consigo leer sin emocionarme; que refleja las dudas, dificultades y la lucha interna que enfrenté durante estos años, pero también la esperanza y la fuerza que me ayudaron a superarlas. Con un poco de suerte, resiliencia, y sobre todo gracias al apoyo de todas las personas (y Chico) mencionadas, logré encontrar mi propia luz en medio del invierno. ¡Ustedes fueron mi Tipasa! A mediodía, sobre las laderas medio arenosas y cubiertas por heliotropos como por una espuma que hubieran dejado al retirarse las olas furiosas de los últimos días, miraba el mar, que a esa hora se agitaba apenas con un movimiento fatigado, y calmaba esa doble sed que no se puede engañar mucho tiempo sin que el ser se seque, quiero decir amar y admirar. En no ser amado sólo hay mala suerte: en no amar hay desgracia. Hoy en día todos morimos de esa desgracia. Porque la sangre, los odios, descarnan el corazón; la prolongada reivindicación de la justicia agota el amor que, sin embargo, la hizo nacer. En el clamor en que vivimos, el amor es imposible y la justicia no basta. Por eso Europa odia el día y no sabe más que oponer injusticia a la injusticia. Pero para impedir que la justicia, hermoso fruto naranja que no contiene más que una pulpa amarga y seca, se agoste, volvía a descubrir en Tipasa que había que guardar intactas dentro de uno mismo una frescura, una fuente de alegría; amar el día que escapa a la injusticia y volver al combate con esa luz conquistada. Volvía a encontrar allí la antigua belleza, un cielo joven, y ponderaba mi suerte, comprendiendo por fin que en los peores años de nuestra locura el recuerdo de este cielo no me había abandonado nunca. Era él quien, para concluir, me había impedido perder la esperanza. Yo había sabido siempre que las ruinas de Tipasa eran más jóvenes que nuestras obras en construcción o nuestros escombros. El mundo empezaba allí cada día con una luz siempre nueva. ¡Oh, luz!, ése es el grito de todos los personajes enfrentados, en el drama antiguo, a su destino. Ese último recurso era también el nuestro y ahora yo lo sabía. En mitad del invierno aprendía por fin que había en mí un verano invencible. (Albert Camus, "Retorno a Tipasa", en El verano, 1953) ÍNDICE RESUMEN ..................................................................................................................................... 9 ABSTRACT .................................................................................................................................. 14 CAPÍTULO I. Introducción .......................................................................................................... 20 I.1. Orígenes, distribución y relaciones filogenéticas de la Familia Picidae ............................ 25 I.2. Características y anatomía generales .................................................................................. 31 I.3. Antecedentes en el estudio del golpe .................................................................................. 34 I.4. Objetivos ............................................................................................................................. 37 I.4.1. Objetivo general ........................................................................................................... 37 I.4.2. Objetivos específicos.................................................................................................... 37 I.5. Hipótesis de trabajo ............................................................................................................ 37 I.6. Estructura de la Tesis .......................................................................................................... 38 CAPÍTULO II. Materiales & Métodos ......................................................................................... 40 II.1. Material estudiado y nomenclatura anatómica utilizada ................................................... 41 LISTA DE ESPECÍMENES OSTEOLÓGICOS .................................................................. 41 LISTA DE ESPECÍMENES MIOLÓGICOS........................................................................ 43 LISTA DE ESPECÍMENES DE ESTADIO POSNATAL TEMPRANO Y JUVENILES .. 43 II.2. Metodología utilizada ........................................................................................................ 45 II.2.1. Descripciones osteológicas del complejo cráneo-mandibular y cuello en Picidae ..... 45 II.2.2. Análisis del desarrollo ontogenético posnatal en pichones de Colaptes melanochloros y Colaptes campestris, y juveniles de Campephilius leucopogon y Melanerpes candidus (Picinae) ................................................................................................................................. 46 II.2.3. Análisis morfológico de la musculatura cráneo-mandibular de Colaptes melanochloros y Colaptes campestris (Picinae) ................................................................... 48 ABREVIATURAS ANATÓMICAS ..................................................................................... 50 II.2.4. Morfometría tradicional: Análisis de la quinesis craneal ........................................... 59 II.2.4.1. Comparación entre Picidae y aves insectívoras cercanamente emparentadas .... 59 II.2.4.2. Análisis de sensibilidad de desviación en guiñada y balanceo ............................ 61 II.2.4.3. Análisis estadísticos............................................................................................. 64 II.2.5. Morfometría geométrica ............................................................................................. 65 II.2.5.1. Comparación entre Picidae con aves insectívoras cercanamente emparentadas . 65 II.2.5.2. Análisis estadísticos............................................................................................. 68 II.2.6. Análisis morfofuncional .............................................................................................. 69 CAPÍTULO III. Osteología .......................................................................................................... 72 III.1. Osteología del complejo cráneo-mandibular y cuello en las aves y en Picidae ............... 73 III.2. Resultados ........................................................................................................................ 75 III.2.1. Descripciones osteológicas ........................................................................................ 75 III.3. Discusión........................................................................................................................ 160 CAPÍTULO IV. Desarrollo ontogenético posnatal ..................................................................... 174 IV.1. Antecedentes del desarrollo ontogenético del complejo cráneo-mandibular y cuello en las aves y en Picidae ..................................................................................................................... 175 IV.2. Resultados ...................................................................................................................... 179 IV.2.1. Desarrollo ontogenético posnatal en pichones de Colaptes melanochloros y Colaptes campestris y juveniles de Campehilus leucopogon y Melanerpes candidus ....................... 179 IV.3. Discusión ........................................................................................................................ 205 CAPÍTULO V. Miología ..............................................................................................................211 V.1. Antecedentes en los estudios miológicos en las aves y en Picidae .................................. 212 V.2. Resultados ........................................................................................................................ 215 V.2.1. Miología cráneo-mandibular de Colaptes melanochloros y Colaptes campestris ... 215 V.3. Discusión ......................................................................................................................... 232 CAPÍTULO VI. Morfometría ..................................................................................................... 238 VI.1. Morfometría tradicional y geométrica, y su aplicación en estudios morfofuncionales en Aves ......................................................................................................................................... 239 VI.2. Quinesis craneal ............................................................................................................. 241 VI.3. Resultados ...................................................................................................................... 243 VI.3.1. Morfometría tradicional .......................................................................................... 243 VI.3.2. Morfometría geométrica .......................................................................................... 248 VI.3.2.1. Análisis de componentes principales de la familia Picidae en comparación con familias de aves insectívoras cercanamente emparentadas ............................................. 248 VI.3.2.2. Análisis de componentes principales de la familia Picidae ............................. 250 VI.3.2.3. Análisis estadísticos ......................................................................................... 253 VI.4. Discusión ....................................................................................................................... 253 VI.4.1. Morfometría tradicional .......................................................................................... 253 VI.4.2. Morfometría geométrica .......................................................................................... 255 CAPÍTULO VII. Morfología funcional ...................................................................................... 259 VII.1. Conceptos de estructura, forma y función, y la morfología funcional ......................... 260 VII.2. Resultados .................................................................................................................... 262 VII.2.1. Modelización biomecánica del complejo cráneo mandibular en Picidae .............. 262 VII.3. Discusión ...................................................................................................................... 280 CAPITULO VIII. Conclusiones y perspectivas futuras ................................................................ 288 VIII.1. Conclusiones ............................................................................................................... 288 VIII.2. Perspectivas futuras ..................................................................................................... 294 Referencias bibliográficas ........................................................................................................... 297 APÉNDICE……………………………………………………………………………………. 320 9 RESUMEN Los pájaros carpinteros constituyen un grupo de aves ampliamente reconocido por su distintivo comportamiento de excavar agujeros en los troncos de los árboles para alimentarse y construir sus nidos. Sus poderosos golpes resonantes pueden escucharse a grandes distancias en prácticamente todos los bosques del mundo. Este comportamiento ha suscitado el interés de naturalistas y biólogos a lo largo de la historia, quienes han tratado de desentrañar el enigma de cómo estas aves logran golpear repetidamente las superficies de madera sin sufrir daños. El objetivo de la presente Tesis es descubrir caracteres no explorados de la forma y la morfología ósea del cráneo y cuello de los pájaros carpinteros que tendrían una función manteniendo la estabilidad de todos los elementos y evitando daños mecánicos durante la excavación de huecos. Para este fin se analizaron esqueletos pertenecientes a especímenes de la familia Picidae, tanto del estadio adulto, como de juveniles y pichones. Para el análisis de la forma se realizaron descripciones detalladas de la osteología, las cuales fueron complementadas con análisis de morfometría geométrica. Se realizó también un análisis detallado de la musculatura cráneo-mandibular. En base a los resultados se realizaron análisis morfofuncionales, para los cuales se utilizaron también técnicas de morfometría tradicional y disecciones de especímenes adultos. El estudio de los pichones se llevó a cabo utilizando la técnica de doble tinción de hueso y cartílago, y diafanizado. El análisis detallado de la osteología rostral y cervical, y de la miología cráneo-mandibular de los pájaros carpinteros, especialmente en la subfamilia Picinae, reveló una serie de características hasta ahora no descritas que podrían ser importantes para su facultad de excavar troncos. 10 En comparación con otras aves insectívoras cercanamente emparentadas, en los Picidae se observaron diferencias tanto en el neurocráneo como en el esplacnocráneo. En el neurocráneo, se observó un mayor tamaño y una forma más globosa de la bóveda craneal, un septo interorbital más acortado en su margen dorsal y una fosa temporal ubicada en una posición más ventral. En el esplacnocráneo, a nivel de la articulación cuadrado-mandibular, se encontró que todas las especies estudiadas de Picinae presentan facetas articulares adicionales entre el cuadrado y la mandíbula, y entre la superficie caudomedial y caudolateral del cuadrado y el neurocráneo. La mandíbula presentó una forma casi recta en las especies de la tribu Melanerpini y algo curva en las tribus Picini y Campephilini. En el hueso maxilar se observó una correlación entre el ancho del proc. frontalis del os premaxillaris y el desarrollo de la “protuberancia frontal”, y una base del pico reducida dorsoventralmente. El cuadrado de los especímenes de ambas subfamilias se mostró menos proyectado ventralmente que en otras aves y con un mayor desarrollo ventral de su cond. caudalis, posiblemente relacionado con la ausencia de una cr. transversa fossae en la mandíbula. Además, es las especies de la subfamilia Picinae, se observó una proyección ósea caudal a nivel del punto caudal de unión del proc. oticus y el cond. caudalis. En la región palatal se observó la ausencia de una zona flexoria palatina. Dentro de la familia Picidae se observaron diferencias en la configuración geométrica del cráneo separando claramente a la tribu Picini de la tribu Melanerpini y ubicando a la subfamilia Picumninae más cerca de los últimos. Estas diferencias se observaron en el tamaño de la bóveda craneana y del septum interorbitale, en la proyección ventral del os quadratum y en el desarrollo de los proc. suprameaticus y zygomaticus. La particular morfología del cuadrado de los pájaros carpinteros, con una proyección ventral reducida, resulta en una posición más dorsal de la mandíbula con respecto a la base del 11 neurocráneo. Esta característica, combinada con la disposición ventral de la fosa temporal, altera la disposición muscular del complejo cráneo-mandibular en comparación con otras aves. La línea de acción de los músculos aductores y del depresor de la mandíbula se orienta predominantemente en dirección rostral. Esta configuración, junto con la presencia de articulaciones adicionales entre el cuadrado, la mandíbula y el neurocráneo, desempeña un papel fundamental en la percepción y transmisión de la fuerza durante los golpes al proporcionar una conexión más estrecha entre todos los elementos, lo que aumenta la estabilidad estructural y evita la desarticulación de los componentes móviles del cráneo durante los impactos. Por su parte, el análisis de la musculatura cráneo-mandibular reveló una mayor subdivisión de los músculos correspondientes a la musculatura aductora externa, con una amplia área de origen que ocupa toda la superficie lateroventral del neurocráneo. Además, se observó un m. adductor mandibulae posterior con un extenso origen en la región rostroventral del cuadrado, con una línea de acción perpendicular a la articulación adicional observada entre el cond. medialis del cuadrado y la cr. intercotylaris de la mandíbula. Finalmente, se observó que el m. pseudotemporalis superficialis se inserta en una posición rostral de la mandíbula, en contraste con su inserción habitual en el tub. pseudotemporale, que en los especímenes analizados está ocupado por el m. pterygoideus dorsalis medialis. Esta disposición anatómica del m. pseudotemporalis superficialis sugiere que su principal función es aumentar la fuerza de cierre del pico, en lugar de favorecer una mayor velocidad de cierre. Además, el menor desarrollo dorsoventral de la base del hueso maxilar y la menor proyección ventral del cuadrado resultan en una reducción del brazo de palanca entre el punto de articulación de estas estructuras con el neurocráneo y el punto sobre el cual actúa la fuerza de 12 reacción recibida durante el impacto sobre estos elementos, disminuyendo en consecuencia el momento de la fuerza sobre ambas articulaciones. Con respecto al cuello de los pícidos, se han identificado diferencias estructurales en las superficies de articulación de las dos primeras vértebras cervicales, el atlas y el axis. En la parte dorsal, se ha observado la ausencia de cigapófisis en la articulación entre estas vértebras, presentando en su lugar una articulación plana en sentido transversal entre los arcos neurales. En la parte ventral, se ha notado una articulación envolvente entre las facetas articulares del corpus atlantis y el corpus axialis. Estas características podrían fortalecer la unión entre estas vértebras, que podrían ser las más susceptibles a recibir una mayor fuerza de reacción del impacto por su mayor proximidad al cráneo. Esto sugiere una adaptación para prevenir una posible desarticulación en estas áreas particularmente vulnerables del cuello. El análisis de la quinesis craneal utilizando morfometría tradicional revela que, contrariamente a lo expuesto en estudios previos, los pájaros carpinteros no exhiben una reducción generalizada de la misma como adaptación a los golpes. Sin embargo, se descubrió que la elevación del pico superior está limitada en estas aves. Además, se observó que la quinesis craneal en los pájaros carpinteros se caracteriza por una depresión del pico superior, en contraste con los movimientos proquinéticos típicos de otras aves, donde el pico superior se eleva durante el descenso del pico inferior. Aunque los pájaros carpinteros poseen el ligamento postorbitario, en teoría responsable de un movimiento acoplado de elevación del hueso maxilar mientras la mandíbula desciende, esta quinesis acoplada suele estar ausente en estas aves. Se postula que la morfología musculoesquelética específica de la región ótica en los pájaros carpinteros podría influir en la depresión del pico superior. La acción del músculo depresor mandibular, con su línea 13 de acción casi paralela al plano longitudinal del cráneo, podría provocar la rotación del cuadrado en dirección caudal, resultando en la depresión simultánea del pico superior e inferior. Por último, en el análisis del desarrollo ontogenético posnatal, los pájaros carpinteros mostraron un desarrollo craneal tardío en comparación con otras aves, con varios elementos que aún están en estado cartilaginoso durante las primeras etapas del desarrollo. Se destaca la ausencia del os lacrimale y la homología entre el proceso rostral del neurocráneo de los Picinae con el proc. paroccipitalis. Por lo tanto, se propone denominar a este último como proc. rostralis paroccipitalis. Se observó también la participación del os epioticum en la formación de la superficie externa de la bóveda craneal. Además, se señala que muchos de los caracteres específicos de esta subfamilia aparecen después del día 28 del desarrollo posnatal. Finalmente, tanto en los pichones como en los juveniles analizados, el patrón de osificación craneal sigue el modelo clásico caudorostral y ventrodorsal característico de las aves, con las regiones rostrales y dorsales completándose en las etapas más avanzadas del desarrollo posnatal. En resumen, la morfología osteológica y miológica del cráneo y cuello de los pájaros carpinteros está altamente especializada para resistir las fuerzas generadas durante los golpes, dándoles la facultad de utilizar sus picos para excavar de manera efectiva en los troncos con el fin de obtener alimento y construir nidos sin comprometer la integridad de estas estructuras. 14 ABSTRACT Woodpeckers are a group of birds widely recognized for their distinctive behavior of drilling holes in tree trunks to feed and build nests. Their powerful, resonating strikes can be heard over long distances in forests across the globe. This unique behavior has long intrigued naturalists and biologists, who have sought to understand how these birds can repeatedly strike wooden surfaces without sustaining injuries. The objective of this Thesis is to investigate previously unexplored features of the shape and bony morphology of the woodpecker skull and neck that may contribute to maintaining stability and preventing mechanical damage during hole excavation. To achieve this, skeletal specimens from the Picidae family, including adults, juveniles, and nestlings, were analyzed. Detailed osteological descriptions were conducted for shape analysis, complemented by geometric morphometric studies. Additionally, an in-depth analysis of the cranio-mandibular musculature was performed. Morphofunctional analyses were carried out based on the results, using traditional morphometric techniques and dissections of adult specimens. The study of nestlings employed a double-staining technique for bone and cartilage, combined with diaphanization. A comprehensive analysis of the cranial and cervical osteology, along with the cranio- mandibular myology of woodpeckers, particularly those in the Picinae subfamily, uncovered several previously undescribed features. These findings may play a critical role in their ability to drill into tree trunks. 15 Compared to other insectivorous birds closely related to woodpeckers, notable differences were identified in both the neurocranium and splanchnocranium of the Picidae family. In the neurocranium, features such as a larger and more globose cranial vault, a shorter dorsal margin of the interorbital septum, and a more ventrally positioned temporal fossa were observed. Regarding the splanchnocranium, all studied Picinae species displayed additional articular facets between the quadrate and the mandible, as well as between the caudomedial and caudolateral surfaces of the quadrate and the neurocranium. The mandible appeared nearly straight in species of the Melanerpini tribe, while it was slightly curved in the Picini and Campephilini tribes. In the maxillary bone, a correlation was found between the width of the proc. frontalis of the os premaxillaris and the development of the "frontal overhang," along with a dorsoventrally reduced base of the beak. The quadrate in specimens from both subfamilies exhibited less ventral projection compared to other birds and a more developed ventral cond. caudalis, potentially linked to the absence of a cr. transversa fossae in the mandible. Furthermore, species within the subfamily Picinae showed a caudal bony projection at the junction of the proc. oticus and the cond. caudalis. Finally, in the palatal region, the absence of a zona flexoria palatina was noted. Within the Picidae family, variations in the geometric configuration of the skull clearly distinguished the Picini tribe from the Melanerpini tribe, with the Picumninae subfamily appearing more closely related to the latter. These differences were evident in the size of the cranial vault and interorbital septum, the ventral projection of the quadrate, and the development of the proc. suprameaticus and zygomaticus. 16 The distinctive morphology of the quadrate in woodpeckers, characterized by reduced ventral projection, positions the mandible more dorsally relative to the base of the neurocranium. This feature, coupled with the ventral placement of the temporal fossa, modifies the muscular arrangement of the cranio-mandibular complex compared to other birds. The line of action of the adductor muscles and the mandibular depressor is predominantly oriented in a rostral direction. This unique configuration, along with the presence of additional articulations between the quadrate, mandible, and neurocranium, plays a pivotal role in force perception and transmission during pecking. It ensures a tighter connection between all components, enhancing structural stability and preventing the disarticulation of the skull's mobile parts during impacts. The analysis of the cranio-mandibular musculature revealed a greater subdivision of the adductor muscles, with a broad origin area extending across the entire lateroventral surface of the neurocranium. Furthermore, the m. adductor mandibulae posterior displayed an extensive origin in the rostroventral region of the quadrate, with a line of action perpendicular to the additional joint between the cond. medialis of the quadrate and the cr. intercotylaris of the mandible. Notably, the m. pseudotemporalis superficialis was inserted at a rostral position on the mandible, differing from its usual insertion on the tub. pseudotemporale, which in the specimens analyzed was instead occupied by the m. pterygoideus dorsalis medialis. This anatomical arrangement suggests that the primary function of the m. pseudotemporalis superficialis is to enhance beak-closing force rather than increasing closing speed. Moreover, the reduced dorsoventral development of the upper beak base, combined with the lesser ventral projection of the quadrate, reduces the lever arm between the articulation points of these structures with the neurocranium and the point where the reaction force is transmitted during impacts. As a result, the moment of force on both joints is significantly diminished. 17 In the cervical region of woodpeckers, structural differences were observed in the articulation surfaces of the first two cervical vertebrae, the atlas and axis. Dorsally, the absence of zygapophyses in the joint between these vertebrae was replaced by a flat transverse articulation between the neural arches. Ventrally, an encompassing articulation was noted between the articular facets of the corpus atlantis and corpus axialis. These structural modifications likely strengthen the connection between these vertebrae, which are more susceptible to higher reaction forces due to their proximity to the skull. This suggests an adaptation to prevent potential disarticulation in these particularly vulnerable regions of the neck. The analysis of cranial kinesis using traditional morphometric techniques revealed that, contrary to previous studies, woodpeckers do not exhibit a generalized reduction in cranial kinesis as an adaptation to pecking. However, the elevation of the upper beak was found to be limited in these birds. Unlike the prokinetic movements typical of other birds—where the upper beak is raised as the lower beak descends—woodpecker cranial kinesis is characterized by depression of the upper beak. Although woodpeckers possess the postorbital ligament, which theoretically enables coupled elevation of the maxillary bone during mandibular descent, this coupled kinesis is often absent. It is suggested that the unique musculoskeletal morphology of the otic region in woodpeckers may influence this mechanism. Specifically, the action of the depressor mandibular muscle, with its line of action nearly parallel to the skull’s longitudinal plane, could cause the quadrate to rotate caudally, resulting in simultaneous depression of both the upper and lower beak. 18 Finally, in the analysis of postnatal ontogenetic development, woodpeckers exhibited delayed cranial development compared to other birds, with several elements remaining cartilaginous during early developmental stages. Notable findings included the absence of the os lacrimale and the homology between the rostral process of the Picinae neurocranium and the proc. paroccipitalis. Consequently, it is proposed to rename the latter as proc. rostralis paroccipitalis. The participation of the os epioticum in the external surface of the cranial vault was also observed. Furthermore, many specific characteristics of this subfamily emerged after the 28th day of postnatal development. Both nestlings and juveniles analyzed showed the classic caudorostral and ventrodorsal ossification pattern typical of birds, with the rostral and dorsal regions completing ossification during the later stages of postnatal development. In summary, the osteological and myological adaptations of the woodpecker skull and neck are highly specialized to endure the forces generated during strikes. These adaptations allow woodpeckers to effectively use their beaks for excavating tree trunks for feeding and nesting while maintaining the structural integrity of these regions. 19 20 Introducción Los Picidae constituyen un destacado ejemplo de adaptación evolutiva, con 236 especies actualmente reconocidas, agrupadas en 34 géneros y distribuidas en tres subfamilias: Jynginae, Picumninae y Picinae (Winkler & Christie, 2002; Winkler et al., 2020). La mayoría de sus miembros comparten rasgos distintivos que les permiten realizar cavidades en los árboles para buscar alimento o construir sus nidos (Winkler & Christie, 2002). Esta capacidad se debe a que la mayoría de sus especies poseen la habilidad de golpear sus picos contra los árboles con gran fuerza, alcanzando velocidades de hasta 25 km/h con desaceleraciones de hasta 1000 g (May et al., 1979). Desde hace muchos años, los pájaros carpinteros han captado el interés de naturalistas y biólogos, desde Aristóteles hasta Darwin, quienes han destacado la importancia de la estructura rígida de sus picos y su peculiar comportamiento al trepar por los troncos de los árboles en busca de insectos y larvas debajo de la corteza (Darwin, 1859; Gorman, 2017). Con el advenimiento de los estudios morfológicos, surgió el interés por identificar los aspectos de la morfología del esqueleto de estas aves relacionados con el comportamiento de excavación, es decir, la perforación activa de sustratos leñosos (troncos, ramas) mediante golpes rítmicos del pico, con fines alimentarios o de nidificación. Aunque los primeros estudios se centraron en la morfología craneal (e.g., Burt, 1930; Donatelli, 1996; 2012a; 2014; Garrod, 1872; Manegold & Töpfer, 2013; Parker, 1875; Shufeldt, 1900; Spring, 1965;), también se han investigado otras partes de su esqueleto postcraneal (e.g., Höfling & Alvarenga, 2001; Jenni, 1981; Kirby, 1980). Entre las particulares adaptaciones identificadas en este grupo, se ha discutido la potencial capacidad de ciertos músculos para amortiguar el golpe (Beecher, 1953; Bock, 1964; Spring, 1965), un reducido espacio subaracnoideo que podría disminuir la transmisión de las ondas de choque en el cerebro, un sistema muscular hioideo que rodea al cráneo y que podría evitar el 21 movimiento de rotación y la fuerza de cizallamiento (May et al., 1976), una mandíbula más larga que el hueso maxilar (Wang et al., 2011) y una estructura ósea del pico con una notable capacidad de deformación bajo estrés (Wang et al., 2011). Además, el desarrollo de una protuberancia ósea del hueso frontal sobre el hueso maxilar ha generado un debate sobre la quinesis craneal en estas aves. Así, se ha considerado al cráneo de los pájaros carpinteros como aquinético (Burt, 1930) o con una quinesis restringida (Bock, 1999), aunque también se ha planteado que esta característica no afectaría la proquinesis en este grupo (Beecher, 1953). Otra característica importante es la forma casi recta del pico de los pájaros carpinteros, con una base gruesa y una punta comprimida lateralmente como un cincel, lo que facilita la excavación en los árboles (Oda et al., 2006). Sin embargo, muchos de estos estudios se han basado en el análisis de unas pocas especies, y aunque la anatomía craneal de los Picidae ha sido ampliamente estudiada, muchos géneros de las subfamilias excavadoras Picinae y Picumninae aún no han sido exhaustivamente descritos y es probable que no presenten estas adaptaciones (Donatelli, 1996). Hasta la fecha, el análisis más completo de la osteología craneal de los pícidos es el realizado por Donatelli (1996; 2012; 2014), que incluye 16 géneros de la subfamilia Picinae, un género de la subfamilia Picumninae y una especie de la subfamilia Jynginae. Sin embargo, algunas de las descripciones realizadas en estos trabajos carecen de precisión, o son demasiado generales. Ejemplos de ello son la descripción del proceso paroccipital (Baumel & Witmer, 1993), mencionado bajo la denominación de proceso exoccipital (Donatelli, 1996), o lo que Donatelli (op.cit) describe como proceso suprameático, que en realidad no coincide con la posición de dicho proceso en el cráneo. Este último, se encuentra articulando con el proceso ótico del cuadrado, y está muy desarrollado en pájaros carpinteros de la subfamilia Picinae (Manegold & Töpfer, 2013). 22 En relación con los análisis funcionales, el primer análisis del golpe realizado en base a la información disponible sobre la osteología craneal fue un análisis de cuerpo libre (Fig. 1) que buscaba responder por qué los pájaros carpinteros no sufrirían traumatismos craneales cuando golpean (Bock, 1999), es decir, cómo evitarían daños a nivel del cerebro. Los estudios subsiguientes se concentraron en responder esta pregunta utilizando tecnologías avanzadas, como el análisis de elementos finitos (e.g., Wu et al., 2015; Zhu et al., 2012) y simulaciones dinámicas (e.g., Su et al., 2015; Yoon & Park, 2011). Todos estos trabajos coinciden en que el cráneo absorbe en cierto modo parte de la fuerza del golpe. Esto ha llevado a postular que la protección del cerebro frente a estas fuertes desaceleraciones reside en su pequeño tamaño (Ganpule et al., 2020). No obstante, se ha observado la acumulación de proteínas relacionadas con encefalopatías traumáticas crónicas en el cerebro de estas aves, lo que sugiere que no serían totalmente inmunes a los daños (Farah et al., 2018). Además, se ha descubierto recientemente que sus cráneos funcionan como un martillo rígido, minimizando la absorción del golpe a fin de aplicar la mayor fuerza posible sobre el tronco (Van Wassenbergh et al., 2022). 23 Figura 1. Modificado de Bock (1999). Diagrama de cuerpo libre y ecuaciones asociadas que ilustran el análisis de las fuerzas ejercidas en el pico superior (indicadas con flechas azules) durante el momento del impacto y los periodos sin impacto. El punto "o", donde se intersectan los ejes x e y, representa la bisagra frontonasal. La letra "M" y las flechas rojas señalan la acción del musculus protractor pterygoidei. Considerando todas estas investigaciones y sus enfoques en la transmisión de la energía del golpe sobre la parte dorsal del cráneo, es importante tener en cuenta que parte de esta energía puede ser transmitida a la base del cráneo en los verdaderos pájaros carpinteros de la subfamilia Picinae a través de su articulación móvil con el cuadrado (Manegold & Töpfer, 2013), pudiendo ocasionar una dislocación de la articulación cuadrado-mandibular, ya que ésta normalmente no está preparada para resistir fuertes golpes (Bock, 1960; Zusi, 1987). Además, el desarrollo de procesos en la base del cráneo (Donatelli, 1996) y la posición del cuadrado respecto del neurocráneo (Spring, 1965) podrían influir significativamente en la orientación de la musculatura mandibular, y en cómo se expresa la quinesis craneal en estas aves. 24 Para comprender en profundidad la biomecánica del complejo cráneo-mandibular en los pájaros carpinteros de las subfamilias Picinae y Picumninae, es esencial realizar una revisión anatómica detallada. Este trabajo de Tesis emplea métodos descriptivos de la osteología cráneo- mandibular y de la columna vertebral en especímenes adultos, del proceso de osificación cráneo- mandibular de especímenes pichones y juveniles, y de la musculatura cráneo-mandibular de especímenes adultos de la familia Picidae, complementado con técnicas de morfometría tradicional y geométrica. Los resultados de los estudios anatómicos realizados serán el punto de partida para los análisis morfofuncionales, sin considerar al cráneo como una estructura completamente aquinética, como se ha sugerido previamente (Burt, 1930). Asimismo, se realizaron disecciones de especímenes de la subfamilia Picinae para evaluar la participación de los músculos en la estabilidad del cuadrado y la mandíbula durante los golpes, y para determinar qué elementos participan en las articulaciones adicionales funcionales en este proceso. El conocimiento detallado sobre los puntos de origen e inserción de cada músculo permitirá realizar un análisis morfofuncional más preciso. Por otra parte, se espera poder hacer inferencias y realizar aportes valiosos sobre la evolución de los caracteres relacionados con la actividad de excavación en los pájaros carpinteros y cómo esto impacta en su nicho ecológico. Es importante destacar que esta familia tiene una amplia distribución mundial, con la excepción de la región Australopapúa y las regiones polares extremas (Winkler et al., 2015), y muchas de sus especies son bioindicadores de la salud de los ambientes forestales (Lammertink, 2004). Además, la biomimética derivada de estas aves tiene una gran relevancia en el ámbito de la salud, ya que los modelos desarrollados a partir de estos estudios pueden contribuir a encontrar soluciones para los traumatismos craneales (Ganpule et al., 2020). 25 I.1. Orígenes, distribución y relaciones filogenéticas de la Familia Picidae Se han propuesto distintas hipótesis sobre el origen de la familia Picidae tanto en el Nuevo Mundo (Benz et al., 2006; Mayr, 1946; Short & Sandström, 1982), como en el Viejo Mundo (Manegold & Louchart, 2012; Mayr, 2001). Actualmente, respaldado por evidencia fósil, se estima que su origen más probable ocurrió en el Viejo Mundo (Mayr, 2001). Esto resulta consistente con los resultados obtenidos en recientes análisis filogenéticos, en los cuales los Indicatoridae, que presentan una amplia distribución y diversidad en África, serían su grupo hermano (Johanssen & Ericson, 2003). Además, la posición basal de la subfamilia Jynginae dentro de los pícidos, también distribuida en África, respalda esta hipótesis (Benz et al., 2006; Johanssen & Ericson, 2003; Swierczewski & Raikow, 1981). El registro fósil de la familia Picidae es limitado, particularmente en los estratos anteriores al Plioceno (Feduccia, 1996; Winkler et al., 2014). Entre los escasos hallazgos destaca una pluma atribuida al género Nesoctites, grupo hermano de la subfamilia Picinae, encontrada en La Española (Benz et al., 2006; Laybourne et al., 1994; Winkler & Christie, 2002), un fragmento distal de tarsometatarso del Plioceno temprano en Kansas (Feduccia & Wilson, 1967), un fragmento distal de tibiotarso del Plioceno temprano en Nebraska (Cracraft & Morony, 1969), un fragmento proximal de ulna del Mioceno tardío en Italia (Ballman, 1976), y un tarsometatarso del Oligoceno tardío, que representa el registro más antiguo de Picidae (Mayr, 2001). Además, se han descubierto en Estados Unidos troncos de árboles petrificados con cavidades atribuidas a la actividad de estas aves, que poseen una antigüedad de entre 40 y 50 millones de años (Winkler & Christie, 2002). El carácter fragmentario y esporádico de los fósiles disponibles, dificulta el análisis del origen de Picidae, aunque se cuenta con registros para todas las subfamilias actuales desde el Plioceno (Winkler et al., 2014). 26 La inesperada distribución geográfica de algunos representantes de la familia presenta un desafío para establecer un origen claro (Winkler et al., 2014). La presencia del género Nesoctites en la isla caribeña La Española desde hace al menos 25 millones de años, y su relación de grupo hermano de los Picinae, ha llevado a considerar un posible origen de esta subfamilia en el Nuevo Mundo (Benz et al., 2006; Laybourne et al., 1994). Sin embargo, la ausencia de eventos de dispersión transoceánica en el registro evolutivo de estas aves, junto con su amplia distribución, plantea aún interrogantes no resueltos (Mayr, 1946). La hipótesis más aceptada indica que los miembros de la familia Picidae pudieron colonizar América desde Asia durante los periodos interglaciares del Plioceno y el Mioceno, cuando ambos continentes estaban conectados por bosques tropicales y subtropicales en el estrecho de Bering (Winkler et al., 2014; Winkler et al., 2015). Este intercambio avifaunístico entre ambos continentes encuentra un buen sustento en la distribución geográfica actual de varios clados (Benz et al., 2006), y como ocurre con otros grupos, se estima que habría ocurrido en ambas direcciones (Winkler & Christie 2002; Winkler et al., 2015). De este modo, los Picidae exhiben una compleja historia geográfica, con múltiples linajes hermanos distribuidos entre el Nuevo y el Viejo Mundo (Benz et al., 2006). La distribución de los pájaros carpinteros cubre la mayor parte de los continentes, excluyendo los polos, Australia y Nueva Guinea hasta la línea de Weber (Winkler et al., 2014). Estas aves se encuentran en una gran variedad de bosques, su hábitat principal (Mikusiński, 2006; Winkler et al., 2015). Los puntos de mayor diversidad se encuentran en bosques tropicales o subtropicales de América Central y del Sur, sudeste asiático y África ecuatorial, reflejando el patrón global de diversidad con una mayor riqueza de especies hacia latitudes más bajas 27 (Mikusiński, 2006). Sin embargo, las especies de latitudes más altas tienen un rango de distribución más amplio (Blackburn et al., 1998). Las primeras clasificaciones sistemáticas en incluir a los pájaros carpinteros surgieron motivadas por el gran incremento en el conocimiento de la anatomía de las aves durante el siglo XIX y tenían como principales caracteres de agrupamiento el arreglo de los dedos y los patrones de coloración de las plumas (Winkler et al., 2015). Así, la familia Picidae fue relacionada en principio con grupos tan diversos como los Passeriformes (Vieillot, 1816), los Psittaciformes, los Cuculiformes (Gray, 1869) y los Coraciiformes (Garrod, 1874). Fübringer (1888) fue el primer autor en reconocer similitudes entre pájaros carpinteros con los Ramphastidae e Indicatoridae, y Gadow (1891) sumaría a los Capitonidae, aves junto con las cuales se encuentran actualmente agrupados dentro del orden Piciformes (Winkler et al., 2015). Dentro de la familia Picidae, Peters (1948) identificó las tres subfamilias actuales: Jynginae, Picumninae y Picinae. Posteriormente, Goodge (1972) reconoció a Picumninae como el clado hermano de Picinae, con Jynginae como grupo hermano de ambos, relaciones corroboradas décadas después mediante análisis moleculares (Webb & Moore, 2005). La primera filogenia completa de la familia Picidae se basó en caracteres morfológicos externos y comportamentales (Short & Sandström, 1982), a pesar de que los patrones de coloración se encuentran sujetos a presiones selectivas y muestran casos de convergencia dentro de la familia (Lammertink et al., 2016; Moore et al., 2006; Webb & Moore, 2005; Weibel & Moore, 2002a, 2002b; Winkler et al., 2015). A pesar de ello, estos estudios iniciales sentaron las bases para investigaciones moleculares posteriores que resultaron en la propuesta filogenética actualmente más aceptada para la familia Picidae (Winkler et al., 2015). 28 Actualmente, Picidae incluye aproximadamente 236 especies distribuidas en 34 géneros, agrupadas en tres subfamilias. Jynginae (torcecuellos) contiene un único género (Jynx) con dos especies; Picumninae (carpinteritos) comprende tres géneros (Picumnus, Sasia y Verreauxia), aunque su monofilia aún no ha sido completamente establecida (Benz et al., 2006; Dufort, 2016; Fuchs et al., 2007; Shakya et al., 2017). Finalmente, Picinae (carpinteros típicos), es el clado más diverso, con alrededor de 176 especies distribuidas en 29 géneros, y su clasificación interna ha sido profundamente revisada con datos multilocus (Fuchs & Pons, 2015; Shakya et al., 2017). Dentro de la subfamilia Picinae, Dufort (2016) adoptó la clasificación tribal propuesta por Winkler et al. (2014), quienes redefinieron tres grandes agrupamientos identificados por Webb & Moore (2005) bajo los nombres de Campephilini, Picini y Melanerpini, en referencia a los géneros más representativos de cada clado. Esta organización obtuvo un fuerte respaldo filogenético en sus análisis de supermatriz, que incluyeron 226 especies, confirmando resultados de estudios previos (Benz et al., 2006; Fuchs et al., 2007, 2013). No obstante, las relaciones entre estas tribus permanecen poco resueltas, y el género Campephilus, aunque se ubica habitualmente dentro de Campephilini, ha mostrado ubicaciones variables en análisis anteriores, por lo que su posición debe considerarse como probable pero aún incierta (Fuchs et al., 2013). Los avances en filogenia molecular han permitido construir supermatrices con una cobertura casi completa de especies dentro de Picidae (Shakya et al., 2017), lo que ha contribuido a esclarecer gran parte de su historia evolutiva. No obstante, persisten algunas incertidumbres, especialmente en clados recientes o en complejos de especies donde la hibridación ha sido frecuente (Dufort, 2016). Para contextualizar filogenéticamente a los géneros analizados en esta Tesis, se presenta un cladograma modificado a partir de Dufort (2016), que resume la organización 29 de la familia Picidae, incluyendo sus tres subfamilias reconocidas y las tribus propuestas dentro de Picinae (Fig. 2). 30 Figura 2. Cladograma simplificado de la familia Picidae, modificado en base a Dufort (2016). Se muestran las tres subfamilias reconocidas (Jynginae, Picumninae y Picinae) y las tribus dentro de Picinae (Campephilini, Picini y Melanerpini). Se indican los géneros incluidos en los análisis de esta Tesis y su ubicación filogenética relativa dentro del clado. 31 A nivel de orden, Picidae pertenece a Piciformes, el cual se agrupa con Coraciiformes en el clado Coraciimorphae, uno de los linajes principales dentro de las Neoaves. A su vez, Coraciimorphae está estrechamente emparentado con otro gran clado, Australaves, que incluye órdenes como Falconiformes, Psittaciformes y Passeriformes (Prum et al., 2015). Entre estos grupos, destacan Coraciiformes y Passeriformes por su notable diversidad de aves insectívoras (Sherry et al. 2020), motivo por el cual fueron considerados en esta Tesis. En la siguiente figura se presenta un esquema simplificado que resume las relaciones filogenéticas entre los principales órdenes analizados, basado en la filogenia molecular de Prum et al. (2015) (Fig. 3). Figura 3. Cladograma simplificado basado en Prum et al. (2015), mostrando las relaciones filogenéticas entre los órdenes utilizados en este trabajo (marcados en celeste), los cuales fueron seleccionados por incluir numerosas especies de aves insectívoras. Piciformes, el orden que incluye a la familia Picidae, se agrupa junto a Coraciiformes dentro del clado Coraciimorphae, mientras que Passeriformes pertenece al clado Australaves. I.2. Características y anatomía generales Los pájaros carpinteros (Piciformes: Picidae) han sido objeto de estudio debido a sus particulares comportamientos, como excavar en los troncos de árboles en busca de alimento y para 32 anidar, y trepar verticalmente usando sus colas como punto de apoyo (Winkler & Christie, 2002). Darwin (1859) hace alusión en su libro "El origen de las especies…" a la habilidad de estas aves para atrapar insectos mientras trepan árboles. Sin embargo, no todos los miembros de la familia Picidae poseen la capacidad de realizar golpes fuertes sobre la madera. La subfamilia más especializada en excavar es Picinae, conocida como "verdaderos pájaros carpinteros" (Winkler & Christie, 2002). Presentan cráneos y picos reforzados (Bock, 1999; Winkler & Christie, 2002), adaptaciones en los miembros posteriores y cola para trepar (Spring, 1965), y una lengua alargada con barbas en el extremo, la cual se encuentra recubierta de una saliva pegajosa y permite capturar larvas de insectos alojadas en galerías dentro de la madera (Donatelli, 1996; Bock, 1999; Villard & Cuisin, 2004). Las especies más excavadoras dentro de Picinae tienen picos rectos, de base ancha y con puntas similares a cinceles, que pueden ser utilizados para comunicarse mediante golpes que pueden oírse a grandes distancias. Sin embargo, algunas especies de los géneros Melanerpes y Colaptes, aunque tienen picos ligeramente curvados, más largos y sin crestas, también excavan (Winkler & Christie, 2002). Los últimos son conocidos como "pájaros carpinteros de suelo" y generalmente se alimentan sondeando la tierra (Burt, 1930; Spring, 1965). El género Jynx, que comprende especies basales de la subfamilia Jynginae, carece de la forma de cincel en la punta del pico, lo que les impide excavar, obligándolos a anidar en cavidades naturales o abandonadas. Aunque los carpinteritos de la subfamilia Picumninae no tienen las características mencionadas en el pico y la cola, son capaces de excavar sus propios huecos. Los miembros de la subfamilia Picumninae y Picinae comparten además la presencia de plumas especiales cubriendo las narinas, protegiéndolas de la entrada de astillas de madera durante la excavación (Winkler & Christie, 2002). 33 Todos los miembros de la familia Picidae tienen miembros posteriores cortos con pies zigodáctilos y garras curvadas, excepto por unas cuantas especies del género Dinopium y las especies de los géneros Picoides y Gecinulus, que han perdido secundariamente el primer dedo (hallux) (Spring, 1965). Sin embargo, solo los Picinae tienen una cola larga y relativamente rígida, con plumas centrales con ráquices reforzados que les permiten usarla como tercer punto de apoyo. Internamente, el gran desarrollo del pigóstilo proporciona una mayor superficie para la inserción muscular de la fuerte musculatura de la cola. Los Jynginae y Picumninae carecen de una cola especializada para trepar y la utilizan en menor medida como soporte (Winkler & Christie, 2002). La lengua es una herramienta clave en la alimentación de los pájaros carpinteros, y constituye una de las estructuras anatómicas más notables dentro de las aves (Winkler & Christie, 2002). El sistema hiodeo que la soporta presenta cinco componentes principales: entogloso, basihial, urohial, ceratobranquiales y epibranquiales (Livezey & Zusi, 2006). En esta familia, son los epibranquiales los que alcanzan un desarrollo extremo, permitiendo que su lengua sea excepcionalmente larga (Bock, 1999). Estos epibranquiales se curvan alrededor del cráneo y, en algunas especies, ingresan por la narina derecha y se extienden hacia adelante dentro del hueso maxilar (e.g., géneros Colaptes y Picus), mientras que en otras rodean la región occipital y la órbita ocular (e.g., Leuconotopicus villosus). En contraste, en especies del género Sphyrapicus, la lengua es más corta y los epibranquiales no sobrepasan la región occipital (Spring, 1965). El extremo distal de la lengua presenta una estructura córnea con barbas, cuya forma y distribución varían entre especies y están adaptadas para facilitar la captura de presas, como larvas e insectos alojados en túneles dentro de la madera (Bock, 1999; Spring, 1965). Lejos de funcionar como un arpón que perfora a la presa (Bock, 1999), estas barbas permiten engancharla, asistidas por una secreción pegajosa producida por glándulas sublinguales muy desarrolladas (Winkler & 34 Christie, 2002; Villard & Cuisin, 2004). En conjunto, la acción combinada de estas estructuras permite atrapar con precisión a las presas y retirarlas del interior de las galerías. Cabe señalar que estas adaptaciones están ausentes en las subfamilias Jynginae y Picumninae, cuyas lenguas carecen de barbas y poseen extremos lisos (Donatelli, 1996). La familia Picidae muestra un rango de tamaños relativamente amplio que va desde los siete gramos en algunos carpinteritos de la subfamilia Picumninae, hasta aproximadamente 570 gramos en Mulleripicus pulvurulentus (subfamilia Picinae), la especie viviente más grande de la familia (Winkler & Christie, 2002). Los patrones de coloración son muy variables, presentan muchos casos de convergencia (e.g. Lammertink et al. 2016; Winkler et al., 2014), y están sujetos a una fuerte presión selectiva (Winkler et al., 2015). Esta diversidad cromática puede estar influenciada por el hábitat, predominando los tonos marrones en especies de bosques densos o que frecuentan sustratos de tonalidades similares, como cortezas de árboles o nidos de hormigas, o colores más llamativos y contrastantes en ambientes de bosque abierto o estratos superiores. Es común observar, tanto en machos como en hembras, colores rojos o amarillos brillantes en las frentes y coronas, a veces extendiéndose hasta la base del cuello, siendo el dimorfismo sexual más distintivo en muchas especies una línea malar roja o amarilla. En la subfamilia Picumninae, es común encontrar frentes y coronas negras con motas blancas (Winkler & Christie, 2002). I.3. Antecedentes en el estudio del golpe La capacidad de los pájaros carpinteros para golpear los troncos de los árboles sin sufrir un daño craneoencefálico aparente ha sido un tópico ampliamente estudiado por los investigadores (Winkler & Christie, 2002). Burt (1930) observó una protuberancia del hueso frontal sobre el nasal que limitaría el movimiento del pico superior, aumentando así la resistencia a daños mecánicos, 35 especialmente con el uso repetido del pico en la excavación de troncos. Beecher (1953) notó un extraordinario desarrollo del músculo protractor del cuadrado en los Picidae y sugirió que este músculo actuaría junto con la musculatura pterigoidea para mantener el pico rígido durante el impacto. Sin embargo, lo que Beecher (1953) creía que era el músculo protractor del cuadrado era en realidad el músculo protractor pterigoideo (sensu stricto) (Spring, 1965). Bock (1964) planteó un mecanismo de absorción de golpes similar al de Beecher (1953), con la particularidad de que, en su enfoque, el pico se eleva en el momento del golpe. Sin embargo, Spring (1965) cuestionó la eficacia de los músculos protractores y retractores del pico en amortiguar el cráneo, sugiriendo que la energía gastada debería dirigirse principalmente hacia el tronco del árbol, y abogando por mecanismos que sostengan el pico firmemente para lograr una protección craneal significativa. May et al. (1976) identificaron tres características anatómicas clave en los carpinteros que podrían contribuir a proteger su encéfalo del impacto repetido: (1) un espacio subaracnoideo reducido, es decir, una menor separación entre el encéfalo y la cavidad craneana, lo que limitaría su desplazamiento dentro del cráneo y, por ende, la transmisión de fuerzas durante los golpes; (2) un encéfalo densamente empaquetado, con escaso líquido intersticial, lo que reduciría su deformación; y (3) un sistema muscular hioideo que envuelve el cráneo, funcionando como una eslinga que limitaría el movimiento rotacional y distribuiría las fuerzas de cizallamiento sobre la articulación cráneo-cervical. Posteriormente, May et al. (1979) investigaron el picoteo de la especie Melanerpes formicivorus, analizando por primera vez filmaciones para determinar la velocidad con que los pájaros carpinteros producen golpes en los troncos. Oda et al. (2006) observaron que la forma del pico de los Picidae, recto o levemente curvado, con una base gruesa y punta comprimida, facilita la excavación de agujeros en árboles. Wang et al. (2011) compararon cráneos de carpinteros con los de Passeriformes, encontrando que los primeros presentan una 36 mayor resistencia a la deformación elástica y poseen picos con una mayor capacidad de deformación bajo estrés. En estudios relacionados, Wang et al. (2011) observaron que la ranfoteca que cubre el hueso maxilar es más larga que la que cubre la mandíbula, lo que resulta en un pico superior externamente más largo que el inferior. Sin embargo, en términos de estructura ósea, la mandíbula es más larga que el hueso maxilar. En la última década, los estudios sobre la absorción del impacto por golpes en pájaros carpinteros han experimentado un gran incremento, impulsado por los avances en los estudios mediante simulaciones computacionales. Muchos de estos trabajos exploran las diversas características morfológicas del cráneo de estas aves que servirían en la prevención de lesiones encefálicas (e.g., Jung et al., 2019; Liu et al., 2015; 2017; Zhu et al., 2012), con la intención de generar conocimiento aplicable en la producción de dispositivos comerciales de protección (Yoon & Park, 2011). Sin embargo, Van Wassenbergh et al. (2022) han desafiado estas hipótesis al demostrar, mediante simulaciones numéricas, que los cráneos de los pájaros carpinteros funcionan más como martillos rígidos que como amortiguadores de impacto, lo que cuestiona la necesidad de una protección encefálica adicional. La morfología craneal de los pájaros carpinteros y su relación con la habilidad para excavar ha sido el foco de la mayoría de las investigaciones, dejando en segundo plano el rol del cuello. Solo el estudio de Jenni (1981) ha abordado esta temática, centrándose en la descripción de la miología del mismo y proporcionando una caracterización superficial de su osteología. Aunque ciertas características morfológicas del cuello, como un gran desarrollo del musculus longus colli, de las hypapophysis de las vértebras cervicales más distales, y de procesos sublaterales de algunas vértebras mediales, parecen estar asociadas con la función de excavar (Jenni, 1981), se requiere profundizar las investigaciones para comprender si la morfología de la región cervical presenta 37 características óseas asociadas con el comportamiento excavador en los pájaros carpinteros. I.4. Objetivos I.4.1. Objetivo general Proponer una nueva hipótesis anatómico-funcional sobre la estrategia de los pájaros carpinteros de la subfamilia Picinae (Aves, Piciformes) para evitar el daño cráneo-mandibular y cervical durante los golpes que realizan para producir huecos en los árboles. I.4.2. Objetivos específicos 1- Describir de manera comparativa los elementos cráneo-mandibulares y las vértebras cervicales de los Picinae y Picumninae. 2- Determinar las variaciones ontogenéticas en el complejo osteológico de los Picinae. 3- Describir la musculatura cráneo-mandibular de los Picinae. 4- Determinar las principales diferencias en la morfología y quinesis craneal entre los Picidae y familias de aves insectívoras cercanamente emparentadas. 5- Analizar morfofuncionalmente el complejo cráneo-mandibular y cervical de los Picinae. I.5. Hipótesis de trabajo En función de los antecedentes expuestos se plantean las siguientes hipótesis de trabajo, que se enumeran en relación con los objetivos planteados arriba. H1A. Los Picinae comparten un patrón osteológico craneal único. 38 H1B. El patrón osteológico craneal de los Picinae es diferente al de los Picumninae. H2A. Existen diferencias osteológicas en la anatomía cráneo-mandibular y cervical entre los pichones, juveniles y adultos. H2B. Los caracteres osteológicos propios de los pájaros carpinteros sólo se observan en los adultos. H3. La musculatura cráneo-mandibular de los Picinae puede inferirse a partir de la anatomía osteológica. H4A. El comportamiento excavador de los pájaros carpinteros está relacionado con una quinesis craneal restringida en general. H4B. El comportamiento excavador de los pájaros carpinteros está relacionado con una elevación del hueso maxilar restringida en particular. H5. Los miembros de la subfamilia Picinae comparten caracteres osteológicos particulares en la configuración de su articulación cuadrado-mandibular que constituyen adaptaciones al picoteo. I.6. Estructura de la Tesis La presente Tesis fue dividida en ocho capítulos. El capítulo I incluye la introducción, el origen, distribución, clasificación sistemática, características generales de la familia Picidae, antecedentes en el estudio del golpe, y los objetivos e hipótesis sobre las cuales se trabajó. En el capítulo II se enumeran los materiales utilizados y su procedencia, las metodologías para llevar a cabo las descripciones osteológicas (realización de los objetivos 1 y 2, contraste de hipótesis H1A, H1B, H2A, H2B, H5), la técnica de doble coloración y diafanizado de ejemplares implementada para la determinación de la secuencia de osificación (realización del objetivo 2, contraste de 39 hipótesis H2A y H2B), las técnicas utilizadas en las disecciones musculares (realización del objetivo 3 y contraste de hipótesis H3), los programas utilizados para los análisis de morfometría tradicional y geométrica, y estadísticos (realización del objetivo 4, contraste de hipótesis H4A, H4B y H5), y el análisis morfofuncional (realización del objetivo 5, contraste de hipótesis H5). En el capítulo III se estudia la osteología del cráneo y las vértebras cervicales. En el capítulo IV se analiza el proceso de osificación en pichones y juveniles. En el capítulo V se estudia la musculatura cráneo-mandibular. En el capítulo VI se analiza cuantitativamente el complejo cráneo-mandibular. En el capítulo VII se realiza un análisis morfofuncional en base a los resultados obtenidos en los capítulos previos. En el capítulo VIII se exponen las conclusiones y las perspectivas futuras. Las referencias bibliográficas están incluidas en un apartado a continuación del capítulo VIII. Por último, las tablas y figuras se presentan en el orden en que aparecen en el texto y se organizan por capítulos. Algunas tablas de mayor tamaño se incluyen en un apéndice al final de la Tesis. 40 41 II.1. Material estudiado y nomenclatura anatómica utilizada El material osteológico estudiado se encuentra depositado en las secciones de ornitología del Museo de La Plata (MLP-O-E), el Museo Argentino de Ciencias Naturales "Bernardino Rivadavia" (MACN-OR) y la Fundación Félix de Azara (CFA-OR), ambas de la Ciudad Autónoma de Buenos Aires (Argentina). Para este estudio se utilizaron especímenes osteológicos de la familia Picidae (18 especies, 9 géneros, dos subfamilias), así como especímenes osteológicos de aves insectívoras cercanamente emparentadas pertenecientes a los órdenes Coraciiformes (dos especies, dos géneros, una familia), y Passeriformes (18 especies, 13 géneros, cinco familias). Se empleó la especie Colaptes melanochloros de la familia Picidae como punto de partida para realizar descripciones osteológicas comparativas con el resto de las especies de la familia. La selección de esta especie se basó en la mayor disponibilidad de material en las colecciones osteológicas. Para el estudio de desarrollo postembrionario se utilizaron seis pichones pertenecientes a la especie Colaptes melanochloros y dos pertenecientes a la especie Colaptes campestris de la familia Picidae. Todos los animales utilizados en este estudio fueron donados o colectados después de su muerte. Ningún animal fue sacrificado para los propósitos de este estudio. LISTA DE ESPECÍMENES OSTEOLÓGICOS Familia Picidae Subfamilia Picumninae – Picumnus cirratus Temminck, 1825 (MACN-OR-74325); Subfamilia Picinae – Tribu Campephilini – Campephilus magellanicus King, 1827 (MACN-OR- 68698); Campephilus leucopogon Valenciennes, 1826 (MACN-OR-63378, MACN-OR-68518) – https://es.wikipedia.org/wiki/George_King https://es.wikipedia.org/wiki/1828 42 Tribu Melanerpini – Dryobates mixtus Boddaert, 1783 (MLP-O-E-263); Dryobates passerinus Linnaeus 1766 (MACN-OR-68502, MACN-OR-68126, MACN-OR-68268); Dryobates pubescens Linnaeus, 1766 (MACN-OR-68867, MACN-OR-68868); Dryobates spilogaster Wagler, 1827 (MLP-O-E-102); Melanerpes cactorum (MLP-O-E-1052); Melanerpes candidus Otto, 1796 (MACN-OR-68272, MACN-OR-67219, MACN-OR-73785, MACN-OR-17846, MACN-OR-67219, MACN-OR-73785); Melanerpes carolinus Linnaeus, 1758 (MACN-OR- 52433, MACN-OR-68870); Melanerpes formicivorus Swainson, 1827 (MACN-OR-68871); Sphyrapicus varius Linnaeus, 1766 (MACN-OR-68919) – Tribu Picini – Celeus lugubris Malherbe, 1851 (CFA-OR-1033); Colaptes auratus Linnaeus, 1758 (MACN-OR-68866, MACN- OR-54756, MACN-OR-52440); Colaptes campestris Vieillot, 1818 (MACN-OR-22162, MACN- OR-54550, MACN-OR-63360, MACN-OR-63368, MACN-OR-68545, MACN-OR-68546, MACN-OR-68547, MLP-O-E-2339, MLP-O-E-14722, MLP-O-E-14745, MLP-O-E-14842, MLP-O-E-14843, MLP-O-E-14847, MLP-O-E-14839, MLP-O-E-14533); Colaptes melanochloros Gmelin, 1788 (CFA-OR-988, CFA-OR-1591, CFA-OR-1653, CFA-OR-1858, MACN-OR-54716, MACN-OR-54702, MACN-OR-68162, MLP-OR-14723, MACN-OR-53504, MLP-O-E-14747, MLP-O-E-105, MLP-O-E-1015); Colaptes sp. (MACN-OR-53504, MLP-O-E- 14719); Dryocopus pileatus (MACN-OR-68869); Piculus chrysochloros Vieillot, 1818 (MACN- OR-63370). Orden Coraciiformes Familia Momotidae - Baryphthengus ruficapillus Vieillot, 1818 (CFA-OR-286, CFA-OR- 1130); Momotus momota Linnaeus, 1766 (MACN-OR-25255, MLP-O-E-14395). Orden Passeriformes 43 Familia Furnariidae – Cinclodes fuscus Vieillot, 1818 (MACN-OR-54551); Furnarius rufus Gmelin, 1788 (MACN-OR-54539); Ochetorynchus phoenicurus Gould, 1839 (MACN-OR- 70795); Pseudoseisura lophotes Reichenbach, 1853 (MACN-OR-63385); Syndactyla rufosuperciliata Lafresnaye, 1832 (MACN-OR-54554); Familia Mimidae – Mimus dorsalis Lafresnaye & D’Orbigny, 1837 (MACN-OR-69023); Mimus modulator Lichtenstein, 1823 (MACN-OR-2005); Mimus saturninus Lichtenstein, 1823 (MACN-OR-68265), Mimus triurus Vieillot, 1818 (MACN-OR-68347); Familia Thamnophilidae – Thamnophilus caerulescens Vieillot, 1816 (MLP-O-E-1318); Thamnophilus ruficapillus Vieillot, 1816 (MLP-O-E-1313); Familia Tyrannidae – Megarhynchus pitangua Linnaeus, 1766 (MACN-OR-54555); Pitangus sulphuratus Linnaeus, 1766 (MACN-OR-18187, MLP-O-E-2340), Tyrannus savana Daudin, 1802 (MACN-OR-68430), Tyrannus tyrannus Linnaeus, 1758 (MACN-OR-54758); Xolmis irupero Vieillot, 1823 (MLP-O-E-2341); Familia Vireonidae – Cyclarhis gujanensis Gmelin, 1789 (MACN-OR-68634); Vireo olivaceus Linnaeus, 1766 (MACN-OR-68895). LISTA DE ESPECÍMENES MIOLÓGICOS Colaptes melanochloros Gmelin, 1788 (CFA-OR-2945, CFA-OR-2947) y Colaptes campestris Vieillot, 1818 (CFA-OR-2946). LISTA DE ESPECÍMENES DE ESTADIO POSNATAL TEMPRANO Y JUVENILES Los ejemplares correspondientes al estadio posnatal temprano (con edades estimadas en días post-eclosión) fueron recolectados, procesados y posteriormente depositados en colecciones de referencia. En cambio, los individuos juveniles de edad indeterminada corresponden a material esqueletario ya depositado previamente en colecciones de museo. 44 Colaptes campestris Vieillot, 1818 – día 11-12 (CFA-OR-2963), y día 27-28 (CFA-OR- 2967); Colaptes melanochloros Gmelin, 1788 – día 2-3 (CFA-OR-2955), día 9-10 (CFA-OR- 2966), día 13-14 (CFA-OR-2962), día 15-16 (CFA-OR-2964), día 17-18 (CFA-OR-2968), día 20- 21 (CFA-OR-2965); Campephilus leucopogon Valenciennes, 1826 – juvenil (MACN-OR-68518); Melanerpes candidus Otto, 1796 – juvenil (MACN-OR-68272). La observación del material se realizó bajo una lupa binocular ZTXE 10X. Para la toma de fotografías se utilizaron una cámara digital Nikon Coolpix L820 y un dispositivo móvil Samsung A32 montado a la lupa mediante un adaptador. La nomenclatura osteológica fue tomada de Baumel et al. (1993), complementada por Donatelli (1996), Livezey & Zusi (2006) y Manegold & Töpfer (2013). La nomenclatura miológica fue tomada de Donatelli (1996). Los músculos fueron descritos por grupos de acuerdo con su función siguiendo a Bhattacharyya (2013). En las descripciones anatómicas se han empleado diversos términos de orientación anatómica y planos de simetría según lo propuesto por Kardong (2006). Rostral se refiere al extremo anterior, mientras que caudal al extremo posterior, dorsal a la parte superior, y ventral a la parte inferior. La línea media es medial y los lados son laterales. En el contexto de proyecciones óseas, se han utilizado el término distal para designar los extremos más periféricos respecto del centro del elemento de referencia, y proximal para aquellas más próximas al mismo. Esta terminología también se ha empleado para describir la disposición de las vértebras en relación con el cráneo: las vértebras ubicadas en una posición más rostral se consideran proximales, mientras que aquellas situadas en dirección opuesta, hacia la región caudal de la columna, se consideran distales. Para segmentar el cráneo y las vértebras en diferentes secciones, se han empleado dos 45 planos de simetría: el plano sagital, que los divide en mitades izquierda y derecha, y el plano transversal, que los separa en mitades anterior y posterior. Se adoptó la propuesta taxonómica de Prum et al. (2015) para establecer las relaciones de parentesco entre los pájaros carpinteros y los demás órdenes de aves, y la propuesta sistemática de Dufort (2016) para las relaciones internas del grupo (ver Capítulo 1, Figuras 2 y 3). La nomenclatura utilizada para la sistemática de las especies estudiadas sigue los lineamientos del South American Classification Committee (SACC; Remsen et al., 2025). II.2. Metodología utilizada II.2.1. Descripciones osteológicas del complejo cráneo-mandibular y cuello en Picidae Debido a que uno de los objetivos de esta Tesis es estudiar el mecanismo que emplean los pájaros carpinteros para evitar el daño (traumatismos, dislocaciones, etc.) que pudiera ocasionarse durante la excavación, en conjunto con la quinesis craneal, el primer paso consiste en examinar la osteología del cráneo y cuello correspondientes a las subfamilias Picumninae y Picinae. En el capítulo de osteología se describe el cráneo, siguiendo siempre el mismo orden, parte dorsal y luego ventral del neurocráneo, esplacnocráneo incluyendo el paladar, hueso maxilar y mandíbula, de acuerdo con la regionalización propuesta por Baumel & Witmer (1993). Las vértebras cervicales fueron descritas comenzando por el atlas y avanzando caudalmente. La última vértebra cervical fue considerada como aquella que no posee articulaciones para las costillas (Romer, 1976). Los caracteres de cada vértebra fueron comparados con los de la vértebra inmediatamente más rostral. Las vértebras cervicales se abrevian como "C" seguido de su número arábigo correspondiente de acuerdo con su posición en el cuello. Las descripciones de las vértebras 46 cervicales incluyen: el cuerpo (corpus) y arco neural (arcus) en un aspecto general. Las vértebras fueron agrupadas dentro de módulos de acuerdo con características morfológicas homólogas siguiendo a Guinard et al. (2010), aunque sin aplicar los análisis cuantitativos propuestos por dichos autores. II.2.2. Análisis del desarrollo ontogenético posnatal en pichones de Colaptes melanochloros y Colaptes campestris, y juveniles de Campephilus leucopogon y Melanerpes candidus (Picinae) Para este estudio se utilizaron seis pichones de Colaptes melanochloros, dos pichones de Colaptes campestris, un juvenil de Campephilus leucopogon y un juvenil de Melanerpes candidus de edades indeterminados. Los especímenes pichones fueron recolectados del nido luego de haber muerto por causas naturales durante un trabajo de campo en la localidad de Punta Indio (Buenos Aires, Argentina) en el marco de estudios ecológicos durante la temporada reproductiva de 2017- 2018. Debido al monitoreo diario de estos nidos se conoce la edad aproximada de los pichones al momento de morir, habiéndose recolectado ocho edades posnatales diferentes que van desde pichones del día 2/3 al 27/28 luego de la eclosión. Cada espécimen fue conservado en alcohol 70%. Los especímenes osteológicos juveniles se encuentran depositados en la colección del Museo Argentino de Ciencias Naturales "Bernardino Rivadavia". A todos los especímenes se les separó el cráneo y cuello aproximadamente a nivel del notarium, con excepción del espécimen de dos o tres días, el cuál fue eviscerado y desollado. Para describir y documentar el patrón morfológico de maduración ósea posnatal del esqueleto craneal y cervical se utilizó la técnica de tinción de hueso y cartílago, y transparentación por diafanizado, siguiendo el procedimiento descrito por Taylor & Van Dyke (1985) con modificaciones. En primer lugar, se omitió la fijación en formol al 10%, ya que los ejemplares fueron previamente fijados en 47 alcohol al 70%. Por este motivo, también se omitió la inmersión inicial en alcohol al 70% durante la deshidratación, que se realizó directamente con soluciones crecientes de alcohol etílico al 96% y 100%. Luego, se realizó la tinción del cartílago con una solución de azul de alcián (40 partes de ácido acético glacial, 60 partes de alcohol etílico absoluto, y entre 9 y 30 mg de azul de alcián por cada 100 ml de solución). Para neutralizar el exceso de ácido se utilizó una solución de hidróxido de potasio (KOH) al 1% (1 g en 100 ml de agua destilada). A continuación, se procedió a teñir el tejido óseo incorporando directamente rojo de alizarina a esta misma solución de KOH al 1% hasta alcanzar un color púrpura intenso. Este último paso implicó fusionar la tinción del hueso con la fase inicial de digestión de tejidos blandos, en lugar de realizar la tinción ósea como un paso posterior separado, como se indica en el protocolo original. La transparentación se realizó mediante la exposición de los ejemplares a una solución enzimática (compuesta por 3 partes de una solución sobresaturada de borato de sodio —preparada con 100 ml de agua destilada y 8–10 g de bórax calentado a 60 °C hasta precipitar— y 7 partes de agua destilada), o alternativamente en solución de KOH al 2% a aproximadamente 30 °C, hasta que los tejidos blandos quedaron digeridos y el ejemplar suficientemente transparente. Finalmente, los ejemplares se pasaron por una serie de soluciones de glicerina crecientes (60%, 80% y 100%) y se preservaron en glicerina pura con algunos cristales de timol como agente antimicrobiano. Se registró el inicio de la osificación según la primera aparición de tinción con rojo de alizarina. El grado de fusión entre los huesos se determinó buscando una línea continua transparente que los separara (Hogg, 1978). Para la observación del material se utilizó un microscopio estereoscópico con un aumento total de hasta 40X. Las fotografías fueron tomadas 48 con una cámara digital Nikon Coolpix L820 sobre un plafón de luz led, y con un celular Samsung A32 adaptado a la lupa. La nomenclatura osteológica se tomó de Baumel et al. (1993) complementado por Livezey & Zusi (2006). II.2.3. Análisis morfológico de la musculatura cráneo-mandibular de Colaptes melanochloros y Colaptes campestris (Picinae) Para cada músculo analizado, se trazaron su origen, recorrido e inserción. Además, se determinó la orientación de las fibras y la naturaleza (carnosa o mediante aponeurosis) de los sitios de unión. Antes de la disección muscular, a todos los especímenes se les retiró la piel del cráneo hasta la base del cuello, se separó el cráneo a la altura de su unión con la primera vértebra cervical (atlas) y se extrajeron los ojos. Los ejemplares fueron fijados por inmersión en una solución de formol al 4% y preservados en una solución de alcohol al 70% a temperatura ambiente. La fascia que rodea los músculos se retiró utilizando pinzas y bisturí, permitiendo así la separación de los músculos y los haces musculares. La morfología de la musculatura cráneo-mandibular se estudió mediante una técnica de coloración a base de yodo, la cual tiene gran afinidad para teñir exclusivamente las fibras musculares, facilitando su identificación y disposición (Bock & Shear, 1972). Durante el proceso de disección, los especímenes se mantuvieron húmedos mediante una solución salina compuesta por 0.95g de NaCl, 0.42g de KCl y 0.24g de CaCl2 para evitar la desecación (Sustaita, 2008). Los especímenes fueron sumergidos en la solución de yodo previamente mencionada cuando la coloración disminuía o cuando se requería una mayor coloración para facilitar la observación. Entre los exámenes posteriores, las preparaciones se almacenaron en la misma solución de alcohol al 70% a temperatura ambiente. Los sitios de unión de los músculos se documentaron mediante fotografías utilizando una cámara Nikon Coolpix L820 49 y un teléfono móvil Samsung A32 adaptado a la lupa binocular. Además, se realizaron dibujos digitales esquemáticos con el programa Adobe Illustrator 28.5. 50 ABREVIATURAS ANATÓMICAS Se presentan dos grupos de abreviaturas: 1. Las correspondientes a los términos más frecuentes en el texto. 2. Las abreviaturas utilizadas específicamente en los pies de figura de cada capítulo, detalladas por separado a continuación. 1. arc. = arcus cap. = capitulum cond. = condylus corp.= corpus cot. = cotyla cr. = crista fac. = facies for. = foramen lac. = lacuna lam. = lamina lig. = ligamentum m. = musculus proc. = processus tub. = tuberculum zyg. = zygaphophysis 2. Abreviaturas empleadas en el capítulo de osteología del cráneo ac = angulus caudomedialis aj = arcus jugale am = angulus mandibulare 51 ano = apertura nasale ossea ap = ala parasphenoidalis c = calvaria cao = capitulum oticum cbt = cristae basilaris transversa cc = condylus caudalis ci = crista intercotylaris cl = crista lateralis cm = condylus medialis cns = crista nuchalis sagittalis cnt = crista nuchalis transversa co = condylus occipitalis col = condylus lateralis com = cotyla medialis cop = condylus pterygoideus cotl = cotyla lateralis crs = crista supraorbitalis crt = crista tympanica cs = cresta sagital ct = crista temporalis cv = crista ventralis df = depressio frontalis faq = fossa articularis quadratica fc = fossa caudalis fcm = fenestra caudalis mandibulae fi = fonticuli interorbitale flm = fossa lateralis mandibulae fm = foramen magnum fno = foramen nervi olfactorii fo = foramen opticum fol = foramen orbitonasale laterale fom = foramen orbitonasale mediale 52 fp = fossa parabasalis fpn = foramen pneumaticum ft = fossa temporalis fv = fossa ventralis hs = hiatus subtympanicus ii = incisura intercapitularis lp = lamina parasphenoidalis mae = meatus acusticus externus mp = mediopalatino oe = os ectethmoidale om = ossa maxillae op = os pterygoideum oq = os quadratum pa = os palatinum pc = prominentia cerebellaris pch = pars choanalis pd = proceso dorsal pes = pes pterygoideum pf = protuberancia frontal pfr = processus frontalis pl = pars lateralis plm = processus lateralis mandibulae pm = processus maxillopalatinus pmm = processus medialis mandibulae pp = processus paroccipitalis ppa = processus rostromedialis palatini ppm = processus palatinus ppo = processus postorbitalis po = processus oticus prc = processus coronoideus pro = processus orbitalis prp = processus pterygoideum 53 prpp = proceso rostral del proc. paroccipitalis ps = processus suprameaticus pse = proceso pseudocoronoides psy = pars symphysialis pz = processus zygomaticus rm = rostrum maxillae rp = rostrum parasphenoidalis sh = surcos hioideos si = septum interorbitale sin = sulcus intercotylaris so = sulcus olfactorius sr = saliencia rostral del cond. medialis sui = sulcus intercondylaris svoe = sulcus veni occipitalis extrenus taz = tuberculum articularis zygomaticus tp = tuberculum pseudotemporale v = vomer zfc = zona flexoria craniofacialis Abreviaturas empleadas en el capítulo de osteología de las vértebras cervicales ac = ansa costotransversaria ai = arcus interzygapophysialis ca = corpus atlantis ccc = canalis caroticus cervicalis cl = crista lateralis cto = crista transverso-obliqua cv = corpus vertebrae da = dens axis fa = facies articularis fac = facies articularis caudalis facr = facies articularis cranialis 54 fax = facies articularis axialis fc = fossa condyloidea fcv= fovea cranioventralis ff = foramen fossae foa = foramen arcocostalis caudalis foac = foramen arcocostalis cranialis ft = foramen transversarium hp = hypaphophysis lda = lamina dorsalis arcus li = lacuna interzygapophysialis m1 = módulo uno m2 = módulo dos m3 = módulo tres m4 = módulo cuatro m5 = módulo cinco m6 = módulo seis m7 = módulo siete pc = processus costalis pca = processus caroticus ps = processus spinosus pt = processus tranversus pvc = processus ventralis corporis pvl = processus ventrolateralis ta = tuberculum ansae td = torus dorsalis zc = zygapophysis caudalis zcr = zygapophysis cranialis Abreviaturas del capítulo de desarrollo ontogenético aa = arcus atlantis ac = ansa costotransversaria 55 aj = arcus jugalis an = os angulare ap = ala parasphenoidalis ar = os articulare at = atlas av = arc. vertebrale ax = axis bce = basis cranii externa bh = basihial bo = os basioccipitale bpr = base del proceso rostral del proc. paroccipitalis c = costillas C1 = vértebra cervical uno C2 = vértebra cervical dos C3 = vértebra cervical tres C4 = vértebra cervical cuatro C5 = vértebra cervical cinco C6 = vértebra cervical seis C7 = vértebra cervical siete C8 = vértebra cervical ocho C9 = vértebra cervical nueve C10 = vértebra cervical diez C11 = vértebra cervical once C12 = vértebra cervical doce ch = ceratohial cl = cond. lateralis cm = cond. medialis co = cond. occipitalis copr = centro de osificación del proceso rostral del proc. paroccipitalis cpr = cartílago del proceso rostral cto = crista transverso-obliqua cv = corp. vertebrae 56 d = os dentale e = os epioticum ec = os ectethmoidale eh = epihial en = entoglosso eo = os exoccipitale f = os frontale fa = facies articularis fac = facies articularis caudalis facr = facies articularis cranialis fc = = fossa condyloidea fm = fororamen magnum h = hypapophysis j = os jugale la = os laterosphenoidale ld = lámina dorsal lda = lamina dorsalis arc. ldff = límite dorsal del for. fossae lp = lamina parasphenoidalis m1 =módulo uno m2 =módulo dos m3 =módulo tres m4 = módulo cuatro m5 = módulo cinco m6 = módulo seis m7 = módulo siete me = os mesethmoidale md = ossa mandibulae mx = os maxillare n = os nasale o = os orbitosphenoidale op = os opistoticum 57 ox = occiput p = os parietale pa = os palatinum par = os prearticulare pc = processus costalis pca = processus caroticus pd = proceso dorsal pes = pes pterygoidei pf = processus frontalis pm = ossa premaxillare pmx = processus maxillaris por = processus orbitalis pot = processus oticus pp = processus paroccipitalis ppa = processus palatinus pr = os prooticum prp = proceso rostral del os paroccipitalis ps = processus spinosus psy = pars symphysialis pt = os pterygoideum pvc = processus ventralis corporis q = os quadratum qj = os quadratojugale rp = rostrum parasphenoidale sa = os supra-angulare si = septum interorbitale so = os supraoccipitale sp = os spleniale sq = os squamosum taz = tuberculum articularis zygomaticus tm = tabique medial uh = urohial 58 vt = vértebras torácicas zca = zygapophysis caudalis zcr = zygapophysis cranialis Abreviaturas del capítulo de miología mamecl = musculus adductor mandibulae externus caudalis lateralis mamecm = musculus adductor mandibulae externus caudalis medialis mamerl = musculus aductor mandibulae externus rostralis lateralis mamerm = musculus adductor mandibulae externus rostralis medialis mamerp = musculus aductor mandibulae externus rostralis profundus mamert = musculus adductor mandibulae externus rostralis temporalis mamev = musculus adductor mandibulae externus ventralis mamp = musculus adductor mandibulae posterior mdm = musculus depressor mandibulae mpdl = musculus pterygoideus dorsalis lateralis mpdm = musculus pterygoideus dorsalis medialis mprqd = musculus protractor quadrati mprpt = musculus protractor pterygoidei mpsdp = musculus pseudotemporalis profundus mpsds = musculus pseudotemporalis superficialis mpvl = musculus pterygoideus ventralis lateralis mpvm = musculus pterygoideus ventralis medialis Abreviaturas del capítulo de análisis morfofuncional aceo = articulación cuadrado-escamoso-ótica acm = articulación cuadrado mandibular aj = arcus jugalis amp = articulación maxilopalatina ap = ala parasphenoidalis apb = articulación palatobasal 59 bfn = bisagra frontonasal cc = condylus caudalis ci = crista intercotylaris cl = cotyla lateralis cm = condylus medialis fcci = faceta caudal de la cr. intercotylaris fccm = faceta rostral del cond. medialis md = mandíbula mdm = musculus depressor mandibulae oq = os quadratum prp = processus paroccipitalis prpa = processus rostralis paroccipitalis II.2.4. Morfometría tradicional: Análisis de la quinesis craneal II.2.4.1. Comparación entre Picidae con aves insectívoras cercanamente emparentadas Se emplearon técnicas de morfometría tradicional para evaluar la quinesis craneal de los pájaros carpinteros en comparación con otras aves insectívoras estrechamente relacionadas. Se examinaron unos 10,000 videoclips de la Biblioteca Macaulay de grabaciones de vida silvestre de la Universidad de Cornell (Macaulay Library). Se seleccionaron 81 fragmentos de grabaciones de video que mostraban movimientos del pico desde una perspectiva aproximadamente lateral. Para cada secuencia de movimiento, se extrajeron dos fotogramas: uno con el pico cerrado justo antes de comenzar a abrirse y otro con el pico en su máxima apertura. El ángulo del pico superior (α) se midió en cada imagen usando el software TpsDig (Rohlf, 2015), tomando tres puntos de referencia: (1) el centro del ojo, (2) la ubicación aproximada de la articulación frontonasal, y (3) la punta del pico superior (Fig. 4A). El ángulo del pico inferior (β) se estimó usando los puntos de referencia (1) y (2), y (3) la punta del pico inferior (Fig. 4B). Para permitir la digitalización de coordenadas 60 de subpíxeles, la resolución en píxeles de las imágenes se aumentó 2.5 veces tanto en altura como en ancho utilizando Adobe Photoshop (Adobe Systems, San José, EE. UU.). Las rotaciones del pico superior e inferior se calcularon restando el α o β del pico cerrado del ángulo α o β en la máxima apertura, respectivamente. Según la definición de ángulo empleada, los valores positivos indican elevaciones del pico con respecto al cráneo. La cantidad total de quinesis craneal, independientemente de la dirección de la rotación, se obtuvo tomando el valor absoluto de la rotación del pico superior. Para considerar posibles errores en la colocación de los puntos de referencia, las mediciones de ángulos se repitieron tres veces y se utilizaron los promedios en los análisis. Se midieron las rotaciones del pico en 39 grabaciones de video de pájaros carpinteros (Tabla 1 del apéndice) y en 41 videos de otras familias de aves insectívoras de los dos órdenes más estrechamente relacionados (es decir, Coraciiformes y Passeriformes; Prum et al., 2015) y del orden Piciformes (Tabla 2 del apéndice). Como uno de los videos de aves insectívoras contenía dos secuencias de movimientos del pico, se analizaron 42 secuencias de movimiento del pico en total para las aves insectívoras. Se estudiaron un total de 70 especies: 31 especies de pájaros carpinteros pertenecientes a la familia Picidae y 39 especies insectívoras estrechamente relacionadas de 18 familias diferentes. La preferencia dietaria por insectos se tomó de la literatura (Sherry et al., 2020; Winkler & Christie, 2002). Las actividades de las aves en cada video se clasificaron en cuatro categorías de comportamiento: manejo de alimentos (incluyendo movimientos del pico después de tragar o beber la savia de un árbol), canto/llamada, apertura del pico (sin aparente función ecológica) y bebiendo de agua (solo observado en pájaros carpinteros). La nomenclatura osteológica se basó en Baumel et al. (1993). 61 Figura 4. Representación esquemática del (A) ángulo del pico superior (α) y del (B) ángulo del pico inferior (β), los cuales determinan las direcciones de rotación asociadas. II.2.4.2. Análisis de sensibilidad de desviación en guiñada y balanceo Para calcular la desviación en guiñada y balanceo de los fotogramas, se realizó un análisis de sensibilidad del efecto que tendría la posición de la cabeza con respecto a la cámara en el valor de los ángulos observados. Se generaron y exportaron conjuntos de imágenes de referencia simuladas utilizando el software 3D Builder (Microsoft). En este software, se rotó la cabeza de un pájaro cantor en 3D con un ángulo de pico superior de 10.92°, variando los ángulos de guiñada (rotación sobre el eje x) y balanceo (rotación sobre el eje y) (Fig. 5, 6A y 6C). Se cuantificó el error (porcentaje de cambio) en el ángulo superior del pico medido desde diferentes perspectivas de visión. La inclinación lateral de la cabeza (guiñada) resultó en una sobreestimación constante de la rotación del pico, mientras que la inclinación en el eje longitudinal de la cabeza (balanceo) tuvo el efecto inverso, reduciendo la amplitud de rotación percibida (Fig. 6B y D). 62 Figura 5. Representación esquemática de un ave en 3D mostrando los ejes principales: eje X (horizontal) y eje Y (vertical), trazados en el plano medio del cuerpo. Se ilustran las dos rotaciones principales de la cabeza: guiñada (movimiento horizontal alrededor del eje Y) y balanceo (movimiento de inclinación alrededor del eje X). Los movimientos están representados mediante arcos de colores correspondientes a los ejes (azul para balanceo, rojo para guiñada). El error debido a la imperfección de la perspectiva en el conjunto de datos de video se estimó comparando las posturas observadas con el conjunto de datos de fotogramas de referencia generados. Se utilizaron los fotogramas donde la cabeza del ave mostraba desviaciones de menos de 20° en guiñada y de menos de 10° en balanceo, lo que implica un error menor al 13% en las 63 rotaciones del pico medidas (Fig. 6B y D). Las líneas sobre las imágenes fueron trazadas utilizando el software Adobe Illustrator 28.5 y los ángulos fueron medidos utilizando el software TPSDig (Rohlf, 2015). Figura 6. Análisis de sensibilidad del efecto de la posición de la cabeza con respecto a la cámara sobre la medición de los ángulos de rotación del pico. La cabeza de un ave fue rotada en guiñada (A) y balanceo 64 (C), mostrando cómo estas desviaciones influyen en el error (% de cambio) percibido en el ángulo del pico superior (B y D). Estos datos se utilizaron para estimar el error debido a imperfecciones en las perspectivas de video en el conjunto de datos de este estudio. II.2.4.3. Análisis estadísticos Las diferencias en la rotación del pico superior entre las especies excavadoras y no excavadoras se evaluaron utilizando la prueba t de Student. Las pruebas t paramétricas fueron posibles ya que las distribuciones de datos para los ángulos superiores del pico no difieren de la normalidad en los grupos (prueba de Shapiro-Wilk), y no se encontraron diferencias significativas en la varianza (prueba F de varianza de dos muestras) (Tabla 1). Paralelamente, se utilizaron regresiones reducidas del eje principal para determinar las relaciones entre la rotación del pico superior e inferior dentro de estos dos grupos de aves utilizando el conjunto de datos combinados de diferentes comportamientos. Los intervalos de confianza del noventa y cinco por ciento se determinaron mediante remuestreo Bootstrap con 1999 réplicas, utilizando Past 4.04 (Øyvind Hammer, Universidad de Oslo). Adicionalmente, se calcularon las proporciones de casos con quinesis craneal limitada (menos de 1 grado) para ambos grupos. Por último, se determinaron las medidas de tendencia central, específicamente la media y la mediana de la quinesis craneal, para evaluar y comparar la amplitud de movimiento rostral entre los dos grupos de aves. Este enfoque permitió una comparación detallada y cuantitativa de la quinesis craneal entre los diferentes grupos de aves. 65 Picidae Insectívoros Shapiro-Wilks test 0,9574 0,9599 Valor p 0,1462 0,1466 Varianza 6,0516 8,4244 F 1,3921 Valor p 0,3057 Valor crítico de F 1,891 Nivel