En las cavernas vive una sorprendente variedad faunística; no obstante, la mayoría de los animales que habitan en ellas son artrópodos (v. Artrópodos), particularmente crustáceos acuáticos, incluso decápodos, isópodos y anfípodos; insectos terrestres, especialmente colémbolos y coleópteros; y arácnidos, como las arañas. Entre los demás animales cavernícolas se hallan los turbelarios (v. Platelmintos) y anélidos (v. Anélidos). Los peces, como los ambloypsis ciegos y los blancos, de la región cavernosa del S de Indiana, son pobladores habituales de las cuevas (v. Pez ciego). También hay algunas salamandras realmente cavernícolas, como el Proteus de Europa meridional y varios tipos semejantes al Typhlomolge norteamericano. Los murciélagos pasan las horas diurnas en las cuevas y en ellas hibernan. Ciertas aves anidan en cavernas, especialmente las del género Steatornis, que viven en Trinidad. Varios animales pueden pasar el invierno al abrigo de las cuevas.
Las cavernas constituyen un ambiente uniforme para sus habitantes. La obscuridad constante, la elevada humedad, la temperatura moderada y la ausencia de corrientes de aire son los factores más importantes. En ausencia de la luz solar, las plantas verdes no pueden crecer; por esta razón los alimentos de los animales cavernícolas proceden de correrías por el exterior, de materiales procedentes de fuera o de depredaciones ejercidas sobre otros animales cavernícolas. Los alimentos procedentes del exterior penetran en las cavernas merced a la corriente de agua que acarrea restos vegetales o mediante animales transeúntes que o bien depositan allí sus excrementos o mueren en las cuevas. Los herbívoros comen residuos vegetales o bien hongos. Los carnívoros se alimentan de herbívoros o de sus congéneres. La cantidad de alimento asequible puede ser relativamente escasa y la lucha por la existencia es muy acusada, por lo cual la población cavernícola es escasa. La mayoría de los animales que viven en las cavernas son de pequeño tamaño. El olm (Proteus), que mide unos 30 centímetros de largo, es un gigante entre las especies cavernícolas.
La mayor parte de los animales que viven permanentemente en las cavernas están desprovistos de pigmentos y sus ojos han quedado reducidos a vestigios, frecuentemente ocultos bajo la piel. Como si fuese una compensación por la pérdida de la vista, los órganos táctiles están extraordinariamente bien desarrollados. Las patas y antenas de los artrópodos cavernícolas son largas y los pelos táctiles pueden aparecer sobre toda la superficie del cuerpo. En el ambiente uniforme de las cavernas no puede haber época de reproducción y los animales que viven de modo permanente en las cuevas no necesitan ni estivación ni hibernación.
Una de las más extraordinarias especies cavernícolas se ha convertido en atracción favorita de los turistas de Nueva Zelanda. Gran número de las larvas carnívoras de una mosca micetofílida (Arachnocampa) construyen sus gelatinosas viviendas en el techo de las cavernas y dejan colgando filamentos para capturar las moscas adultas que constituyen su alimento. Estas larvas, conocidas vulgarmente como «luciérnagas de Nueva Zelanda», desprenden una luz azulada, brillante, que ilumina el techo de la caverna, lo mismo que las estrellas del firmamento. El espectáculo no deja nunca de provocar la admiración de los turistas que visitan la cámara de luciérnagas de la Cueva de Waitomo en North Island. No obstante, pocos animales cavernícolas presentan luminiscencia.
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