La característica más llamativa de todas las especies de tiburones martillo es la particular forma de la cabeza en forma de T, con los ojos y los orificios nasales situados en los extremos de la cabeza, gracias a lo cual el movimiento de cabeza de lado a lado al nadar recorre con la vista todo a su alrededor e incluso lo que queda a sus espaldas.
Al igual que la mayoría de los tiburones, el tiburón martillo presenta contracoloración, es decir, un color oscuro en el lomo y uno claro en el vientre. Visto desde abajo, el tiburón martillo se confunde con el brillo de las aguas de la superficie; visto desde arriba, se confunde con el fondo marino oscuro. La contracoloración es un tipo de mimetismo que permite al tiburón sorprender a sus presas.
El tamaño habitual es de 3,7 m, pero pueden alcanzar los 6 metros de longitud y pesar casi media tonelada y sus ataque a humanos son muy poco frecuentes.
Estos tiburones han evolucionado con esa curiosa forma de cabeza según algunos biólogos porque les proporciona una ventaja sensorial para encontrar a sus presas, mientras otros creen que les ayuda en la flotabilidad. Su olfato es capaz, mediante lóbulos olfativos telencefálicos incrementados, de detectar una gota de sangre a una distancia de un kilómetro y medio. Las aletas del tiburón martillo son particularmente apreciadas como alimento en el este de Asia, a pesar de que la caza de aletas de estos y otros tiburones está ahora prohibida en varios países.
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