El tamaño del oso polar no superaba el de un zorro, pero esta línea evolutiva empezó a adquirir peso y tamaño hasta dar lugar a los primeros Ursus, durante el Mioceno superior y Plioceno inferior -hace unos 5-10 millones de años-. De una rama de estos ancestrales Ursus derivó en Europa el oso etrusco (U. Etruscus), gran úrsido del Pleistoceno inferior, que luego evolucionó en el formidable y recientemente extinguido oso de las cavernas (U. Spelaeus). Otro linaje úrsido dio lugar en Asia a Ursus prearctos, y posteriormente a otras especies, cada vez más parecidas al oso pardo actual. Este último apareció en China hace unos 600.000 años y pronto empezó a colonizar Eurasia.
Hace poco menos de 100.000 años, el oso pardo atravesó el estrecho de Bering para colonizar América del Norte, y durante este paso por las regiones polares algunos individuos quedaron aprisionados en las banquisas de hielo, donde tuvieron que adaptarse a un medio muy adverso. El hielo, el frío y una tendencia cada vez mayor a la depredación de focas lo convirtieron en un carnívoro esencialmente distinto a sus primos que habían quedado más al sur. Finalmente, su cuerpo se volvió más hidrodinámico y su pelaje adoptó el color del medio circundante; había nacido el oso polar.
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