Animali vertebrati Rettili e Uccelli Copyright 2006 Zanichelli

Rettili Copyright © 2006 Zanichelli editore

Caratteristiche dei rettili - Amnioti, uova cleidoiche. -Termoregolatori solari attivi - Superficie del corpo ricoperta da squame e piastre cornee, poche ghiandole cutanee. - Superficie polmonare aumentata rispetto agli anfibi - Setto interventricolare parziale o anche completo (nei coccodrilli) - Fecondazione interna, ovipari ovovivipari, alcuni vivipari. Copyright © 2006 Zanichelli editore

Uova cleidoiche e loro cova Negli animali terrestri si sono evolute uova cleidoiche si possono considerare più o meno come sistemi autosufficienti che forniscono protezione all’embrione in via di sviluppo, per mezzo di membrane extraembrionali (sacco vitellino, amnios, corion e allantoide) contenute all’interno di un guscio protettivo. La cova (praticata fuori o dentro il corpo del genitore) è una forma di adattamento che aumenta le probabilità di sopravvivenza di un embrione. Copyright © 2006 Zanichelli editore

Uovo amniotico un guscio calcareo permeabile all'ossigeno che permette la respirazione aerea e impedisce la disidratazione; generalmente di consistenza morbida, consiste di una membrana il corion rivestita più o meno (esistono anche uova rigide) da un rivestimento calcareo una membrana sottostante, detta amnios, vera innovazione dei rettili per la conquista terrestre, che lo protegge dalla disidratazione e dalla compressione un albume gelatinoso che fornisce un'ulteriore riserva nutritiva (proteine) per l'embrione lo isola meccanicamente, lo idrata e lo protegge dalle infezioni microbiche Copyright © 2006 Zanichelli editore una grossa cellula uovo (il tuorlo o sacco vitellino) ricchissima di un complesso nutritivo detto vitello (lipidi e proteine) una membrana detta allantoide dove si accumulano le sostanze di rifiuto

Adattamenti ad ambienti aridi I rettili sopperiscono alla mancanza di meccanismi termoregolatori interni spostandosi in modo da evitare l’eccessivo surriscaldamento o raffreddamento. Invece di produrre o disperdere calore metabolico, questi animali hanno adottato un sistema di adattamento per comportamento: passano dalle zone più calde a quelle più fresche per evitare o per sfruttare a loro vantaggio il calore del sole o del terreno. Copyright © 2006 Zanichelli editore

Ectotermi Alcune specie di serpenti e di sauri, per esempio, si seppelliscono sotto la sabbia desertica, altri si spostano continuamente dalle zone d'ombra a quelle soleggiate. Non è quindi propriamente corretto affermare che questi animali sono a sangue freddo: essi, come tutti gli altri animali ectotermi, devono tenere la loro temperatura entro i giusti limiti e la loro sopravvivenza è stata assicurata da questo particolare adattamento comportamentale. Copyright © 2006 Zanichelli editore

Adattamenti alla vita acquatica Sono moltissime le specie di rettili che trascorrono gran parte della loro vita in acque dolci o salate. I coccodrilli lo fanno soprattutto per evitare un eccessivo surriscaldamento che potrebbe portarli alla morte. Questi animali hanno sviluppato un dispositivo particolare che permette loro di sbranare le prede senza che l'acqua invada le loro vie respiratorie: valvole predisposte separano la bocca dalla trachea, in modo che questi rettili predatori riescano a godersi il pasto senza rischiare di annegare. Altri abitatori dei fiumi sono i varani del Nilo, i gaviali indiani e i caimani che frequentano i bacini fluviali amazzonici. Copyright © 2006 Zanichelli editore

Adattamenti alla vita acquatica Alcune specie di tartarughe trascorrono la loro vita nel mare e si avventurano sulle spiagge solo per la deposizione delle uova. La tartaruga alligatore vive sui fondali fangosi dei fiumi, catturando pesci tramite una specie di appendice della lingua che funge da esca. Anche tra i serpenti molte specie abitano i fiumi, le paludi o il mare cibandosi di alghe o pesci. L'anaconda, nota specie di ofide costrittore, pur essendo adatta alla vita sulla terraferma, vive di preferenza nei fiumi dove caccia le sue prede. Copyright © 2006 Zanichelli editore

Filogenesi dei rettili I primi rettili sono comparsi nel Carbonifero (320 milioni di anni fa) con un aspetto esterno simile alle lucertole. Le ossa rivestivano dorsalmente e lateralmente i muscoli della mascella (anapside). Successivamente si sono differenziate tre linee Copyright © 2006 Zanichelli editore

Filogenesi dei rettili Una linea ha mantenuto la caratteristica anapside che ha portato alle tartarughe, una seconda linea ha visto la comparsa di una singola apertura nell’osso temporale che ha portato ai rettili sinapsidi e poi da questi ai mammiferi; una terza linea ha portato ai rettili diapsidi con due aperture temporali. Dei diapsidi primitivi è sopravissuto solo il tatuara (Sphenodon) che vive in Nuova Zelanda ed ha un terzo occhio nascosto (pineale) sulla sommità del capo, le lucertole ed i serpenti Copyright © 2006 Zanichelli editore

Filogenesi dei rettili Dai primitivi diapsidi si erano separate le linee di animali marini come plesiosauri, molto specializzati e di notevoli dimensioni simili a grandi lucertole con le pinne e quella degli ittiosauri, molto simili ai pesci e agli attuali cetacei, entrambi estinte alla fine del Cretaceo in coincidenza con l’evoluzione dei pesci ossei con cui erano entrati in competizione. Copyright © 2006 Zanichelli editore

Filogenesi dei rettili I diapsidi più evoluti sono definiti arcosauri e comprendono i dinosauri, gli uccelli derivati da questi, gli pterosauri volanti e i coccodrilli. Nel gruppo dei dinosauri si distinguono quelli con un bacino simile a quello primitivo delle lucertole (Saurischia) come Tyrannosaurus e quelli con un bacino più simile a quello degli uccelli (Ornitisca) come Stegosaurus Copyright © 2006 Zanichelli editore

Cheloni o Testudinati Unico ordine vivente del gruppo degli anapsidi. Le tartarughe sono dotate di un guscio protettivo: la parte superiore di questa "corazza" prende il nome di "carapace", mentre la parte inferiore prende il nome di "piastrone". Esistono diverse specie adattate per diversi ambienti, per i fiumi e per i mari ( come la Caretta caretta) per la terra ( come la Testudo hermanni). Le specie acquatiche sono per lo più carnivore, si alimentano di pesce, mentre le terrestri sono più erbivore con una dieta che varia dalla frutta ai cactus Copyright © 2006 Zanichelli editore

Squamati Il più grande ordine esistente attualmente, che include le lucertole e i serpenti. La pelle è ricoperta da scaglie cornee (squame). Inoltre posseggono il quadrato mobile; ciò rende possibile muovere la mascella superiore vicino alla scatola cranica. Questo meccanismo è particolarmente visibile nei serpenti, che sono capaci di spalancare completamente le loro fauci per inghiottire prede molto grandi Copyright © 2006 Zanichelli editore

Arcosauri Gli arcosauri sono rettili diapsidi caratterizzati da denti infissi negli alveoli della mascella e da cuori dotati di quattro camere. La maggior parte delle prime forme del gruppo erano carnivore, con denti seghettati adatti a tagliare la carne. Oggi gli unici gruppi esistenti sono coccodrilli e uccelli, in passato a questa categoria appartenevano gli pterosauri e i dinosauri Copyright © 2006 Zanichelli editore

Crocodilia o Loricati Comparvero nel Cretaceo superiore (circa 90 milioni di anni fa), e da allora continuano a popolare la terra grazie alle loro caratteristiche, fisiche e comportamentali, che sono rimaste pressoché inalterate nel tempo. I coccodrilli possono essere considerati veri e propri fossili viventi Copyright © 2006 Zanichelli editore

Uccelli Copyright © 2006 Zanichelli editore

Uccelli (Aves) Animali bipedi, omeotermi (temperatura costante di circa 41°C) ed ovipari che si trovano in quasi tutti gli ecosistemi, dall'Artide all'Antartide. Le loro dimensioni variano dai 5 cm del piccolo e leggero colibrì di Elena ai 2, 7 m dello struzzo, un uccello africano inadatto al volo. Copyright © 2006 Zanichelli editore

Biodiversità negli uccelli Nella classe Aves sono incluse circa 10000 specie attualmente descritte e raggruppate in circa 2090 generi. Tra i Vertebrati terrestri è la classe con il maggior numero di specie Copyright © 2006 Zanichelli editore

Caratteristiche degli Uccelli -il becco corneo privo di denti - palpebra accessoria per ulteriore protezione dell'occhio (membrana nittitante) - cuore a due atrii e due ventricoli. La frequenza del battito cardiaco è più elevata di quella dei mammiferi - piume sul corpo che fungono da isolante termico verso l'ambiente esterno - penne sopra le piume che permettono un miglior controllo del volo L'abilità al volo non è una proprietà caratterizzante della classe, poiché esistono uccelli inetti al volo (es pinguini) ed altri animali volatori (pipistrelli, molti insetti). Copyright © 2006 Zanichelli editore

Classificazione Superordine PALEOGNATI o RATITI: uccelli che non volano. Presentano un adattamento secondario a particolari ambienti come le savane africane. Tipici rappresentanti: struzzi, emù, kiwi, casuari. Superordine NEOGNATI: tutti gli altri uccelli, buoni volatori. L’ordine dei passeriformi comprende più di 5000 specie. Copyright © 2006 Zanichelli editore

Respirazione Per produrre e mantenere il calore corporeo (omeotermia) occorre spendere molta energia (otto volte di quella di un rettile di pari dimensioni) L’aria attraversa il tessuto polmonare in una sola direzione in modo tale da mantenere la concentrazione di ossigeno sempre elevata. Il flusso d’aria monodirezionale è mantenuto da un canale di aerazione che unisce i polmoni con sacchi aerei che a sua volta si estendono anche all’interno delle ossa attraverso piccole aperture Copyright © 2006 Zanichelli editore

Respirazione Si hanno due cicli di espirazione e due di inspirazione. Nel primo ciclo l’aria viene immessa nei parabronchi dai sacchi aerei posteriori, nel secondo ciclo l’aria dai parabronchi viene sospinta ai sacchi aerei posteriori e da qui poi scaricata all’esterno I sacchi aerei diminuiscono inoltre il peso specifico, facilitando il galleggiamento nell’aria. Copyright © 2006 Zanichelli editore Gli uccelli compiono fino a 200 atti respiratori al minuto. L’uomo 15

Apparato circolatorio Gli uccelli presentano un cuore grande che pulsa a ritmo sostenuto: circa 400 pulsazioni al minuto, che arrivano a 1000 nel colibrì. La circolazione è doppia e completa. La suddivisione del ventricolo è completa. L’arco aortico piega a destra. Per mantenere una temperatura costante di 40°-41°C, gli uccelli ricorrono ad alcuni stratagemmi atti a limitare la dispersione termica. Alcune specie, quando non hanno energie sufficienti entrano in uno stato di inattività “TORPORE”; altre sollevano le piume per aumentare il volume dello strato isolante di aria imprigionato tra la pelle e le penne copritrici. Copyright © 2006 Zanichelli editore

Adattamenti al volo – lo scheletro Scheletro, leggero ma robusto, è adatto a potenziare il volo. Alcune ossa hanno dimensioni ridotte o fuse tra loro (soprattutto nel polso e nella mano). Nella maggior parte degli uccelli le ossa sono cave, cioè prive di midollo, ma sono sostenute da una rete di trabecole. Diverse ossa, compresi gli omeri, contengono cavità colme d’aria (sacche) collegate all’apparato respiratorio (ossa pneumatizzate). I potenti muscoli delle ali sono fissati alla carena, un’ampia sporgenza ossea dello sterno. Copyright © 2006 Zanichelli editore

Adattamenti al volo – penne e piume Uniche degli uccelli. Escrescenze cornee dell’epidermide molto cheratinizzate con vacuoli pieni d’aria. Sostituite almeno una volta all’anno con la muta. PENNE COPRITRICI conferiscono una sagoma aerodinamica. PENNE REMIGANTI: lunghe, rigide, asimmetriche e dal profilo ben definito per fornire la spinta necessaria al volo ed effettuare manovre. PENNE TIMONIERE: regolano la quota e la direzione del volo. PIUME: più corte e sottili delle penne, funzionano da isolante termico. Rivestimento dei pulcini. Strato più interno del piumaggio degli adulti. Copyright © 2006 Zanichelli editore

Adattamenti al volo – struttura della penna La struttura presenta un asse centrale di sostegno (RACHIDE), dal quale si dipartono ramificazioni molto fitte (BARBE) che formano una superficie piana e continua (VESSILLO). Le barbe sono fissate le une alle altre da minuti filamenti (BARBULE). Copyright © 2006 Zanichelli editore

Riproduzione La maggior parte degli uccelli è MONOGAMA. La fecondazione è interna. Pochi uccelli maschi possiedono organi copulatori che servono al trasferimento dello sperma. Nella maggior parte delle specie il trasferimento avviene semplicemente mediante il contatto diretto tra le cloache dei due sessi. L’accoppiamento è preceduto da rituali di corteggiamento Tutti gli uccelli sono OVIPARI, depongono uova amniotiche, di dimensioni e colori differenti. I colori derivano da due pigmenti (emoglobina e bile) aggiunti durante il transito nell’ovidutto. Generalmente proteggono le uova all’interno di un NIDO costruito lontano dalla portata dei predatori. La cova è fondamentale poiché l’embrione non è omeotermo. Copyright © 2006 Zanichelli editore

Riproduzione: i nidiacei PROLE: Precoce o atta: coperta da lanuggine e piume. In grado di nutrirsi da sola poche ore dalla schiusa. Galliformi e trampolieri. Inetta: cieca e priva di piume. Necessita di intense cure da parte degli adulti. Passeracei e rapaci. Copyright © 2006 Zanichelli editore Spesso gli uccelli più longevi, come il colibrì, depongono meno uova: la sopravvivenza della specie è assicurata, in questi casi, dalla durata della vita dell'adulto e non deve essere affidata alla quantità della prole. Durante il periodo d'incubazione, che va da 11 a 80 giorni, gli embrioni si sviluppano nutrendosi del tuorlo e dell'albume accumulato all'interno dell'uovo.

Apparato digerente Adatto a una vita dinamica. Il cibo non viene masticato ma conservato nell’esofago o gozzo o ingluvie. L’uccello può così andare a digerire in un luogo più sicuro. La parte superiore dello stomaco (proventriglio) produce i succhi gastrici, mentre la parte inferiore (ventriglio) macina il cibo utilizzando un composto abrasivo che contiene sabbia e ciottoli. Copyright © 2006 Zanichelli editore L’elevato metabolismo, l’alta temperatura corporea e l’intensa attività rendono necessaria un’alimentazione abbondante, con alimenti ad alto contenuto energetico (semi, frutti, animali).

Tegumento Pelle sottile appena cheratinizzata. Priva di ghiandole eccetto la ghiandola dell’UROPIGIO. Posta sopra la base della coda. Molto sviluppata nelle specie acquatiche. Ghiandola sebacea il cui secreto, ricco di vitamina D, serve a impermeabilizzare il piumaggio. Il secreto viene raccolto con il becco. Zampe e piedi sono ricoperti da squame cornee che non vengono mai perse. Gli uccelli hanno da 2 a 4 dita per piede, di forma e posizione diverse a seconda delle abitudini di vita. Molti uccelli nuotatori hanno le dita palmate, cioè collegate da una membrana cutanea. Copyright © 2006 Zanichelli editore

Becco Il becco è fissato a mascelle entrambe mobili che consentono una maggiore apertura. Costituito da guaine di cheratina leggere ma robuste. Presenta forme e dimensioni diverse a seconda del tipo di habitat e dal metodo di alimentazione. Il dente dell’uovo o diamante è un rilievo del becco che il nascituro utilizza per rompere il guscio. Cade poco dopo la schiusa. Copyright © 2006 Zanichelli editore

Filogenesi degli uccelli • Durante l’età dei rettili, il gruppo più diversificato era quello dei dinosauri, che comprendeva i più grandi animali che siano mai vissuti sulla terraferma. • Molti dinosauri erano forse omeotermi, • Prove fossili suggeriscono che gli uccelli si siano evoluti circa 150 -200 milioni di anni fa da una linea evolutiva di dinosauri bipedi. Artigli sulle ali Denti (come i rettili) Lunga coda Penne con molte vertebre (come i rettili) Copyright © 2006 Zanichelli editore

Filogenesi degli uccelli Copyright © 2006 Zanichelli editore

Filogenesi degli uccelli Progenitori: • piccoli dinosauri arboricoli insettivori • occhi grandi • piedi prensili • muso allungato > becco Archaeopteryx lithographica (150 Ma Giurassico): Il più antico fossile, dalle dimensioni di un corvo, con caratteri misti tra rettile e uccello: ali, piume, denti, coda. Volo planato. Copyright © 2006 Zanichelli editore Caratteri ereditati: - uovo amniotico - squame sulle zampe - membrana nittitante