Tetrapodi Flashcards
Come e quando avvenne il passaggio degli animali dall’acqua alla terraferma? Quali erano le differenze da affrontare nel passaggio da acqua ad aria?
Passaggio dall’acqua alla terraferma –> difficile e complesso, molte sfide nell’affrontare il nuovo ambiente esterno
• la vita si è originata in acqua, gli animali sono composti in larga maggioranza di acqua, tutte le attività cellulari avvengono in questo elemento
Invasero la terraferma prima dei vertebrati:
• piante vascolari (500 M.a.)
• gasteropodi polmonati
• artropodi tracheati (440 M.a.)
Vertebrati: emersero delle acque attorno ai 400 milioni di anni fa
Nell’aria c’è più ossigeno –> ma come ottenerlo?
Cambiamenti legati a:
1. differente contenuto di ossigeno tra ambiente acquatico e ambiente terrestre (aria + ossigeno)
2. differente densità tra acqua e aria (acqua + densa)
3. Differente capacità termica (acqua trattiene più calore)
4. diversità dell’habitat
• L’O2 è almeno 20 volte più abbondante in aria che in acqua (gli animali terrestri sono avvantaggiati da questo punto di vista) e in aria si diffonde molto più rapidamente. Di conseguenza, una volta sviluppati gli opportuni adattamenti (i polmoni) gli animali terrestri riescono ad approvvigionarsi di O2 più facilmente. • L’aria ha però una densità circa 1000 volte inferiore a quella dell’acqua, fornendo quindi meno sostegno per il corpo dell’animale. Hanno quindi bisogno di uno scheletro e di zampe robusti. • Le escursioni termiche sono più marcate e quindi gli animali terrestri devono avere un più efficace sistema di regolazione della temperatura, di tipo fisiologico o comportamentale. • Nonostante i due succitati svantaggi, l’ambiente terrestre offre una maggiore diversificazione ambientale rispetto a quello marino (che concentra invece la sua maggiore diversificazione in prossimità delle aree costiere o di scogliera).
Quali furono le prime modifiche anatomiche che attuarono i primi organismi ad uscire dall’acqua?
Nel devoniano (400 M.a.) –> ambienti di acqua dolce piuttosto effimeri
Molti periodi siccitosi rendevano l’acqua sporca e scarsamente ossigenata
Solo i pesci in grado di respirare ossigeno atmosferico potevano avere una possibilità di sopravvivere, ossia quelli dotati di una struttura funzionante da polmone potevano superare questi periodi critici; (= alcune specie di sarcopterigi)
I polmoni primitivi erano delle sacche derivate da un’estroflessione del faringe che progressivamente aumentarono la loro vascolarizzazione
Vescica natatoria –> origine da delle ernie od estroflessioni del tubo esofageo, che in alcuni rami evolutivi hanno dato origine ai polmoni primordiali (pesci polmonati e successivamente anfibi) mentre altri si sono trasformati nella vescica attuale
Pinne –> modificazione in arti; modificazione atta a consentire lo spostamento di questi pesci da una pozza all’altra. I sarcopterigi mostrano una configurazione ossea delle zampe assimilabile a quella dei tetrapodi.
All’instabile periodo Devoniano seguì il Carbonifero (360 M.a.), con clima caldo e umido, nel quale erano frequenti gli ambienti paludosi.
Gli incipienti tetrapodi “radiarono” rapidamente in questo ambiente, dando origine alla classe di vertebrati nota con il nome di Amphibia.
Sub-phylum Vertebrata, classe Amphibia: caratteristiche principali?
• Emancipazione dall’ambiente acquatico è solo parziale; molte specie rimangono più o meno dipendenti dall’acqua per almeno una parte del proprio ciclo biologico.
Ciò implica adattamenti a due ambienti profondamente diversi (metamorfosi)
• 3 ordini:
1. gymnophiona (Apoda, senza zampe –> carattere secondario; non ci sono in Europa)
2. caudata (Urodela)
3. anura (Salientia)
–> complessivamente 6515 specie
• Anche gli anfibi più spiccatamente terrestri comunque, anche se non necessitano di corpi d’acqua dove deporre le uova, sono comunque legati a condizione di elevata umidità.
Caratteristiche degli anfibi:
• scheletro osseo
• 4 arti (condizione primitiva e generalmente conservata, sebbene gli Apoda abbiano perso gli arti)
• respirazione mediante polmoni, sebbene alcune specie possano esserne sprovviste e respirare per via cutanea o orale (comunque importante nella maggioranza delle specie);
• circolazione doppia
• ectotermi
• pelle liscia e umida dotata di molte ghinadole, alcune delle quali possono secernere sostanza tossica
• sessi separati, fecondazione prevalentemente interna in Urodela e Apoda (ambiente subaereo), esterna in Anura (ambiente acquatico)
metamorfosi generalmente presente.
Classe Amphibia, ordine Apoda: caratteristiche principali?
Apodi o gymnophiona:
• circa 200 specie, dette cecilie
• abitano il suolo delle foreste umide sudamericane, africane e del sud-est asiatico.
• corpo allungato serpentiforme, no arti (–> perdita secondaria dovuta alle abitudini fossorie delle cecilie); per lo stesso motivo, occhi piccoli, alcune specie cieche.
• si cibano di piccolo invertebrati del suolo
• ++ depongono uova non in acqua ma nel suolo umido e in alcune specie la madre protegge le proprie spire.
Alcune specie invece vivipare
Classe Amphibia, ordine Urodela: caratteristiche principali?
Urodela o caudata:
• anfibi in cui il corpo può essere distintamente suddiviso in capo, corpo e coda;
• tritoni, salamandre, euprotti, geotritoni, protei
• lunghi meno di 15cm (salamandra del giappone: 1,5m)
• note oltre 500 specie
• specie ovipare e ovovipare
• predatori: si cibano di insetti (che avevano colonizzato prima di loro l’ambiente terrestre) –> dieta carnivora sia allo stato adulto che larvale.
Classe Amphibia, ordine Anura: caratteristiche principali?
Anura:
• rospi, rane, raganelle
• oltre 5000 specie
• capo e corpo formano un tutt’uno, coda assente
• zampe molto sviluppate, in ragione della loro specializzazione nella locomozione per balzi
• uova tipicamente rilasciate in acqua dalla femmina e fecondate dal maschio • si schiudono circa 10 giorni dopo --> girini ○ I girini sono larve dal corpo tondeggiante, dotate di branchie, senza zampe, ma con una coda usata per il nuoto. ○ Le branchie dapprima esterne, divengono interne per il loro ricoprimento con un opercolo cutaneo; il ricoprimento sul lato sinistro rimane incompleto per la presenza di uno spiracolo che consente all’acqua entrata dalla bocca di defluire. ○ La metamorfosi porterà alla formazione degli arti, alla regressione della coda e delle branchie e allo sviluppo dei polmoni. • sebbene la maggior parte degli anuri abbia uno sviluppo indiretto (metamorfosi), molte rane tropicali hanno uno sviluppo diretto. • Molte specie abbandonano le uova in acqua, mentre alcune effettuano cure parentali.
Sub-phylum Vertebrata, classe Reptilia: l’evoluzione di quali adattamenti li portò a separarsi dall’ambiente acquatico?
• primi vertebrati realmente terrestri; il loro affrancamento dall’ambiente acquatico avvenne in seguito all’evoluzione di peculiari adattamenti avvenuti circa 330 M.a. fa:
a. i rettili possiedono un pelle spessa e ricoperta di squame (strutture formate in gran parte di cheratina e quindi di derivazione epidermica) che offre protezione contro il disseccamento e anche i danni fisici;
b. l’uovo amniotico, dotato di guscio, contiene cibo e membrane protettive che consentono lo sviluppo dell’embrione in ambiente aereo;
§ uova dovevano essere deposte fuori dall’ambiente acquatico per allontanarsene completamente –> sviluppano l’uovo amniotico (carta vincente per allontanarli definitivamente dall’ambiente acquatico)
§ è come un ambiente acquatico ma protetto da un guscio
c. organi copulatori per la fecondazione interna, fondamentale in ambiente subaereo;
d. polmoni particolarmente sviluppati (rispetto agli anfibi) che possono venire allargati con i potenti muscoli della cavità toracica (e non mediante i muscoli della bocca come negli anfibi);
e. strategie efficienti per risparmiare l’acqua (ghiandole del sale, escrezione di acido urico);
Sub-pylum Vertebrata, classe Reptilia: quali sono le caratteristiche principali? In quali sottoclassi si suddivide?
Oltre agli adattamenti peculiari, necessari all’affrancamento dall’acqua, i rettili possiedono altre caratteristiche tipiche:
1. sistema circolatorio doppio più efficiente
2. mascelle robuste per afferrare efficacemente la preda
3. sistema nervoso considerevolmente complesso rispetto agli anfibi
4. arti più robusti
Classe Reptilia (taxa attuali):
Sottoclassi:
1. Anapsida (cranio anapside = senza finestre temporali)
○ ordine Testudines
§ tartarughe, circa 300 specie
2. Diapsida (cranio diapside = con due finestre temporali):
○ ordine Squamata
§ squame cornee epidermiche o piastre, soggetta a mute
§ serpenti, sauri (lucertole), anfisbene; circa 8000 specie
○ ordine Sphenodonta
§ cranio diapside primitivo; occhi parietale impari.
§ Tuatara (2 specie, NZ)
○ Ordine Crocodilia
§ cranio allungato e massiccio, cuore con 4 camere
§ Loricati (23 specie)
3. Sinapsida (non ha rappresentanti di rettili oggi; sono noti solo tramite i fossili)
–> da loro derivano i mammiferi
Sub-phylum Vertebrata, classe Aves: come si sono evoluti?
• Da rettili diapsidi, vicini ai Crocodilia, si evolse la linea degli uccelli (Giurassico, 210 M.a.)
• L’origine degli ucelli deriva da rettili originariamente dotati di penne che servivano per la termoregolazione o la comunicazione visiva
• Si tratta di vertebrati che hanno saputo conquistare una estrema varietà di ambienti, con quasi 10.000 specie che, tuttavia, mostrano una grande uniformità di struttura, vincolata dal meccanismo di volo.
• Oltre che per questo, gli uccelli sono riconoscibili per la presenza delle penne e le zampe anteriori modificate in ali (anche se non tutti le utilizzano per volare).
○ rettili secondo la sistematica --> alcune squame del corpo si sono trasformate in strutture molto più leggere e colorate --> penne ○ Uccelli sono endotermi --> hanno bisogno di una struttura esterna che gli permetta di trattenere calore --> struttura piumosa
Sub-phylum Vertebrata, classe Aves: quali sono le caratteristiche peculiari del gruppo?
Caratteristiche peculiari del gruppo:
1. arti anteriori modificati per il volo (ali); arti posteriori adattati a funzioni (aggrapparsi, arrampicarsi, presa, camminare e nuotare)
2. copertura epidermica di penne e di squame sulle zampe; ghiandola del grasso (uropigio) alla base della coda
3. scheletro osseo con ossa cave (cavità aerifere); mascella coperta da una teca cornea a formare il becco; sterno carenato per l’inserzione dei potenti muscoli del volo
4. endotermi
5. respirazione mediante polmoni (solo leggermente espansibili) e sacchi aerei fra gli organi viscerali e lo scheletro
6. siringe (organo della fonazione) tra trachea e bronchi
7. cuore con 4 camere; sistema circolatorio doppio
8. escrezione mediante acido urico
9. sistema nervoso particolarmente complesso, con organi di senso molto sviluppati; la vista è molto acuta
10. Fecondazione interna; uovo amniotico con guscio calcareo
11. Incubazione esterna; schiudono giovani precoci (nidifughi, escono immediatamente dal nido) oppure inetti (nidicoli)
Classe Aves (viventi)
• Superordine Paleognathae
○ Ordine
§ Struthioformes (1)
§ Rheiformes Nandù (2)
§ Casuariiformes (4)
§ Apterygiformes Kiwi (6)
§ Tinamiformes (47)
• Superordine Neognathae
○ Tutti gli altri 23 ordini
Sub-phylum Vertebrata, classe Mammalia: come si sono evoluti?
• Mammiferi derivano dal gruppo dei rettili Sinapsidi –> hanno un cranio con una sola finestra temporale (gruppo oggi estinto)
• I primi mammiferi erano di taglia molto piccola, quella di un attuale toporagno
• Il pelo diviene essenziale per assicurare l’isolamento termico. A questo derivato dermico di associa l’evoluzione delle ghiandole sebacee necessarie a lubrificare il vello, e di ghiandole sudoripare, ausiliarie nella regolazione della temperatura corporea
• Oggi tra i vertebrati sono il gruppo più diversificato dal punto di vista strutturale e la loro grande radiazione adattativa è corrisposta all’estinzione di molti gruppi di rettili avvenuta alla fine del Cretaceo (66 M.a.)
Sub-phylum Vertebrata, classe Mammalia: caratteristiche principali?
Caratteristiche:
1. corpo coperto per la maggior parte da pelo; borra rappresenta un denso e soffice sottopelo con funzione isolatne, ha lo scopo delle piume = mantenere il calore; giarra è un pelo ruvido = protezione contro il logorio e determina la colorazione
2. tegumento con ghiandole sudoripare, sebacee e odorifere
3. ghiandole mammarie che producono il latte necessario allo svezzamento dei cuccioli
4. cuore con 4 camere e sistema circolatorio doppio
5. sistema nervoso particolarmente sviluppato
6. Endotermi
7. dentatura importante, con denti, decidue e dentatura definitiva
8. fecondazione interna
9. embrioni che si sviluppano nell’utero materno con ancoraggio placentale (eccetto marsupiali e monotremi); presenza di membrane fetali (amnios, coroin e allantoide).
Classe dei mammalia comprende:
• 1 ordine di Monotremi (S-C Prototheria)
• 7 ordini marsupiali (S-C Theria, I-C Metatheria)
• 18 ordini Placentati (S-C Theria, I-C Eutheria)
Sottoclasse Prototheria, ordine Monotremata: caratteristiche?
Ordine Monotremata
• Si tratta di mammiferi ovipari (sistema di riproduzione simile a quello di rettili e uccelli): depongono uova e queste possono essere incubate in un nido, come nel caso dell’ornitorinco, oppure in una speciale borsa cutanea, come nel caso degli echidna.
• Il canale intestinale e le vie urogenitali sboccano in una cloaca con un’unica apertura verso l’esterno; da qui il nome monotremi (dal greco monos, unica, e thremos, apertura).
Ornithorhynchus anatinus, 1 sola specie
• Negli adulti i denti sono assenti: il muso termina con una sorta di becco. • Nella faccia interna delle zampe posteriori i maschi possiedono uno sperone corneo canalicolato, che nell’ornitorinco è connesso ad una ghiandola femorale da cui viene secreto un liquido tossico.
Sottoclasse Theria, infraclasse Metatheria (Marsupialia): caratteristiche?
Infraclasse Metatheria (Marsupialia)
• Nella femmina è quasi sempre presente una tasca addominale, detta marsupio, nella quale sono protetti i piccoli, che nascono precocemente, a causa della scarsa funzionalità della placenta vitellina, e quindi hanno bisogno di altro tempo per completare lo sviluppo.
Superordine Ameridelphia
69 specie
• possiamo trovare gli opossum nella zona compresa tra il sud degli Stati Uniti ed il nord dell’Argentina
Superordine Australidelphia
212 specie
• esso include tutti i marsupiali dell’Australasia ed una sola specie viventi, Dromiciops gliroides, dell’America meridionale
Sottoclasse Theria, infraclasse Eutheria: caratteristiche?
Infraclasse Eutheria (Placentata)
• Gli Euteri si distinguono dagli altri mammiferi per il fatto che il feto è nutrito durante la gestazione per mezzo di una placenta perfezionata e il piccolo si sviluppa completamente all’interno del corpo della madre.
• La placenta è un organo temporaneo, presente nell’utero tra la madre e il feto, la cui funzione della placenta è quella di ossigenare, nutrire, difendere e disintossicare l’organismo durante lo sviluppo prenatale.
• Assieme ad allantoide, corion, amnios, sacco vitellino e cordone ombelicale fa parte dei cosiddetti “annessi embrionali” dei mammiferi euteri.
• Sono distribuiti in tutto il globo ad eccezione dell’Australasia, dove solo i Chirotteri e alcuni roditori sono presenti come specie autoctone; le altre specie di placentati sono introdotte dall’uomo.
1. Ordine Rodentia - ratti, topi, scoiattoli, istrici, castori, ghiri, capibara, ecc. 2. Ordine Lagomorpha - lepri, conigli, pica 3. Ordine Scandentia - tupaie, ptilocerco 4. Ordine Dermoptera – colughi 5. Ordine Primates - scimmie, lemuri, uomo 6. Ordine Erinaceomorpha - ricci e gimnuri 7. Ordine Soricomorpha - talpe, toporagni, solenodonti 8. Ordine Artiodactyla - cervi, giraffe, maiali, antilopi, capre, ecc. 9. Ordine Cetacea - balene, delfini 10. Ordine Carnivora - canidi, felini, orsi, donnole, ecc. 11. Ordine Chiroptera - pipistrelli 12. Ordine Perissodactyla - cavalli, rinoceronti, tapiri 13. Ordine Pholidota - pangolini 14. Ordine Cingulata - armadilli 15. Ordine Pilosa - formichieri, bradipi 16. Ordine Afrosoricida - tenrec e talpe dorate 17. Ordine Hyracoidea - procavie 18. Ordine Tubulidentata - oritteropi 19. Ordine Macroscelididae - toporagni elefante 20. Ordine Proboscidea - elefanti 21. Ordine Sirenia - lamantini e dugonghi
