Zoologia 10 - Deuterostomi, Subphylum Vertebrata (Pesci, Rettili, Anfibi, Uccelli e Mammiferi)

TETRAPODI

Il passaggio dall'acqua alla terraferma è stato uno dei più difficili a cui la vita è andata incontro. La vita si è originata in acqua, gli animali sono composti in larga maggioranza di acqua, tutte le attività cellulari avvengono in questo elemento. Le piante vascolari (500 M.a.), i gasteropodi polmonati e gli artropodi tracheati (440 M.a.) invasero la terraferma molto prima dei vertebrati. Quest'ultimi emersero dalle acque intorno ai 400 milioni di anni fa. Il passaggio alla terraferma deve affrontare cambiamenti legati a: - Differente contenuto di O2 tra ambiente acquatico e ambiente terrestre - Differente densità tra acqua e aria - Differente capacità termica tra acqua e aria - 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 (Polmoni) gli animali terrestri riescono ad approvvigionarsi di O 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 bisogno di uno scheletro e di zampe robuste.

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 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).

Polmoni primitivi

Nel Devoniano (400 M.a. or sono) gli ambienti d'acqua dolce erano spesso 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 (Sarcopterigi). I polmoni primitivi erano delle sacche derivate da un'estroflessione del faringe che progressivamente aumentarono la loro vascolarizzazione.

Dalla vescica natatoria ai polmoni. La vescica natatoria ha origine primitivamente 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 in altri si sono trasformati nella vescica attuale.

Dalle pinne alle zampe. Contestualmente anche le pinne andarono contro ad una 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.

Classe AMPHIBIA. 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. Tiktaalik roseae è l'unica specie conosciuta del genere Tiktaalik, monotipico estinto vissuto nel tardo Devoniano (375 milioni di anni fa). Le sue molte caratteristiche simili a quelle dei tetrapodi (Animali a 4 zampe) rappresentano un esempio di come in alcune antiche linee di pesci sarcopterigi (con pinne lobate) si siano sviluppati adattamenti agli habitat di acque basse povere di ossigeno, adattamenti che hanno portato poi all'evoluzione in anfibi. 3 scheletri fossilizzati ritrovati nel 2004, Nord del Canada. Si ritiene attualmente che il tiktaalik rappresenti una forma transizionale tra i pesci come Panderichthys, vissuto circa 385 milioni di anni fa, ed i primi tetrapodi come Acanthostega e Ichthyostega, vissuti circa 365 milioni di anni fa. Gli anfibi moderni.sono dipendenti dall'umidità per sopravvivere. La loro pelle permeabile permette loro di assorbire l'acqua direttamente dall'ambiente circostante. Alcune specie di anfibi hanno sviluppato adattamenti per conservare l'acqua, come la capacità di immagazzinare l'acqua nelle vesciche urinarie o di produrre urina altamente concentrata. Riproduzione Gli anfibi hanno una riproduzione sessuata e la maggior parte delle specie ha un ciclo di vita che comprende una fase acquatica e una fase terrestre. Durante la stagione riproduttiva, i maschi emettono richiami per attirare le femmine. La fecondazione avviene esternamente, con le uova che vengono deposte nell'acqua. Le uova si sviluppano in larve acquatiche, che subiscono una metamorfosi per trasformarsi in adulti terrestri. Habitat Gli anfibi si trovano in tutto il mondo, ad eccezione delle regioni polari e delle zone desertiche più aride. Occupano una vasta gamma di habitat, compresi laghi, fiumi, paludi, foreste pluviali, prati e persino deserti. Alcune specie sono adattate a vivere in ambienti estremi, come le rane che vivono nel deserto o le salamandre che vivono nelle grotte. Importanza ecologica Gli anfibi svolgono un ruolo importante negli ecosistemi in cui vivono. Sono predatori di insetti e altri piccoli invertebrati, contribuendo al controllo delle popolazioni di questi organismi. Inoltre, sono una fonte di cibo per molti altri animali, come uccelli, rettili e mammiferi. Gli anfibi stessi sono indicatori di salute degli ecosistemi, poiché sono sensibili agli inquinanti e alle alterazioni ambientali. In conclusione, gli anfibi sono una classe di animali affascinante e diversificata, con una storia evolutiva che risale a milioni di anni. Sono adattati a vivere sia in acqua che sulla terra, e svolgono un ruolo importante negli ecosistemi in cui si trovano. La loro sopravvivenza è minacciata da diverse cause, tra cui la distruzione dell'habitat, l'inquinamento e il cambiamento climatico. La conservazione degli anfibi è quindi di fondamentale importanza per preservare la biodiversità del nostro pianeta.anche se non necessitano di corpi d'acqua dovedeporre le uova, sono comunque legati a condizione di elevata umidità. Caratteristiche: - Scheletro osseo - 4 Arti (Condizione primitiva e generalmente conservata. Gli Apoda hanno 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 ghiandole, alcune possono secernere sostanza tossiche - Sessi separati, fecondazione prevalentemente interna in Urodela e Apoda (ambiente subaereo) e esterna in Anura (ambiente acquatico) - Metamorfosi generalmente presente Ordine Apoda o Gymnophiona: Circa 200 specie dette Cecilie. Abitano tipicamente il suolo delle foreste umide sudamericane, africane e del sud-est asiatico. Corpo allungato serpentiforme e non hanno arti: Perdita secondaria dovuta alle abitudini fossorie. Per lo stesso motivo hanno occhi piccoli.

alcune specie sono totalmente cieche. Si cibano di piccoli invertebrati del suolo. La maggior parte delle specie depone uova nel suolo umido e, in alcune specie, la madre le protegge tra le proprie spire. Alcune altre specie sono invece vivipare.

Ordine Urodela o Caudata Tritoni – Euprotti – Salamandre – Geotritoni – Protei Anfibi il cui corpo può essere suddiviso in capo, corpo e coda. Salamandra del Giappone può raggiungere 1,5 m. Ne sono note oltre 500 specie. Vi sono specie ovipare, mentre altre sono ovovivipare. La dieta è carnivora sia allo stadio di adulto sia a quello larvale.

Ordine Anura Rospi – Rane – Raganelle 5500 specie - Capo e corpo formano un tutt’uno - Coda assente - Zampe molto sviluppate Specializzazione nella locomozione per balzi Le uova sono tipicamente rilasciate in acqua dalla femmina e immediatamente fecondate dal maschio. Dopo una decina di giorni circa (Tempo

variabile a seconda della specie) schiudono igirini.

Girini Larve dal corpo tondeggiante- Dotate di branchie- Senza zampe- Coda usata per il nuoto

Le branchie dapprima esterne, divengono interne per il lororicoprimento con un opercolo cutaneo. Il ricoprimento sul latosinistro rimane incompleto per la presenza di uno spiracolo checonsente all'acqua entrata dalla bocca di defluire.

La metamorfosi porterà alla formazione degli arti, allaregressione della coda e delle branchie e allo sviluppo deipolmoni.

Maggior parte Sviluppo indiretto (Metamorfosi)Molte rane tropicali Sviluppo direttoMolte specie abbandonano le uova in acquaAlcune effettuano cure parentali.

Strategie riproduttive

A) Femmina della rana marsupialeFlectonotus pygmaeussudamericanache porta le larve in via di sviluppo suuna tasca dorsale.rana del Surinam

B) Femmina di trasportale uova incastonate in speciali tascheincubatrici presenti sul dorso. Lepiccole rane escono da queste tasche ese ne allontanano quando

C) Maschio del dendrobatide velenoso Phyllobates bicolor trasporta i suoi girini attaccati sul dorso.

Rhinoderma darwiniiD) I girini di sisviluppano in giovani metamorfosatiall'interno della tasca vocale del maschio. A sviluppo completato, il ranocchio sguscia nella bocca del genitore, che questo apre per consentirgli di uscire.

Classe REPTILIA

Primi vertebrati realmente terrestri. Il loro affrancamento dall'ambiente acquatico avvenne in seguito all'evoluzione di peculiari adattamenti avvenuti circa 330 Milioni di anni fa:

1. 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 contro i danni fisici. Muta per la crescita e anelli di crescita
2. L'uovo amniotico, dotato di guscio, contiene cibo e membrane protettive che consentono lo sviluppo dell'embrione in ambiente aereo
3. Organi copulatori per la fecondazione interna, fondamentale in

ambiente subaereo 4. Polmoni particolarmente sviluppati (Rispetto agli anfibi) che possono venire allargati con ipotenti muscoli della cavità toracica (e non mediante i muscoli della bocca come negli anfibi) 5. Strategie efficienti per risparmiare l'acqua (Ghiandole del sale, escrezione di acido urico, reni) Funzionalità renale Escrezione dei nitrati per il risparmio dell'acqua. La maggior parte degli anfibi elimina i rifiuti metabolici sotto forma di ammoniaca o urea. L'ammoniaca è tossica a basse concentrazioni per cui dev'essere rimossa attraverso soluzioni diluite. Data la quantità d'acqua necessaria per l'eliminazione dell'ammoniaca, questa forma di escrezione non è adatta ai vertebrati, che vivono in habitat terrestri più aridi degli anfibi. I mammiferi eliminano i nitrati sotto forma di urea, che viene concentrata nei loro reni, riducendo la perdita d'acqua attraverso le escrezioni. Gli uccelli e i

rettili “non uccelli” eliminano i nitrati sotto forma di acido urico. A causa della sua relativa non tossicità, l’acido urico può essere concentrato e l’escrezione richiede pochissima acqua.

Gli uccelli e i rettili “non uccelli” hanno imitate capacità di concentrare l’urina nei reni, cosicché la loro vescica urinaria riceve urina diluita. L’acqua viene riassorbita dalla vescica e l’