OMEOTERMIA Caratteristica propria degli Uccelli e dei Mammiferi

Transcript

1 Mammiferi e Primati Homo sapiens Homo Ominidi Primati Mammiferi Vertebrati Cordati Regno animale Specie Genere Famiglia Ordine Classe Subphylum Phylum Regno

2 NOVITA' EVOLUTIVE DEI MAMMIFERI: OMEOSTASI Capacità di mantenimento - di una attività costante e vivace - delle condizioni fisiologiche interne di completa vitalità in modo stabile, generalmente indipendente dalle condizioni dell'ambiente esterno, attraverso: I OMEOTERMIA II MASTICAZIONE E ALIMENTAZIONE III STRATEGIA E ECONOMIA RIPRODUTTIVA IV NUOVI METODI DI DETERMINAZIONE DEL COMPORTAMENTO. OMEOTERMIA Caratteristica propria degli Uccelli e dei Mammiferi la temperatura interna dell'organismo deve mantenersi compatibile con le reazioni chimiche che sono alla base dei processi vitali; inoltre la temperatura deve permettere il mantenimento dello stato funzionale di proteine strutturali e degli enzimi. La capacità di mantenere una temperatura corporea costante e conveniente risale probabilmente a circa 150 milioni di anni fa essa permette una elevata attività anche nei periodi (notte, inverno) e nei luoghi ove rettili ed anfibi diventano pigri. Ha offerto un vantaggio tattico notevole sui grandi rettili dominanti al momento della comparsa dei mammiferi; gli organismi omeotermi hanno minori limitazioni geografiche, possono allontanarsi dalle zone tropicali e occupare anche le zone temperate.

3 OMEOTERMIA Cambiamenti della temperatura in differenti animali in funzione delle variazioni nella temperatura esterna. La temperatura delle lucertole varia come quella dell ambiente esterno; I tre mammiferi primitivi hanno realizzato un discreto controllo della temperatura corporea; Il gatto ha acquisito la capacità di mantenere costante la propria temperatura indipendentemente dal valore della temperatura esterna (da Martin, 1902). La cultura nell uomo aumenta esponenzialmente la funzionalità omeotermica: - pelli e vestiti - capanne e abitazioni - addomesticamento del fuoco

4 ALIMENTAZIONE cibo = combustibile per lavoro muscolare produzione calore da distribuire mediante vasi sanguigni sia superficiali che profondi (esigenze dell omeotermia) produzione energia muscolare funzione strutturale Modalità: rifornimento continuo del cibo perché continua è l'attività digestione rapida e rapida utilizzazione del cibo ETERODONTIA mascella/mandibola rinforzata con vari tipi di denti, deputati a funzioni diverse (masticare, tritare, tagliare) variazioni nella struttura della muscolatura masticatoria variazioni nella tipologia della alimentazione + maggiore qualità/quantità di cibo disponibile, capacità di sfruttare risorse di cibo non utilizzabili dai rettili loro predecessori (tra l'altro ad es. liberazione cibo da esoscheletri o noci non attaccabili direttamente dai succhi gastrici) + più raffinato e completo sistema di digestione, che comincia già durante la masticazione. Maggiori possibilità di azione dei succhi gastrici sul cibo triturato, anziché intero. Migliore attività legata all'aumentato calore che favorisce l'evento delle reazioni chimiche ==> differenziazione nelle cavità boccali e rinarie ==> abbandono sostituzione continua dei denti: comparsa di due sole dentizioni: una da latte - decidua - e una definitiva Varianti secondarie: variazioni sulla dieta attività senza sosta crescita senza sosta dei denti : comparsa in alcuni mammiferi anche di specializzazioni estreme (ad es. zanne) che però sono state evitate, in quanto pure limitanti, dai mammiferi più evoluti. Sono presenti nei mammiferi degli adattamenti di ritorno all'omodontia: ad esempio le balene.

5 ECONOMIA RIPRODUTTIVA Meccanismi riproduttivi: caratteristiche delle specie più che dell'individuo richiede, il mantenimento della specie, una attività riproduttiva regolare ed efficiente. Il comportamento riproduttivo tende ad essere innato e stereotipato e generalmente meno versatile di altri comportamenti (ad es. quello nutritivo), perché ad esso sia associata una maggiore garanzia di successo per la specie. Strategia r si basa sulla quantità: massima produzione di uova nessuna cura parentale Strategia k si basa sulla qualità: ridotta produzione di uova massima intensità e durata delle cure parentali

6 r k Pesci Produzione di grandi quantità di uova Fecondazione esterna in ambiente acquatico, anche se interazione diretta Sviluppo esterno delle uova (più o meno protette dall uno o dall altro genitore) Anfibi - necessità di ambiente acquatico per la deposizione delle uova - fecondazione esterna, con interazione diretta e contemporaneità - grandi quantità di prole Rettili * fecondazione interna per copulazione ==> scomparsa dipendenza dall'acqua (dolce o salata) per la fecondazione delle uova * evoluzione uovo munito di AMNIOS: uovo adatto ad ambienti secchi, ben protetto dalla disidratazione mediante guscio, e con un proprio piccolo ambiente acquatico all'interno regolazione e mantenimento della popolazione mediante produzione massiccia di uova. I giovani dal momento della schiusa devono provvedere a se stessi.

7 Mammiferi Due direzioni per migliorare la economia riproduttiva (riduzione cioè della perdita di uova e di giova in individui), oltre alla fecondazione interna: A) VIVIPARITA': trattenere e nutrire l'uovo fecondato entro il corpo materno fino ad uno stadio di crescita avanzato B) CURE PARENTALI: allungamento del periodo di protezione diretta della prole a) Placenta: uovo completamente protetto durante il suo sviluppo, in modo che, fecondato, goda di una probabilità di sopravvivenza molto superiore a quella degli embrioni delle specie più primitive Ciclo estrale: è caratteristico dei mammiferi che la femmina sia recettiva ed il maschio stimolato sessualmente solo durante il periodo di estro, e non durante altri periodi del ciclo ovulatorio. (b) Rapporti post-natale: Solo presso i mammiferi il comportamento della prole è "parassita". Nutrimento mediante Mammelle (passaggio anche di anticorpi): anche 4/5 anni di allattamento presso gli Esquimesi dell Alasca. Velocità di crescita estremamente lenta Lungo periodo di trasmissione del comportamento appreso tramite imitazione. Toglie la necessità di apprendere il comportamento complessivo tramite esperienza diretta (più pericolosa) e offre la possibilità di acquisire, per apprendimento imitativo, anche comportamenti "acquisiti (duttilità e rapidità del sistema) FATTORI DETERMINANTI IL COMPORTAMENTO Le CURE PARENTALI offrono la possibilità di costruire per imitazione modelli di comportamento abbastanza complessi, senza la necessità di ripetere ad ogni generazione l'apprendimento per prove ed errori Stimoli fondamentali del vivente: fame (autoconservazione) sesso (conservazione della specie) \/ INCENTIVO ALLA ESPLORAZIONE: spinta ad investigare ed esplorare l'ambiente senza l'immediato scopo della soddisfazione di uno dei bisogni biologici fondamentali spinta a scoprire come l'ambiente possa essere cambiato e quali conseguenze derivano dai cambiamenti. reso possibile, specie nei giovani individui, dalla prolungata protezione dei genitori (è invece impossibile là ove mancano le cure parentali dona la possibilità di arricchirsi con numerosissime informazioni ed esperienze, che si rivelano poi fondamentali nel formulare risposte adattative

8 Variazioni anatomiche connesse: acquisizione di meccanismi che consentono la memorizzazione delle esperienze condotte e la utilizzazione delle informazioni così immagazzinate a scopi previsionali * capacità di immagazzinare memoria e esperienza * capacità di elaborare risposte e di compiere previsioni * capacità di coordinamento delle attività motorie, di registrazione delle informazione provenienti dall'esterno sviluppo del CERVELLO, sviluppo degli EMISFERI CEREBRALI, specie Corteccia, che sufficientemente liberi da programmi di attività corporea e del suo mantenimento (compiti svolti questi da altre parti, quali tronco cerebrale, cervelletto (= riflessi innati relativi all'equilibrio e al controllo muscolare, sonno, sete), ipotalamo (= temperatura corporea, ciclo ovarico, controllo metabolismo zuccheri, ritmo cardiaco,pressione sanguigna), spesso anche in modo involontario o automatico) possono accumulare e memorizzare esperienze e svolgere azioni previsionali. Sezioni (non in scala) lungo l asse longitudinale mediano (detto sagittale) del cervello di un pesce, di un rettile, di un coniglio, e di un uomo. È evidente la differente grandezza degli emisferi cerebrali in relazione alle parti più antiche del cervello

9 I PRIMATI Il nome: coniato da Linneo (1758) che distinse : PRIMATI SECONDATI TERZIATI uomo e scimmie mammiferi non primati non mammiferi Già Alberto Magno aveva considerato l uomo tra le scimmie, distinguendoli da tutti gli altri animali. La prima dissezione di una scimmia, di un scimpanzé (detto satiro indiano) avvenne del Nel 1698 Tyson e Cowper presentano la dissezione di scimpanzé alla Royal Society di Londra ; da denominazione orang - outang deriva da parole malesi che significano uomo selvatico; la denominazione corrispondente usata all epoca è Homo silvestris. La più petulante delle scimmie differisce tanto poco dal più saggio degli esseri umani che non è stato ancora possibile porre i confini che li separano. (Carlo Linneo : Systema Naturae)

10 PRIMATI viventi PROSCIMMIE LEMURIFORMES TUPAIOIDEA formazione recente delle forme LEMUROIDEA attuali; le forme fossili risalgono LOROSIFORMES LORISOIDEA TARSIFORMES TARSIOIDEA (tarsius) ANTHROPOIDEA PLATIRRINE o Ceboidea, scimmie del Nuovo Mondo CATARRINE o Cercopithecoidea Scimmie del Vecchio Mondo CERCOPITECIDAE es.:macaca,mandrillo, Bertuccia COLOBIDAE HYLOBATIDAE Gibbone HOMINOIDEA PONGIDAE Orango PANINAE Gorilla Scimpanzè HOMININAE HOMO Primati: sistematica PRIMATI Proscimmie Scimmie Lemuriformi Tarsiformi Platirrine (Nuovo Mondo) Catarrine (Vecchio Mondo) Lemuri Loris Tarsi Ceboidi (Scimmie del Nuovo Mondo) Cercopitecoidei (Scimmie del Vecchio Mondo) Ominoidei (Scimmie antropomorfe e Uomo) STREPSIRRINE (zona nasale umida) APLORRINE (zona nasale non più umida)

11 Comparazione nella forma del muso tra Strepsirrine e Aplorrine Zona nasale umida Nelle Strepsirrine accanto alle narici che si aprono lateralmente è ancora presente all estremità del muso il primitivo Rhinarium (un cuscinetto soffice privo di peli), caratterizzato da un profondo solco mediano che va dal margine inferiore del naso all estremità anteriore dell osso mascellare a livello degli incisivi superiori mediali. Zona nasale non più umida Nelle Aplorrine i processi del mascellare e la pelle ricoperta di peli hanno completamente obliterato il rhinarium Strepsirrine (Lemur, Loris) Aplorrine (Tarsius, Simiformi) Il Rhinarium è associato alla preponderanza dell olfatto rispetto alla vista. Le Strepsirrine basano la loro esistenza soprattutto sull olfatto e hanno quindi un organo sensoriale in grado di distinguere con precisione gli odori e la zona da cui provengono. Per le Aplorrine l olfatto ha un importanza minore in quanto impostano la ricerca del cibo e la capacità di riconoscere i predatori tramite la vista; esse sono incapaci o quasi di individuare la provenienza degli odori

12 Classificazione degli Ominoidei Superfamiglia Hominoidea Famiglia Hilobatidae Pongidae Hominidae Sottofamiglia Hilobatinae Ponginae Homininae Paninae Genere (Hylobates) Gibboni Pongo (Orango) Gorilla (Gorilla) Pan (Scimpanzè) Ardipithecus Australopithecus Uomo L Uomo appartiene al gruppo degli Ominoidei. Questo gruppo include un certo numero di altri tipi di primati compresi i Pongidi (Scimmie antropomorfe) e gli Ilobatidi (gibboni e siamang). Principali peculiarità dei Primati Forse la caratteristica principale dei Primati è la mancanza di specializzazione Caratteristiche anatomiche Tutti i Primati hanno zampe mobilissime e cinque dita in ogni estremità. Mani e piedi sono prensili con dita molto mobili, comprendenti un alluce (primo dito del piede) divergente e di solito un pollice (primo dito della mano) opponibile. Il pollice è separato dalle altre dita. Questo permette di muovere il pollice in opposizione alle altre dita. Un pollice opponibile aumenta la capacità dei Primati di tenere saldamente in mano gli oggetti. Hanno anche unghie invece di artigli. Alcuni Primati hanno una combinazione di unghie e artigli. Per essere un primate un animale deve avere almeno un unghia. In questi tutti i Primati le unghie sono piatte, in luogo delle primitive unghie ad artiglio dei mammiferi. Possiedono anche cuscinetti tattili di grande sensibilità (polpastrelli) sulla parte estrema delle dita opposta all'unghia. Oltre a migliorare il senso del tatto, i polpastrelli portano crestine per la frizione (dermatoglifi, rilievi o «impronte» digitali) che facilitano la presa. Scoiattolo

13 Distribuzione geografica Habitat: foresta o savana boscosa tra i 25 gradi di latitudine Nord e i 30 gradi di latitudine Sud (eccezione: Macache del Giappone e di Gibilterra) CARATTERISTICHE: 1) Tipo di vita: arboricoli, ma anche terragnoli 2) Struttura corporea: arti mobili, prensili radio e ulna non uniti: rende possibili movimenti di rotazione larghi coda 5 dita unghie 3) Alimentazione / dentizione: onnivori, con apparato digerente appropriato dentatura completa con denti differenziati 4) Encefalo/cranio: cranio voluminoso rispetto alla faccia faccia: riduzione prognatismo orbite, occhi (visione binoculare) 5) Allungamento periodi di vita : piccoli nascono "parassiti", non autosufficienti le femmine mettono al mondo un solo (salvo eccezione 1/80) piccolo che nasce inetto, viene portato e allattato dalla madre, provvista di mammelle pettorali

14 Origine dei Primati I Primati derivano da Mammiferi insettivori (*), simili all'attuale TOPORAGNO o Sorex araneus (piccolo, circa 12 cm coda compresa) principalmente insettivoro, ma capace di cibarsi anche di piccoli animali, di semi e germogli (tendenzialmente onnivoro) ; notturno, terrestre, attivo, nervoso, mangia ogni giorno una quantità di cibo pari al suo peso, muso allungato dotato di rinario: area di pelle nuda, con sensibilità tattile, all'estremità del muso Il Primate attuale ad esso più simile è la TUPAIA; detto anche Toporagno arboricolo: insettivoro che ha abbandonato il suolo ed ha assunto le caratteristiche necessarie alla VITA SUGLI ALBERI: si arrampicano e saltano sugli alberi con disinvoltura, servendosi della lunga coda come organo di equilibrio. La loro derivazione è probabilmente da insettivori : Insettivori veri e propri sono i ricci, che vivono sul suolo, le talpe che vivono nel sottosuolo, solitamente cioè creature attive al crepuscolo o durante la notte, per i quali la ricerca del cibo dipende più dal naso che dagli occhi. ALCUNE CARATTERISTICHE SPECIFICHE DEI PRIMATI STRUTTURA CORPOREA => abilità e agilità nell arrampicarsi sugli ALBERI => libertà di movimento degli arti nelle varie direzioni: => radio e ulna non saldati => possibilità di movimenti di pronazione, supinazione e rotazione => differenziazione nell'uso specifico degli arti inferiori e superiori => dita: cinque dita, mobili, con capacità di afferrare oggetti => polpastrelli con sensibilità tattile => unghie, non artigli => coda organo per l'equilibrio o anche quinto arto => controllo risposte motorie => dimensioni corporee più piccole degli animali che restano al suolo

15 ALCUNE CARATTERISTICHE SPECIFICHE DEI PRIMATI: * miglioramento della VISTA. Fra gli alberi l'odorato ha un importanza ridotta, mentre l importanza della vista aumenta nettamente gli occhi si ingrandiscono <==> captazione maggior quantità di luce retina migliorata, con più alto potere risolutore e più elevata sensibilità - anche a bassi livelli di illuminazione - capacità di distinguere frequenze diverse (colori) - più elevato potere risolutivo (&) - occhi in avanti: campi visivi in parte sovrapposti, visione tridimensionale, stereoscopica - protezione ossea degli occhi - evoluzione neurale e cerebrale Lo sviluppo delle capacità visive sono connesse alla riduzione dell importanza del sistema olfattivo; esso provoca inoltre un cambiamento nei METODI di COMUNICAZIONE fra individui. Riduzione progressiva dell'azione delle ghiandole sudorifere, sia nell'attività sessuale che di riconoscimento, integrazione con esibizione di colori (anche se ridotta rispetto ad organismi di altri ordini o classi), ma anche mediante muscoli facciali che danno capacità di mimica e di trasmissione messaggi tramite smorfie e atteggiamenti visivi Macula lutea: area centrale che ha nel suo centro una fossetta (FOVEA) dove la luce perviene direttamente ai coni senza attraversare le cellule nervose come dalle altri parti, con possibilità di discriminazione fine (come può l'uomo per la lettura) porzione periferica della retina che può individuare, dopo adattamento all'oscurità, macchie di luce la cui luminosità rasenta il minimo immaginabile. * CRANIO/ ENCEFALO / CERVELLO : cranio voluminoso rispetto alla faccia encefalo ben sviluppato rispetto alla massa corporea ricevere informazioni elaborare informazioni sviluppare correlazioni capacità di astrazione formulare previsioni

16 COMPORTAMENTO RIPRODUTTIVO: le femmine mettono al mondo un solo piccolo per volta (salvo gemelli con frequenza 1/80), che nasce incapace (inetto, parassita) e viene portato e allattato dalla madre, provvista di mammelle pettorali. Compatibilità della vita arboricola con un solo nato per parto Lungo periodo di cure post-natali

17 Clavicola Tutti i primati hanno una clavicola. L osso della clavicola aiuta a portare le braccia fuori del corpo. La presenza della clavicola nei primati contribuisce alla mobilità delle spalla. Le braccia dei primati possono essere mosse in molte direzioni. Attività spalla-clavicola Senza una clavicola il braccio può andare solo avanti e indietro Struttura e movimento dell avambraccio L avambraccio nei primati contiene due diverse ossa, l ulna e il radio. Queste due ossa ruotano l una intorno l altra, permettendo al palmo della mano di girare. Apparato visivo Orbite (cavità oculari) tendenti alla convergenza, cioè poco distanziate e rivolte nella stessa direzione, capaci quindi di produrre la sostanziale sovrapposizione dei rispettivi campi visivi e un conseguente grado elevato di visione tridimensionale stereoscopica (percezione visiva della profondità). Nei Primati inoltre, a differenza di molti altri mammiferi, le orbite sono completamente circondate da un anello osseo (cercine retroo circumorbitario), completato nei Primati superiori da una parete ossea (la lamina o setto retrorbitario) che separa le orbite dalla parte retrostante del cranio. All alto grado di visione stereoscopica si associa un esclusivo apparato neurale per l'elaborazione dei segnali visivi, e a un ingrossamento dei centri della visione ubicati nei lobi occipitale e temporale del cervello.

18 Riduzione del prognatismo Un muso accorciato rispetto a quelli di molti altri mammiferi, generalmente correlato a un ridotto senso dell'olfatto e alla relativa piccolezza dei bulbi olfattivi del cervello. Dentizione Incisivi e premolari in numero ridotto rispetto a quelli dei primi mammiferi e di molti mammiferi viventi, unicamente a una configurazione relativamente semplice e primitiva delle cuspidi dei molari. Grande diversità tra i vari tipi di denti (eterodontìa). Encefalo Una configurazione sulcale (dei solchi della superficie della corteccia encefalica) esclusiva, associata alla tendenza ad avere cervello più grande degli altri mammiferi rispetto alla taglia corporea. Locomozione Locomozione quadrupede oppure per brachiazione o per deambulazione eretta in relazione al tipo di vita e di habitat (arboricolo o terricolo) Caratteristiche comportamentali Dieta: prevalentemente vegetariana, include anche uova, insetti, larve, piccoli vertebrati ("onnivori opportunisti") Comunicazione: visiva gestuale, mimica e tattile, a spese di quella olfattiva Vita: diurna con alto grado di socializzazione Ciclo vitale: piuttosto lungo, con lungo periodo di gestazione, cure parentali, maturità sessuale Fecondità: basso tasso di riproduttività, di norma con una sola nascita per parto