Zoologia ed elementi di Ecologia delle acque Corso di Laurea in Sc. e Tec. per la Cons. delle Foreste e della Natura - Sede di Cittaducale Docente S. Adriani a.a. 2014/2015 Testo di riferimento: Hickman C.P., Roberts L.S., Keen S.L., Eisenhour D.J., Larson A., L Anson H., ZOOLOGIA, McGraw-Hill (2012). Questo elaborato, destinato esclusivamente ad un uso didattico interno, è stato predisposto per fornire agli studenti una traccia degli argomenti del programma del corso di Zool ed Ecol. delle acque. I contenuti necessitano di una approfondita integrazione, che è possibile realizzare utilizzando testi di adeguato livello. Non sono autorizzati la divulgazione né altri usi diversi da quello qui dichiarato.
Generalità Lo studio dell unità monofiletica dei tetrapodi può riassumersi nello studio degli adattamenti alla vita sulla terraferma. Nel passaggio dalla vita acquatica alla terraferma gli animali debbono adattarsi a: 1. Contenuto d ossigeno In ambiente subaereo l ossigeno è almeno venti volte più abbondante e si diffonde molto più rapidamente che non nell acqua. Quindi con lo sviluppo dei polmoni gli animali terrestri riescono ad approvvigionarsi di ossigeno molto più facilmente di quanto facciano quelli acquatici.
2. Densità Le basse densità e viscosità dell aria forniscono uno scarso sostegno contro la gravità, contrastata da forti zampe e rimodellamento dello scheletro per conseguire il giusto sostegno strutturale.
3. Regolazione della temperatura La temperatura dell aria fluttua molto più rapidamente di quella dell acqua e pertanto l ambiente terrestre è soggetto a bruschi e imprevedibili cicli di gelo, disgelo, aridità e inondazioni. Gli animali terrestri hanno bisogno di strategie comportamentali e fisiologiche per proteggersi dalle temperature estreme; una di queste strategie è l omeotermia (regolazione costante della temperatura del corpo) di uccelli e mammiferi. Anfibi
4. Diversità egli habitat La terraferma offre una grande varietà di ambienti, fra cui foreste di conifere, foreste tropicali, e temperate, pianure, deserti, montagne, isole oceaniche e regioni polari. L allestimento di ripari sicuri per protegger uova e giovani può essere realizzato più facilmente in molti di questi ambienti terrestri che non in quelli acquatici.
Origine dei tetrapodi Nel Devoniano (circa 400 milioni di anni fa), a partire dai pesci ossei, che si erano già diversificati, la comparsa di: - due strutture connesse al faringe; - una cavità ripiena d aria, che funzionava da vescica natatoria; - narici interne pari che funzionavano nella chemiorecezione; conferì la capacità a chi le possedeva di esplorare gli habitat terrestri.
Origine dei tetrapodi Gli elementi ossei delle pinne pari, modificate per il sostegno e il movimento su superfici subacquee, acquisirono sufficiente forza per fornire sostegno e movimento del corpo sulla terra.
Origine dei tetrapodi Il miglioramento dell efficienza di questa camera d aria si ottenne aumentandone la vascolarizzazione, grazie a una fitta rete di capillari, e rifornendola di sangue arterioso. Il sangue ossigenato ritornava direttamente al cuore grazie a una vena polmonare, per formare un circuito polmonare completo. Si originò, quindi, la circolazione doppia tipica di tutti i tetrapodi: una circolazione sistemica irrora il corpo e una polmonare rifornisce i polmoni.
Origine dei tetrapodi Nel devoniano si sviluppano anche le zampe dei vertebrati. Benché le pinne dei pesci sembrino molto diverse dalle zampe dei tetrapodi, se si esaminano gli elementi ossei delle pinne pari dei sarcopterigi ci si accorge della notevole similitudine con le corrispondenti zampe degli anfibi. Già in Eusthenopteron, un sarcopterigio del Devoniano, è presente un osso prossimale (omero), due ossa distali (radio e ulna) ed altri elementi omologhi alle ossa del polso dei tetrapodi.
Origine dei tetrapodi Ichthyostega è dotato di cinto scapolare, ossa e muscoli ben sviluppati. Doveva essere in grado di spingersi sulla terraferma, seppure non camminando molto bene. Ancora assomigliava ancora alle forme acquatiche in quanto manteneva la coda completa con una pinna raggiata e presentava ossa opercolari (branchiali).
Origine dei tetrapodi Nel Carbonifero, periodo caratterizzato da clima caldo umido, si formarono vasi ambienti paludosi in cui vegetavano abbondantemente muschi e felci. I tetrapodi radiarono rapidamente in questi ambienti dando vita ad una grande varietà di forme. Molte linee filetiche si estinsero ed i Lissamphibia sono arrivati fino a noi.
Anfibi moderni Cecilie: ordine Gymnophiona (Apoda) Salamandre e tritoni: ordine Urodela (Caudata) Rane e rospi: ordine Anura (Salientia)
Ordine Gymnophiona (Apoda) L ordine Gymnophiona (dal greco gymnos, "nudo" + ophineos, "di serpenete") include 173 specie di animali allungati, senza zampe e fossori, comunemente dette cecilie. Sono dotate di speciali tentacoli sensoriali sul muso, molte vertebre, costole allungate, arti assenti ed ano terminale. La maggior parte delle specie sono cieche allo stadio adulto. La fecondazione è interna ed il maschio è dotato di un organo copulatore protrusibile. Generalmente le uova vengono deposte nel suolo umido in prossimità dell acqua. Alcune specie hanno larve acquatiche; in altre lo sviluppo larvale può avvenire nell uovo.
Salamandre e tritoni: ordine Urodela (Caudata) L ordine Urodela (dal greco oura, "coda" + delos "evidente") annovera 553 specie tra cui le salamandre ed i tritoni. Salamandrina terdigitata Triturus cristatus Sono ectotermi ed hanno un tasso metabolico molto basso. La maggior parte delle specie ha zampe poste ad angolo retto rispetto al corpo. Quelle anteriori hanno le medesime dimensioni di quelle posteriori ma nelle specie acquatiche o fossorie possono esser rudimentali o mancare del tutto. Sono carnivori sia allo stato larvale che adulto e si nutrono di vermi, piccoli artropodi e molluschi.
Salamandre e tritoni: ordine Urodela (Caudata) La maggior parte delle specie mantiene la condizione ancestrale compiendo una metamorfosi in cui passano da larve acquatiche ad adulti terrestri che vivono in ambienti umidi. In molte specie le uova vengono fecondate internamente dopo che la femmina raccoglie con la propria cloaca il pacchetto di spermi (spermatofora) depositato dal maschio sul terreno o sul fondo di uno stagno. Le specie terresti hanno sviluppo diretto.
Salamandre e tritoni: ordine Urodela (Caudata) Durante i diversi stadi del ciclo vitale le salamandre presentano un inusuale gamma di meccanismi respiratori: branchie esterne, polmoni, entrambe o nessuna di queste strutture. Condividono anche la condizione generale degli anfibi di avere anche una respirazione epidermica.
Salamandre e tritoni: ordine Urodela (Caudata) Pedomorfosi È la peculiare caratteristica di alcune specie che diventano sessualmente mature pur conservando le branchie, abitudini di vita acquatica ed altre caratteristiche larvali (sono anche dette perennibranchiate). Tra le altre specie appartengono a questo gruppo: Proteus anguinus (proteo) Ambystoma mexicanum (axolotl)
Rane e rospi: ordine Anura (Salientia) Tipicamente senza coda procedono a salti (Salientia significa: saltatori). Hyla arborea
Rane e rospi: ordine Anura (Salientia) Per questioni legate alla riproduzione ed alla respirazione vivono vicino all acqua o in ambienti estremamente umidi.
Rane e rospi: ordine Anura (Salientia) Respirazione
Rane e rospi: ordine Anura (Salientia) Circolazione