UCCELLI: CARATTERISTICHE, TIPI, SISTEMI, RIPRODUZIONE - BIOLOGIA - 2025

Gli uccelli sono vertebrati e animali volanti, a sangue caldo e piumati. Tra i vertebrati, è la seconda classe più ricca per numero di specie, con oltre 9.700, superata solo dai pesci. La caratteristica più importante di questa classe di animali è la modifica degli arti superiori in ali.

Pertanto, gli uccelli hanno conquistato i cieli di diversi ecosistemi, tra cui foreste, deserti, montagne, praterie, tra gli altri. Anche le piume sono una caratteristica indispensabile: se un organismo ha le piume, è un uccello.

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Sebbene vi sia un'ampia diversità di specie, la morfologia degli uccelli è omogenea. Tutti hanno un'anatomia uniforme: ali, piume e becco cheratinizzato. Questa marcata uniformità è stata limitata durante l'evoluzione, presumibilmente dal volo.

Si pensa che tutte le caratteristiche degli uccelli siano state il risultato della selezione naturale, favorendo gli individui che meglio si muovevano nell'aria. Così, l'anatomia di un uccello sembra essere "progettata" per il volo, dalle sue ossa pneumatizzate ai suoi polmoni e al metabolismo efficiente.

Gli uccelli sono caratterizzati da una visione eccellente. Hanno orbite enormi e praticamente immobili, un fatto compensato da un'elevata rotazione della testa.

Gli uccelli moderni si dividono in due gruppi fondamentali: paleognate e neognate. Il primo comprende uccelli incapaci di volare o ratiti. Le neognate, da parte loro, includono il resto degli uccelli con potenti muscoli per il volo.

La branca della zoologia che studia gli uccelli si chiama ornitologia, termine derivato dalle radici greche ornis = "uccello".

Caratteristiche generali

Caratteristiche morfologiche e fisiologiche

Morfologia di un uccello. Esempio di Vanellus malabaricus. 1 becco, 2 teste, 3 iris, 4 pupille, 5 mantello, 6 copritrici inferiori, 7 scapolari, 8 copritrici, 9 terziarie, 10 groppa, 11 primarie, 12 sfiati, 13 -Coscia, articolazione tibiale-tarsale 14, tarso 15, dita 16, tibia 17, pancia 18, fianchi 19, petto 20, gola 21, bargiglio 22, occhiello 23. Fonte: Wikimedia Commons

Gli uccelli sono organismi i cui arti anteriori sono stati modificati per il volo, sotto forma di ali. Se confrontiamo questi arti con quelli di un vertebrato terrestre, ci accorgeremo che gli uccelli hanno perso alcune falangi e l'arto si è allungato.

Anche gli arti posteriori, che consentono all'individuo di posarsi, camminare o nuotare, hanno subito modifiche. Hanno quattro dita, in alcuni casi fino a 3 o 2.

L'epidermide è ricoperta di piume e le estremità posteriori di squame. Le ghiandole sono rare negli uccelli, sebbene abbiano secrezioni oleose specializzate all'estremità della coda.

Gli uccelli sono organismi endotermici, cioè sono in grado di regolare la loro temperatura corporea. Sebbene i mammiferi siano anche endotermi, non hanno acquisito questa capacità fisiologica da un antenato comune, rendendolo un esempio di evoluzione convergente.

Nei loro vari sistemi, gli uccelli sono caratterizzati dalla perdita o dalla riduzione di alcuni organi. Ad esempio, le femmine hanno solo un ovaio e un ovidotto funzionale (quello sinistro). Rispetto ai vertebrati incapaci di volare di dimensioni simili, l'intestino ha subito una riduzione significativa.

Presumibilmente, queste caratteristiche sono adattive e consentono la riduzione della massa in volo.

Caratteristiche ossee

Le ossa degli uccelli hanno cavità d'aria che riducono il peso dell'animale durante il volo. Questo tipo di struttura è chiamata ossa pneumatiche. Oltre al peso, lo scheletro è rigido, essenziale per il controllo del volo.

Le ossa del cranio sono fuse in un unico condilo occipitale. Presenta un modello diapside e la mascella è stata modificata in una struttura cheratinizzata a forma di becco senza denti. Nell'orecchio medio c'è solo un singolo ossicolo.

La coda è ridotta a una struttura chiamata pigostilo. Lo sterno ha una chiglia. Questo osso funge da punto di attacco per i muscoli coinvolti nel volo: il pettorale e il sopracoracoide.

La furcula è una struttura tipica degli uccelli che funziona come una molla. Questo elemento immagazzina energia, in modo che l'aletta verso il basso spinga l'aletta nella direzione opposta.

La struttura del bacino è ottimale per la deposizione delle uova ed è chiamata pelvil opistopubico.

Classificazione

Le quasi 9.700 specie di uccelli sono raggruppate in più di 30 ordini. La classificazione che presenteremo di seguito è quella di Gill (2006), modificata da Hickman (2001):

Superorder Paleognathae

Struzzo. Fonte: HombreDHojalata, da Wikimedia Commons

Le Paleognate sono uccelli moderni dal palato primitivo. Questo gruppo include le forme di struzzi e simili, le aree, emù, kiwi, tra gli altri.

Si compone di quattro ordini: Struthioniformes, formato da struzzi; Rheiformes, i cui membri sono due specie provenienti da aree che abitano il Sud America; Dinornithiformes, formato da tre specie di kiwi in Nuova Zelanda; e l'ordine Tinamiformes, composto da quasi 50 specie di tinamus americani, jute o inambú.

Superordine Neognathae

Questo superordine è composto da un gran numero di specie dal palato flessibile. Di seguito descriveremo brevemente ciascuno degli ordini che fanno parte delle neognate o "neoaves".

Ordine Passeriformes : è l'ordine più abbondante di uccelli. Comprende 5750 specie (più della metà delle specie di uccelli) distribuite in tutto il mondo. Sono caratterizzati dalla posizione delle loro falangi: quattro dita, tre posizionate in avanti e una dietro. La maggior parte sono di piccole dimensioni.

Ordine Anseriformes : circa 162 specie di cigni, oche, anatre e simili, distribuite in tutto il mondo. Adattamenti caratteristici delle gambe per il nuoto.

Ordine Galliformi : circa 290 specie di tacchini, quaglie, fagiani e simili. La sua distribuzione è mondiale. La sua dieta è erbivora. I loro becchi e le zampe sono forti e pesanti.

Ordine Sphenisciformes : 17 specie di pinguini. Sono noti per la loro capacità di nuotare, con ali modificate in forme di pagaia che consentono loro di muoversi in modo efficiente attraverso l'acqua.

Ordine Gaviiformes : formato da svassi, un gruppo di uccelli acquatici.

Ordine Podicipediformes : 22 specie di uccelli con abitudini subacquee conosciute popolarmente come svassi, maca e svassi. Sono comuni negli stagni, dove i loro nidi possono essere visti galleggiare.

Ordine Phoenicopteriformes : 5 specie di uccelli acquatici molto colorati. Sono comunemente noti come fenicotteri. Esistono specie attuali ed estinte.

Ordine Procellariiformes : 112 specie di distribuzione mondiale, sono uccelli pelagici che includono albatros, procellarie, fulmari e simili.

Ordine Pelecaniformes : 65 specie di distribuzione mondiale. Troviamo in questo ordine i pellicani, i cormorani, le sule, le sule e altri. Si nutrono di pesci.

Ordine Ciconiiformes : 116 specie di distribuzione mondiale. Includono aironi, ormeggi, cicogne, ibis, spatole, avvoltoi e altri. Sono caratterizzati da un significativo allungamento delle gambe e del collo.

Ordine Falconiformes : 304 specie di uccelli distribuiti in tutto il mondo. Includono aquile, falchi, falchi, condor e avvoltoi. Questi esemplari hanno un'ottima visione che permette loro di cacciare le loro prede.

Order Gruiformes : 212 specie di distribuzione mondiale. Includono gru, rotaie, folaghe, galinule e simili.

Ordine Charadriiformes : più di 350 specie distribuite in tutto il mondo. Includono gabbiani e altri uccelli costieri.

Ordine Columbiformes : circa 300 specie di distribuzione mondiale. Includono i piccioni e il dodo estinto. Sono caratterizzati dall'avere collo, zampe e becco corti.

Ordine Psittaciformes : più di 350 specie distribuite nel mondo. Includono pappagalli, parrocchetti e simili.

Ordine Opisthocomiformes : ordine costituito da un'unica specie; il hoazín Opisthocomus hoazín, situato nel bacino amazzonico.

Ordina Musophagiformes : 23 specie endemiche dall'Africa. Sono conosciuti come i Turacos.

Ordine Cuculiformes : circa 140 specie di distribuzione mondiale. Includono cuculi e roadrunner.

Ordine Strigiformes : circa 180 specie notturne di distribuzione mondiale. Includono gufi e simili. Sono predatori notturni, con volo silenzioso e ottima visione.

Ordine Caprimulgiformes : 118 specie di distribuzione mondiale. Includono i podargos, i nightjars e altri.

Ordine Apodiformes : circa 429 specie di distribuzione mondiale. Include colibrì e rondoni. Hanno le gambe corte e sbattono velocemente.

Sono presenti anche gli ordini Coliiformes, Trogoniformes, Coraciiformes e Piciformes.

Apparato digerente

Gli uccelli hanno un sistema digestivo modificato che consente loro di digerire il cibo in modo efficiente e compensa la mancanza di strutture dentali. Inoltre, l'assorbimento dei nutrienti avviene in brevi intervalli di tempo.

L'apparato digerente ha un ventriglio che aiuta a macinare il cibo che l'animale consuma. Gli uccelli hanno un sistema di ghiandole salivari molto rudimentali che secerne il muco per lubrificare il passaggio del cibo.

Alcuni uccelli hanno una modifica nell'esofago che consente la conservazione del cibo. In alcune specie, questo ampliamento non solo funge da sito di stoccaggio, ma produce anche una sostanza lattiginosa nutriente - analoga al latte dei mammiferi - che serve per nutrire i pulcini indifesi.

Lo stomaco è diviso in due scomparti. Il primo è il proventricolo, responsabile della secrezione del succo gastrico. Il secondo è il ventriglio, incaricato di macinare la materia nutritiva. Per aiutare nel processo di macinazione del cibo, gli uccelli consumano rocce o altri oggetti, che sono alloggiati nello stomaco.

Alimentazione

Le diete degli uccelli sono varie. Esistono specie insettivore, carnivore (che si nutrono di vermi, molluschi, crostacei, pesci, mammiferi e persino altri uccelli), nettarivori e molti sono onnivori.

Le dimensioni e la forma del becco dell'uccello si adattano elegantemente alla modalità di alimentazione tipica dell'individuo che lo porta. Ad esempio, gli uccelli che consumano semi hanno becchi corti e forti, mentre gli uccelli nettarivori - come i colibrì - hanno becchi lunghi e sottili che consentono loro di consumare il nettare dei fiori.

I rapaci carnivori - come i gufi, per esempio - formano minuscole palline di materiale organico che non possono digerire, come i capelli o le ossa che poi rigurgitano.

Sistema circolatorio

Modello di cuore di un uccello. Wagner Souza e Silva / Museum of Veterinary Anatomy FMVZ USP

Il sistema circolatorio degli uccelli è costituito da un cuore con quattro camere: due atri e due ventricoli. Ha due sistemi di circolazione, uno polmonare e l'altro sistemico.

In termini generali, il sistema circolatorio degli uccelli non differisce molto dal sistema tipico trovato nei mammiferi.

La frequenza cardiaca degli uccelli è alta, trovando una relazione inversa tra la dimensione dell'organismo e la frequenza.

Gli eritrociti o globuli rossi hanno un nucleo, a differenza del nostro, che degenera questa struttura quando maturano. I fagociti sono cellule molto attive e sono coinvolti nella riparazione delle ferite e in altre funzioni del sistema immunitario.

Sistema nervoso

Il sistema nervoso degli uccelli è complesso e ben sviluppato. Si distinguono dodici paia di nervi cranici. Il cervello è grande, così come il cervelletto e i lobi ottimali. Al contrario, la corteccia cerebrale è poco sviluppata.

In termini di sistemi sensoriali, l'olfatto e il gusto sono inefficienti nella maggior parte delle specie. Tuttavia, ci sono più eccezioni a questo modello, come negli uccelli carnivori e oceanici, dove questi sensi giocano un ruolo fondamentale negli stili di vita di queste specie.

La visione negli uccelli è magnifica. Il suo organo fotorecettore assomiglia all'occhio di altri vertebrati, sebbene sia più grande, meno sferico e praticamente inamovibile. Per compensare la fissazione parziale degli occhi, hanno sviluppato un'incredibile capacità di mobilità della testa.

Anche l'udito è buono. L'orecchio è diviso nella regione esterna, un orecchio medio con un singolo ossicolo, la columella e un settore interno con la coclea.

Sistema respiratorio

A causa delle richieste energetiche del volo, il sistema respiratorio di questi vertebrati volanti deve essere altamente efficiente. Hanno strutture specializzate chiamate parabronchi, con sacche d'aria. Questi organi differiscono sostanzialmente dagli organi respiratori che troviamo in altri vertebrati.

Negli uccelli, i rami dei bronchi terminano in strutture simili a tubi, dove ha luogo un flusso d'aria continuo, a differenza delle terminazioni dei sac (alveoli) che vediamo nei polmoni dei mammiferi.

Le sacche d'aria formano un sistema di nove elementi interconnessi che si trovano nel torace e nell'addome. La funzione di queste strutture è quella di favorire la ventilazione, con un flusso d'aria perenne che passa attraverso i polmoni.

Negli uccelli, l'aria entra attraverso la trachea e i bronchi primari, attraverso i polmoni e nelle sacche d'aria posteriori. Da lì passa ai polmoni e l'aria esce dalla trachea. Questo ciclo corrisponde alla prima espirazione.

Alla seconda espirazione, una parte dell'aria in entrata passa attraverso le sacche d'aria posteriori e nei polmoni. In questo modo l'aria sospesa viene spinta verso le sacche anteriori. Quindi l'aria lascia l'animale.

Apparato escretore

I reni degli uccelli sono metanefrici e l'uretra si svuota in una cloaca. All'interno dei tre sistemi renali esistenti, i reni metanefrici sono costituiti da un organo che si collega alla cloaca attraverso il dotto di Wolff, proveniente dal mesoderma medio dei segmenti toracico e lombare.

Il principale prodotto di scarto è l'acido urico, motivo per cui gli uccelli rientrano nella categoria degli "uricoteliani". Questa sostanza è altamente insolubile in acqua, quindi precipita e crea un rifiuto semisolido, spesso biancastro. Gli uccelli non hanno una vescica urinaria.

Riproduzione

In tutti gli uccelli, i sessi sono separati e la fecondazione è interna. I maschi hanno due testicoli funzionali, mentre le femmine hanno ovaio degenerato e ovidotto destro. Nei maschi, solo poche specie hanno un pene come organo copulatorio, comprese anatre, oche e alcune paleognate.

Tutti producono uova con un guscio duro. Le uova vengono incubate esternamente: alcuni dei genitori vengono adagiati su di esse e mantengono una temperatura ottimale grazie al calore corporeo.

Il sistema di determinazione del sesso degli uccelli è dato dai cromosomi sessuali ZW (l'equivalente dei nostri cromosomi sessuali XY). A differenza dei mammiferi, il sesso eterogamico corrisponde alle femmine. Cioè, sono gli esemplari femminili che hanno due cromosomi diversi.

A seconda della specie di uccello, un individuo giovane attivo, in grado di badare a se stesso, o un piccolo nudo che ha bisogno delle cure dei genitori può schiudersi dall'uovo. La prima variante dei pulcini indipendenti è nota come pulcini precociali e quelli che necessitano di aiuto per pulcini altruistici.

Evoluzione

I biologi evoluzionisti considerano l'origine degli uccelli una delle transizioni più impressionanti nell'evoluzione dei vertebrati, insieme al salto dei tetrapodi dall'acqua alla terra.

La documentazione fossile ha mostrato una varietà di caratteristiche uniche che troviamo nelle specie di uccelli viventi, come le piume e una marcata riduzione delle dimensioni del corpo.

Si ritiene che l'evoluzione degli uccelli sia stata accompagnata dall'origine del volo, ma si sospetta che diverse caratteristiche che associamo al volo si siano evolute prima degli uccelli.

Archaeopteryx

Il fossile più famoso dell'origine degli uccelli è l'Archaeopteryx; Ha le dimensioni di un corvo, con un becco simile a quello degli uccelli moderni, ma con i denti. Lo scheletro dell'animale fossilizzato ricorda un rettile, con una lunga coda.

Il fossile fu scoperto nel 1861, due anni dopo la pubblicazione di The Origin of Species. Ha avuto un impatto mediatico importante, poiché questo fossile di "transizione" sembrava fornire un supporto significativo alla teoria della selezione naturale.

L'unica caratteristica che esclude il fossile dall'essere classificato come dinosauro teropode è la presenza indiscutibile delle piume.

Dai dinosauri agli uccelli

La somiglianza tra uccelli e rettili è evidente. In effetti, il famoso zoologo Thomas Huxley ha soprannominato gli uccelli "rettili glorificati".

Grazie a un numero significativo di caratteristiche condivise, tra cui il lungo collo a forma di S, è chiaro che gli uccelli sono strettamente imparentati con un gruppo di dinosauri chiamati teropodi.

In effetti, i dromaeosauridi sono dinosauri teropodi con una furcula (una clavicola fusa) e caratteristiche rotanti sulle ossa del polso associate al volo.

Inoltre, ci sono fossili che collegano i dromaeosauridi con gli uccelli. Gli esemplari sono chiaramente dinosauri teropodi ma con piume.

Si deduce dalla forma delle piume che non potevano essere usate per il volo, ma potrebbero contribuire ad una planata rudimentale, oppure la colorazione potrebbe avere funzioni sociali associate al corteggiamento.

Adattamenti per il volo

Se esaminiamo in dettaglio i dettagli morfologici e fisiologici degli uccelli, ci accorgeremo che sono macchine "progettate" per volare; In natura, nessuno "progetta" nulla e gli adattamenti che osserviamo sono il prodotto del meccanismo della selezione naturale.

Gli adattamenti per il volo si concentrano su due obiettivi: ridurre la massa durante il processo e migliorare lo spostamento.

piume

Le piume sono appendici di origine epidermica, che si trovano a rivestire la pelle degli uccelli. Come abbiamo discusso nella sezione precedente, le piume sono sorte nel corso dell'evoluzione in un particolare gruppo di dinosauri e sono state conservate anche negli uccelli che vediamo oggi.

Sono strutture estremamente leggere fatte di beta cheratina. Questa sostanza, ricca di cisteina, è presente anche in altre strutture degli uccelli, come il becco, le squame e le unghie.

Le piume svolgono diverse funzioni. Il principale è facilitare il movimento attraverso l'aria, il suolo e l'acqua.

Offre protezione meccanica contro il vento, ma anche protezione termica contro temperature estreme, calde o fredde, evitando la dispersione del calore corporeo negli ambienti freddi e le scottature solari nelle zone calde.

Piccioni volanti. Eadweard Muybridge (1893)

Le piume, grazie ai loro colori e disegni esotici, partecipano alla comunicazione visiva e alle interazioni sociali tra gli uccelli. Generalmente, le femmine mostrano colori opachi o criptici, mentre i maschi mostrano colori sorprendenti. In alcuni casi le piume partecipano al camuffamento dell'animale.

Scheletro e ossa pneumatiche

Lo scheletro degli uccelli è caratterizzato dall'essere leggero, ma non debole. Le ossa degli uccelli moderni sono particolarmente delicate, con cavità aeree che diminuiscono di massa.

Sebbene gli uccelli si siano evoluti da organismi con teschi diapsidi (due aperture temporanee), è estremamente difficile vedere questo modello anatomico negli uccelli moderni.

Il suo cranio è così modificato da essere fuso in un unico pezzo che non raggiunge l'1% della massa totale dell'individuo. Alcune specie hanno teschi cinetici, come quello che si trova nelle lucertole e nei serpenti.

Tuttavia, questo non vuol dire che lo scheletro degli uccelli sia molto più leggero di quello di un vertebrato volante di dimensioni simili. In realtà, i pesi sono equivalenti. La modifica è nella distribuzione del peso e non nel peso in sé. Le strutture superiori sono molto leggere e le estremità inferiori pesanti.

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