Vertebrati: Classificazione, Caratteristiche e Evoluzione

Vertebrati

I Metazoi presentano una spina dorsale, una struttura ossea che si articola e protegge il midollo nervoso o midollo spinale. Il nome 'colonna vertebrale' è più appropriato per i vertebrati bipedi, come esseri umani e uccelli, ma per i pesci e i vertebrati quadrupedi, anche per loro si usa comunemente il nome 'colonna vertebrale'.

Tutti i vertebrati hanno circolazione chiusa, cioè il sangue circola sempre all'interno di vasi sanguigni (arterie, vene e capillari). Sono note circa 50.000 specie. Si distinguono 5 classi di vertebrati: pesci, anfibi, rettili, uccelli e mammiferi.

Pesci

Sono vertebrati acquatici che possiedono pinne per muoversi, dotati di una pelle squamosa (come le sardine) o denticoli dermici (come negli squali) o senza (come nelle lamprede), con temperatura interna variabile e solitamente si riproducono per mezzo di uova che non sopportano il disseccamento. Le squame dei pesci sono di origine dermica e sono coperte da una pelle trasparente che secerne muco per mantenerle umide in acqua. Sono i più antichi vertebrati conosciuti, apparsi nel Paleozoico, circa 500 milioni di anni fa.

Morfologia Esterna

• Testa. Presenta due narici, la bocca e due occhi senza palpebre.
• Tronco. Presenta quattro paia di pinne (le due pinne pettorali e le due pinne ventrali) e pinne impari (la pinna dorsale e la pinna anale). Presenta anche una linea di terminazioni nervose che percepiscono le vibrazioni dell'acqua (linea laterale).
• Coda. Si estende dalla cloaca fino all'estremità, dove si trova la pinna caudale. La cloaca è una piccola cavità aperta verso l'esterno, all'interno della quale si differenziano l'orifizio genitale, l'orifizio escretore e l'orifizio anale o ano.

Morfologia Interna

Presentano una spina dorsale (ossea o cartilaginea) che protegge il midollo spinale. Hanno un cuore ventrale con un atrio e un ventricolo, in modo che la circolazione sia semplice, ovvero il sangue compie un giro completo del corpo passando per il cuore una sola volta. Molti possiedono una vescica natatoria capace di gonfiarsi e sgonfiarsi (funzione di galleggiabilità).

Riproduzione

I maschi hanno due testicoli e le femmine due ovaie. La maggior parte delle specie sono ovipare. Entrambi i genitori rilasciano i gameti all'esterno, la fecondazione avviene in acqua (fecondazione esterna) e, dopo un periodo di sviluppo dell'embrione, l'uovo si schiude e nasce un piccolo pesce chiamato avannotto. Esistono anche specie ovovivipare in cui la fecondazione è interna e l'uovo si schiude rimanendo all'interno della madre, come la Gambusia e il pesce d'acquario "guppy". Ci sono specie vivipare in cui l'embrione si nutre direttamente dal sangue materno, come alcuni squali (es. squalo martello).

Anfibi

Gli Anfibi apparvero circa 370 milioni di anni fa e alcuni raggiunsero dimensioni superiori ai tre piedi di lunghezza. Grazie alla respirazione polmonare furono i primi vertebrati a colonizzare l'ambiente terrestre, ma, poiché i loro polmoni sono molto semplici, devono integrare con la respirazione cutanea. Questo implica che la loro pelle sia umida e nuda, e che possano vivere solo in ambienti molto umidi. Inoltre la fecondazione è esterna, per cui necessitano di acqua per riprodursi. In conclusione, gli anfibi possono vivere fuori dall'acqua, ma solo in luoghi umidi e dove occasionalmente ci siano abbondanti piogge; pertanto non sono del tutto indipendenti dall'ambiente acquatico.

Morfologia Esterna

Il corpo di alcuni anfibi, come rane e rospi, presenta solo due parti (testa e tronco); altri, come salamandre e tritoni, ne presentano tre (testa, tronco e coda).

• Testa. Presenta due occhi con palpebre (una superiore, una inferiore mobile e una membrana nittitante trasparente che copre l'intero globo oculare quando l'anfibio è sommerso), una membrana timpanica su ciascun lato, una lingua biforcuta e una bocca con denti molto deboli e tutti uguali.
• Tronco. Presenta quattro arti. Gli arti anteriori hanno quattro dita e quelli posteriori cinque dita; in molte specie, le dita sono unite da membrane interdigitali (adattamento al nuoto).

Anatomia Interna

Due polmoni molto semplici (respirazione polmonare) integrata dalla respirazione cutanea attraverso la pelle sottile e umida. Per mantenere la pelle umida, secernono muco e, talvolta, sostanze tossiche per respingere i predatori. Il cuore ha due atri (uno riceve il sangue dai polmoni e l'altro riceve il sangue dal resto del corpo) e un solo ventricolo dove i due tipi di sangue si mescolano. Questo determina una circolazione doppia e incompleta (doppia: il sangue compie un giro completo del corpo passando per il cuore due volte; incompleta: nel cuore il sangue ricco di ossigeno e quello povero di ossigeno non sono completamente separati, ma si mescolano).

Riproduzione

La fecondazione è esterna. Le uova fecondate sono deposte in acqua e sono avvolte da sostanze mucose. Sono uova prive di guscio, permeabili, che si seccherebbero all'aria asciutta. Dopo 2 o 3 mesi nascono larve con una grossa testa, chiamate girini, che respirano con branchie, mancano di arti e si muovono per mezzo di una coda. Dopo aver subito una metamorfosi: la coda si riduce, compaiono i quattro arti, le branchie scompaiono e si sviluppano i polmoni, permettendo agli individui di lasciare l'acqua.

Rettili

I Rettili comparvero circa 300 milioni di anni fa dagli Anfibi. Grazie a una respirazione polmonare molto efficace e a un'epidermide completamente impermeabile, fu possibile la colonizzazione di aree asciutte. La fecondazione interna e le uova con un guscio impermeabile che le protegge completamente dalla disidratazione, permisero di colonizzare anche i deserti. Arrivarono a dominare l'intero pianeta (mare, terra e aria) e raggiunsero dimensioni gigantesche, superiori a quelle di qualsiasi altro gruppo terrestre. La maggior parte delle specie scomparve improvvisamente circa 60 milioni di anni fa. Questo evento è correlato alla caduta di un grosso meteorite che causò un'intensa attività vulcanica. Ciò generò un enorme strato di cenere che impedì ai raggi solari di raggiungere la Terra, causando un forte calo della temperatura che portò all'estinzione della maggior parte dei rettili, essendo animali che non possono controllare la propria temperatura interna (ectotermi). Altri autori hanno proposto che i rettili potessero in parte controllare la temperatura e che la ragione della loro estinzione sia stata la mancanza di cibo, poiché senza luce sufficiente (a causa dello strato di cenere) la maggior parte delle piante morì.

Sono vertebrati con il corpo ricoperto di squame cornee epidermiche (la stessa sostanza che forma le unghie e i capelli nell'uomo), hanno respirazione polmonare, si riproducono per fecondazione interna e depongono uova dotate di un guscio calcareo che possono resistere in ambienti molto secchi.

Morfologia Esterna

Presentano tre parti: testa, tronco e coda.

• Testa. Presenta due narici, una bocca dotata di denti (che a volte presentano ghiandole velenifere, come nei serpenti) o un becco corneo (come nelle tartarughe), e due occhi con palpebre.
• Tronco. Presenta quattro arti che terminano con cinque dita separate (come nelle lucertole), unite da membrane (come nella testuggine palustre europea), o trasformati in pinne (come nella tartaruga liuto). Esistono anche rettili privi di arti (i serpenti). Gli arti sono articolati lateralmente, costringendo l'animale a strisciare (reptazione). Solo per brevi periodi possono sollevare il corpo da terra. Molti rettili antichi potevano camminare a quattro zampe (es. Diplodocus e Stegosaurus) o su due zampe (es. Tyrannosaurus).
• Coda. Si estende dalla cloaca fino all'estremità.

Anatomia Interna

Lo scheletro presenta costole unite alla colonna vertebrale e allo sterno, formando una cassa toracica (eccetto nei serpenti, che mancano di sterno). La circolazione è simile a quella degli anfibi (doppia e incompleta) in tutti i rettili, eccetto nei coccodrilli che hanno due ventricoli come uccelli e mammiferi (circolazione doppia e completa).

Riproduzione

I maschi possiedono un organo copulatore (pene). La fecondazione è interna. Poiché la temperatura interna è variabile (sono ectotermi), non incubano le uova, ma le seppelliscono semplicemente. Lo sviluppo è diretto, cioè senza stadi larvali.