Anatomia e Fisiologia degli Uccelli

• Gli Uccelli appartengono al Phylum Chordata e al Subphylum Vertebrata.
• Sono classificati come Classe Aves.
• Il capitolo 33 del libro "Diversità Animale," XVIII edizione, tratta degli uccelli.

Inquadramento Filogenetico

• Gli uccelli si posizionano nel clado degli Amniota, all'interno dei Tetrapodi.

Origine degli Uccelli

• Archaeopteryx lithographica, fossile di dinosauro teropode piumato di 147 milioni di anni fa, conferma l'origine degli uccelli da dinosauri piumati.
• Attualmente, gli uccelli sono inseriti nel clado Reptilia.
• Gli uccelli condividono caratteristiche anatomiche, fisiologiche (es. escrezione di acido urico) ed embriologiche (uova ricche di tuorlo) con i rettili.

Caratteri Generali

• Si contano 11.100 specie.
• La dimensione varia dallo struzzo (Struthio camelus, Ordine Struthioniformes), che pesa 45 kg ed è alto 2.7 m, al colibrì Mellisuga helenae (Ordine Apodiformes), che è lungo 5-6 cm.
• Sono endotermi/omeotermi.
• Gli uccelli hanno ali derivate da arti anteriori modificati e sono dotati di penne, sebbene non tutti siano volatori.
• Gli uccelli hanno colonizzato tutti gli ambienti terrestri, compresi Artide e Antartide.
• Molte specie marine depongono le uova sulla terraferma, mentre gli svassi (ordine Podicipediformes) costruiscono nidi sull'acqua.
• Il gipeto (Gypaetus barbatus, Ordine Accipitriformes) può avere un'apertura alare di 3 m.
• Il peso ridotto e gli adattamenti anatomici degli uccelli sono collegati al volo.
• Pochi cladi di animali volano, tra cui gli insetti (invertebrati) e i chirotteri (pipistrelli) e pterosauri (vertebrati estinti).
• L'ipotesi arboricola suggerisce che il volo si sia evoluto da planate tra alberi.
• Le penne, originariamente per la termoregolazione nei dinosauri, sono diventate fondamentali per il volo.

Anatomia e Fisiologia: Tegumento

• Sono ricoperti di penne, evolutesi da squame, e alcune squame rimangono sulle zampe.
• Le penne sono annesse alla cute e originatesi da protuberanze epidermiche, e sono strutture leggere ma resistenti.
• Le penne di contorno sono visibili sul corpo e hanno un vessillo rigido formato da barbe connesse da uncini.
• Le piume sono soffici e nascoste sotto le penne di contorno per l'isolamento termico.
• Le penne del volo, le remiganti (primarie e secondarie) sulle ali e la timoniere sulla coda, sono essenziali per il volo.
• Le penne e le piume sono fatte di beta-cheratina e vengono sostituite periodicamente tramite muta.
• La muta è simmetrica per non compromettere l'equilibrio.
• Alcune specie, come le anatre (ordine Anseriformes), perdono tutte le penne primarie contemporaneamente e diventano temporaneamente incapaci di volare.

Anatomia e Fisiologia: Sistema Scheletrico e Muscolare

• Lo scheletro è leggero grazie alle ossa pneumatiche, ma comunque robusto.
• Il cranio è un unico osso senza denti, ma con un becco corneo di cheratina.
• Le vertebre sono fuse in un synsacrum e nel pigostilo (dove si attaccano le penne timoniere), ad eccezione di quelle cervicali.
• Lo sterno è carenato, per un punto d'ancoraggio efficiente per i muscoli del volo.
• Le ossa degli arti anteriori sono ridotte ma conservano la struttura tetrapode.
• L'ala è abbassata dal muscolo pettorale innestato allo sterno carenato e all'omero.
• L'ala si alza grazie al muscolo sovracoracoideo, collegato all'omero e allo sterno.
• Le zampe hanno muscoli solo nella tibia-tarso, mentre il tarso-metatarso ha solo tendini per l'isolamento termico e per una presa efficace.

Anatomia e Fisiologia: Sistema Digerente

• Gli uccelli si nutrono rapidamente a causa del loro metabolismo intenso.
• L'esofago presenta un ingluvie (gozzo) per immagazzinare il cibo.
• Il proventriglio (stomaco ghiandolare) precede il ventriglio (stomaco muscolare), che tritura il cibo.
• Le sostanze nutritive vengono assorbite nell'intestino, che riceve gli enzimi dal fegato e dal pancreas.
• Le feci vengono espulse dalla cloaca, che ospita anche i dotti escretori e genitali.
• Molte specie rigurgitano materiale indigesto sotto forma di borre.
• I becchi degli uccelli sono uniti adatta a diversi regimi alimentari.

Anatomia e Fisiologia: Sistema Respiratorio e Osmoregolazione

• Il sistema respiratorio degli uccelli è il più efficace tra i vertebrati, essenziale per il volo.
• I bronchi si assottigliano in parabronchi che formano il polmone (diverso da quello dei mammiferi).
• Il sistema ha 9 sacchi aerei che si estendono nelle ossa pneumatiche.
• L'aria inspirata (75%) va nei sacchi aerei e viene immagazzinata per il respiro successivo fornendo spinta ascensionale durante il volo.
• I composti azotati sono eliminati come acido urico.
• Le specie marine hanno ghiandole del sale nel capo per espellere il sale in eccesso tramite le narici.

Riproduzione

• la riproduzione è esclusivamente sessuale e con sessi separati.
• Durante la copula, gli spermi risalgono nell'ovidotto femminile e possono sopravvivere per diversi giorni.
• Gli uccelli sono ovipari.
• Nella femmina, si sviluppano solo l'ovario e l'ovidotto sinistro.
• Le uova percorrono l'ovidotto dove vengono fecondate; in seguito vengono aggiunte albumina, membrane embrionali e il guscio.
• La deposizione avviene tramite la cloaca.
• La monogamia stagionale è comune nel 90% delle specie, con cure parentali condivise.
• Esistono anche specie monogame a vita, poliginiche (un maschio con più femmine) e poliandriche (una femmina con più maschi).
• Nel faloropo beccolargo i ruoli sessuali sono invertiti, le femmine competono coi maschi, dopo la deposizione delle uova le abbandonano e il maschio si occupa dei pulcini.
• Molti uccelli sono territoriali durante la riproduzione, difendendo un territorio sufficiente per il nutrimento dei piccoli.
• Alcune specie diventano gregarie durante la migrazione o adottano uno stile di vita coloniale per difesa reciproca.
• Il ciclo riproduttivo inizia in primavera, con i maschi che difendono il territorio tramite il canto.
• Il rituale di accoppiamento degli uccelli include la costruzione del nido dopo che il maschio attrae la femmina.
• Alcune specie esibiscono piumaggi e parate nuziali complesse.
• Le uova vengono deposte all'interno del nido oppure appoggiate su superfici.
• Il numero di uova varia da 1 a 15, l'incubazione dura da 12 a 60 giorni, e ci sono 1-3 covate all'anno, a seconda della specie.
• I pulcini diventano indipendenti in 11-120 giorni, se sono precoci e nidifughi sono in grado di alimentarsi da soli, altrimenti sono nidicoli.
• Alcune specie sono parassite di cova e il cuculo Cuculus canorus lo è di 47 specie di passeriformi.

Migrazione

• La migrazione è un movimento di andata e ritorno tra due aree geografiche.
• Quasi tutte le 4000 specie migratrici si spostano annualmente tra le aree settentrionali (riproduzione) e quelle meridionali (svernamento).
• La migrazione è regolata geneticamente ed è influenzata dall'imprinting.
• L'inizio della migrazione è influenzato da fattori ambientali che stimolano lo sviluppo delle gonadi e l'accumulo di grasso.
• Gli uccelli si orientano tramite elementi topografici e con l'apprendimento dai genitori, usando un "orologio interno" e "bussole".
• L'Europa è attraversata due volte all'anno da uccelli che migrano tra l'Artico e l'Africa.
• Le Pittime minori migrano dall'Alaska alla Nuova Zelanda senza sosta per 11000 km, grazie all'accumulo di grasso.
• Nel Paleartico si distinguono migrazioni a breve e lungo raggio.

Cenni di Sistematica

• Gli uccelli moderni si suddividono in Paleognati e Neognati.
• La classe è suddivisa in 41 ordini.
• I Paleognati hanno un palato primitivo e includono i ratiti e i Tinamiformes.
• I Neognati hanno un palato moderno e flessibile; la capacità di volare si è persa secondariamente in molti ordini.

Biodiversità degli Uccelli in Italia e Conservazione

• In Italia ci sono 551 specie (1800-2020), incluse 18 specie alloctone naturalizzate.
• 278 specie sono nidificanti, le altre presenti durante le migrazioni e l'inverno.
• C'è solo una specie para-endemica, la Passera d'Italia (Passer italiae).
• Le principali minacce sono: uso eccessivo delle risorse biologiche, espansione dell'agricoltura, cambiamento climatico, specie invasive e modificazioni dei sistemi naturali.
• I cambiamenti demografici degli uccelli riflettono l migliorie.
• C'è un peggioramento dello status di conservazione degli uccelli in prati e praterie.