Mammiferi e - Corsi di Studio in Scienze Naturali e in

Mammiferi
e
Primati
Specie
Homo sapiens
Genere
Homo
Famiglia
Ominidi
Ordine
Primati
Classe
Mammiferi
Vertebrati
Cordati
Subphylum
Phylum
Regno animale Regno
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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.
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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
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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.
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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
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k
r
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
Rettili
- necessità di ambiente acquatico per la deposizione delle uova
- fecondazione esterna, con interazione diretta e contemporaneità
- grandi quantità di prole
* 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.
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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)
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\/
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
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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
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I PRIMATI
Il nome: coniato da Linneo (1758) che distinse :
PRIMATI
uomo e scimmie
SECONDATI mammiferi non primati
TERZIATI
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
1641.
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)
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PRIMATI viventi
PROSCIMMIE
LEMURIFORMES
TUPAIOIDEA
LEMUROIDEA
formazione recente delle forme
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
Lemuriformi
Lemuri
Loris
STREPSIRRINE
(zona nasale umida)
Tarsiformi
Tarsi
Scimmie
Platirrine
Catarrine
(Nuovo Mondo)
(Vecchio Mondo)
Ceboidi
Cercopitecoidei
Ominoidei
(Scimmie del Nuovo
Mondo)
(Scimmie del Vecchio
Mondo)
(Scimmie antropomorfe
e Uomo)
APLORRINE
(zona nasale non più umida)
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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.
Strepsirrine (Lemur, Loris)
Zona nasale non più umida
Nelle Aplorrine i processi del
mascellare e la pelle ricoperta di
peli hanno completamente
obliterato il rhinarium
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
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Classificazione degli Ominoidei
Hominoidea
Superfamiglia
Famiglia
Hilobatidae
Pongidae
Sottofamiglia
Hilobatinae
Ponginae
Genere
(Hylobates)
Pongo
(Orango)
Gibboni
Hominidae
Paninae
Homininae
Gorilla (Gorilla)
Ardipithecus
Pan (Scimpanzè)
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.
Scoiattolo
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.
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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
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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
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ALCUNE CARATTERISTICHE SPECIFICHE DEI PRIMATI:
* miglioramento della VISTA. Fra gli alberi l'odorato ha un’importanza ridotta, mentre
l’importanza della vista aumenta nettamente
Î gli occhi si ingrandiscono <==> captazione maggior quantità di luce
Î 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
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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
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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.
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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
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