Gnatostomi

VERTEBRATI
Mammiferi
Tetrapodi
Uccelli
Amnioti
Omeotermi
Rettili
Anfibi
Gnatostomi
Osteitti
Anamni
Condroitti
Pesci
Placodermi *
Acantodi *
Ciclostomi
Ostracodermi *
* estinti
Agnati
Eterotermi
Agnati
Agnati viventi: i Ciclostomi Missinoidei
Petromizonti
I ciclostomi sono gli agnati attuali ma il ritrovamento di fossili
dimostra la loro presenza in epoca molto antica
Caratteristiche principali dei Ciclostomi
- hanno una bocca imbutiforme o ovaloide
- hanno uno scheletro cartilagineo
- hanno un cranio ma non hanno una vera colonna vertebrale
- hanno una sola narice
- non hanno pinne pari
- non hanno scaglie
- hanno branchie a “sacco”
Da AGNATI a GNATOSTOMI
Il primo passo evolutivo nell’ambito dei Vertebrati fu la comparsa
di una “cerniera buccale” e il cambiamento di alimentazione.
Nel passaggio da Agnati a Gnatostomi le modificazioni
riguardano lo scheletro della faringe : il 1° arco faringeo
e poi anche il 2° arco faringeo che acquisiranno delle novità
diventando:
1° arco: arco orale 2° arco: arco ioideo
Gnatostomi:
In questi vertebrati si ha la comparsa di uno scheletro a cerniera
a sostegno della bocca
I più antichi gnatostomi sono considerati i Placodermi
Eccetto i Ciclostomi tutti gli altri vertebrati sono
gnatostomi
Vertebrati gnatostomi
Il principale passo successivo nella evoluzione dei Vertebrati fu la
comparsa di mascelle e pinne pari.
Le mascelle giocano un ruolo fondamentale in relazione
all’alimentazione. La presenza attorno alla bocca di mascelle, mosse da
muscoli, permette ad un organismo di afferrare la preda saldamente:
quando le mascelle sono provviste di denti la loro presa diventa più sicura.
Quindi nei V con l’evoluzione delle mascelle diventano possibili nuove fonti
di cibo. Ciò determinò per gli gnatostomi primitivi un successo tale per cui
essi sostituirono molti Vertebrati primitivi.
Le pinne pari costituirono un’altra importante innovazione perché esse
fornirono ai vertebrati nuotatori un preciso controllo della direzione.
La comparsa di questi caratteri segnarono perciò una nuova
radiazione dei Vertebrati.
Il predominio degli gnatostomi può aver contribuito alla estinzione degli
ostracodermi e relegato i ciclostomi a modi di vita specializzata
AGNATI
Condroitti
Pur presentando differenze hanno uno scheletro esclusivamente
cartilagineo che li accomuna
Si distinguono in:
Elasmobranchi
Olocefali:
Caratteristiche:
scheletro cartilagineo
scaglie placoidi
branchie a tavola,
senza opercolo
hanno uno spiracolo,
bocca ventrale,
denti conici,
coda asimmetrica eterocerca
ottimi nuotatori
Caratteristiche:
scheletro cartilagineo
non hanno scaglie
non hanno spiracolo
hanno una piega cutanea
opercolare,
coda filiforme,
denti appiattiti
?
Osteitti
Sono pesci con scheletro parzialmente o completamente
costituito da tessuto osseo
In base alle caratteristiche delle pinne si suddividono in
due sottoclassi
Attinopterigi (con pinne raggiate)
Sarcopterigi o Coanoitti (con pinne lobate)
Caratteristiche generali :
Scheletro più o meno ossificato
branchie ricoperte da opercolo osseo
vescica natatoria
bocca terminale
hanno scaglie più moderne
Osteitti : Attinopterigi
Condrostei
Presentano caratteri di primitività: gran parte del loro scheletro è ancora
cartilagineo, hanno una pinna eterocerca, spesso è presente uno spiracolo,
Possono persistere scaglie “più antiche”
Olostei
Gran parte dell’endoscheletro è ossificato, mantengono ancora alcuni
caratteri primitivi dell’endoscheletro (cranio)
Teleostei
Il loro scheletro è completamente ossificato, presentano scaglie e
pinne“moderne”, pinna caudale omocerca, branchie a pettine
Osteitti : Sarcopterigi
Dipnoi
Crossopterigi
Dal punto di vista evolutivo costituiscono un gruppo molto importante
perché dai Crossopterigi (forme estinte) si sarebbero evoluti i tetrapodi
Hanno pinne lobate, coda simmetrica dificerca,
narici interne (Coanoitti), polmoni (nei Dipnoi)
CROSSOPTERIGI
Celacanti, Latimeria : unica specie oggi nota vivente è la Latimeria,
ritenuta un “fossile vivente” per diversi caratteri primitivi.
Vivono in ambiente marino anche a elevate profondità,
mancano di narici
DIPNOI
I soli 3 generi viventi sono Neoceratodus , Protopterus,
Lepidosiren; vivono in acque dolci o salmastre, calde, soggetti a
periodi di siccità, sono provvisti sia di polmoni che di branchie
Gruppi estinti
Dai pesci ai tetrapodi: questa è stata la tappa che
dal punto di vista evolutivo ha richiesto profonde modificazioni
strutturali e funzionali che hanno riguardato quasi tutti gli apparati.
Pressioni ambientali indussero dei Vertebrati dotati di opportune
caratteristiche a spostarsi verso gli ecosistemi terrestri.
Questi erano i crossopterigi ripidisti (estinti) che, a differenza di altri
avevano robuste pinne sostenute da uno scheletro interno e non da
raggi, e avevano le coane, narici interne, che collegavano la bocca
con delle sacche polmonari: Essi vivevano in acque lagunari o salmastre
in prossimità di coste.
Prerequisiti per la vita in ambiente terrestre riscontrati nei
progenitori dei tetrapodi: i Crossopterigi Ripidisti (Osteolepis) :
Presenza di una pinna (archipterigio) con scheletro formato da un
asse centrale e una fila di basali cui si articola su di un lato una
serie di radiali che sorreggono i lepidotrichi della pinna
Presenza di coane, cioè di narici interne capaci di permettere il
passaggio dell’aria atmosferica dalle cavità nasali alla cavità boccale
e alla faringe
Presenza di “polmoni”
Problemi da risolvere sulla terra:
Sostegno del corpo : modificazioni delle strutture scheletriche
(vertebre,cinti, appendici)
Respirazione e circolazione del sangue: modificazioni del cuore e dei
vasi arteriosi e delle strutture respiratorie
Disidratazione: adattamenti della pelle, corneificazione, per prevenire
la disidratazione
Raccolta dei segnali acustici e visivi: modificazioni dell’organo
dell’udito e della vista
Modalità di riproduzione e di sviluppo della progenie
Cambiamenti attuati dai tetrapodi
Tetrapodi
Anfibi
Rettili
Uccelli
Mammiferi
ANFIBI: †Labirintodonti ,estinti
Lissanfibi: urodeli, apodi, anuri (forme attuali)
I primi Labirintodonti presentavano caratteri di di transizione
dai pesci ai tetrapodi, svolgevano vita prevalentemente acquatica
ma possedevano arti pari
Caratteri generali degli Anfibi
•Arti articolati
•Cinto pelvico articolato con la colonna vertebrale
•Comparsa della columella (orecchio medio)
•Pelle generalmente “nuda”, ma molto ricca di ghiandole
utilizzata per la respirazione
•Sviluppo in ambiente acquatico con stadio larvale
Il passaggio da anamni ad amnioti ha consentito il completo
distacco dall’ambiente acquatico anche per lo sviluppo embrionale
perché la comparsa dell’amnios, un annesso embrionale che
ricostituisce l’ambiente acquatico durante lo sviluppo, consente
all’embrione di svilupparsi in ambiente terrestre.
AMNIOTI
RETTILI
UCCELLI
MAMMIFERI
I Cotilosauri, rettili, rappresenterebbero un gruppo basale di amnioti
da cui sarebbero evoluti i successivi amnioti
RETTILI
I rettili sono discendenti di antichi anfibi che, risolti i problemi
riproduttivi, divennero i primi veri e completi vertebrati terrestri
i primi vertebrati cioè con tutti i requisiti per una vita interamente
terrestre;
di fondamentale importanza è stata la comparsa di membrane fetali
(amnios e corion) le quali consentono lo sviluppo dell’ embrione
sulla terra all’interno di un sacco amniotico.
Quest’ultimo è il carattere diagnostico principale che
distingue i rettili dagli anfibi.
Fra le caratteristiche fondamentali dei Rettili ricordiamo:
tegumento provvisto di uno spesso strato corneificato e
caratterizzato dalla presenza di squame e artigli;
presenza di un collo che consente ampi movimenti della testa;
importanza del cranio anche ai fini della classificazione in relazione
alla presenza di fosse e arcate temporali del dermatocranio
Rettili attuali:
A- Cheloni
B- Rincocefali
C- Squamati (Lacertiliani, Serpenti)
D- Coccodrilliani o Loricati
Classificazione comprensiva anche
di forme estinte in base alle caratteristiche del cranio :
Anapsidi: Cotilosauri*, Cheloni
Diapsidi: Arcosauri* (dinosauri), Coccodrilliani, Rincocefali e Squamati
Parapsidi: Ittiosauri, Plesiosauri**
Sinapsidi: Terapsidi*
*estinti
OMEOTERMI: Uccelli - Mammiferi
Acquisizione dell’omeotemia
La temperatura influenza fortemente i processi biologici che sostengono i
vertebrati e i meccanismi di termoregolazione sono ampiamente diffusi fra
di essi, ma sono diversi fra eterotermi ed endodermi omeotermi.
I
meccanismi di termoregolazione
fondamentalmente su:
degli
ETEROTERMI
si
basano
Lento metabolismo
Scarso isolamento del corpo
Rapido scambio di calore con l’ambiente
Le caratteristiche della termoregolazione degli ENDOTERMI sono opposte e
prevedono:
Elevato metabolismo basale
Isolamento del corpo per trattenere il calore generato
Elementi alla base della termoregolazione in:
UCCELLI
presenza delle penne per la conservazione del calore
ventilazione polmonare (sacchi aeriferi) per la dispersione del calore
MAMMIFERI
fattori atti alla conservazione del calore:
presenza dei peli
spesso strato di grasso sottocutaneo
contrazione muscolare (brivido)
vasocostrizione periferica
fattori atti alla dispersione del calore:
ghiandole sudoripare della pelle
iperventilazione polmonare
vasodilatazione periferica
UCCELLI
Caratteri scheletrici indicano nei rettili Saurischi i possibili progenitori
degli Uccelli
Sono vertebrati omeotermi dotati di penne (caratteristica
diagnostica della classe). Sono unicamente ovipari.
In generale si può dire che ogni carattere distintivo degli Uccelli è un
adattamento al volo (si ritiene che l’assenza del volo sia una
acquisizione secondaria).
Le ossa nel complesso sono alleggerite e sono per lo più cave (ossa
pneumatiche);
si osservano ampio sterno carenato e coste provviste di processi
uncinati per ampliare e rafforzare la gabbia toracica per l’inserzione
della potente muscolatura richiesta per il volo;
cinto pelvico modificato rispetto allo schema di base;
i denti sono andati perduti e sostituiti da un leggero becco corneo;
miglioramento della vista: le orbite si sono ampliate, i lobi ottici
sono molto sviluppati;
struttura e organizzazione microscopica dei polmoni unica fra i
vertebrati; sono anche provvisti di sacchi aeriferi.
Uccelli:
† Archeorniti
Neorniti: † Odontognati
Paleognati
Neognati
Uccelli
La maggioranza degli Uccelli sono
:
Caratteri scheletrici
:
ossa cave
arti anteriori modificati
sterno carenato
cinto pelvico con
pube diretto caudalmente
sinsacro
vertebre eteroceli
forcella del cinto
pettorale
carenati e sono piuttosto uniformi
nei caratteri anatomici fondamentali;
più variabili possono essere becco,
piumaggio, zampe posteriori e canto
Caratteri presenti nei Saurischi (rettili)
che li avvicinano agli uccelli:
bipedismo,
ossa cave, cranio leggero,
mano con dita ridotte
cinto pettorale
MAMMIFERI
Sono animali omeotermi, ricoperti di pelo,
e allattano la prole per la presenza di ghiandole mammarie con
capezzoli.
L’attività intellettiva, per un grandissimo sviluppo della corteccia
cerebrale, può essere considerata a ragione la caratteristica
fondamentale della evoluzione dei mammiferi.
il cranio molto ampio è sinapside, la mandibola è costituita da un
solo osso dentale e sorregge denti generalmente eterodonti (due
dentizioni); nuova articolazione mascellare rispetto agli altri
tetrapodi e comparsa di tre ossicini dell’orecchio medio;
Hanno un efficiente sistema circolatorio (come gli uccelli) e il
cuore diviso in quattro cavità;
Unici vertebrati con eritrociti anucleati molto numerosi per unità
di volume.
numero fisso di vertebre cervicali (salvo poche eccezioni).
Alcune di queste caratteristiche non sono riscontrabili in Monotremi
Rettili progenitore dei M. sono i Terapsidi che presentavano un osso
dentale prominente, palato secondario, eterodontia, 2 condili occipitali,
zampe ben sollevate
Mammiferi
Prototeri - Monotremi: ovipari, hanno un becco, non hanno capezzoli,
mantengono la cloaca, non hanno paglione auricolare, sono omeotermi
imperfetti; più di altri mantengono caratteri primitivi di tipo rettiliano
(es oviparità, cinto scapolare, cloaca), ma sono mammiferi per la
presenza di gh. mammarie e peli.
Metateri - Marsupiali: vivipari con caratteristico marsupio per
contenere i piccoli appena nati, in cui c’è lo sbocco delle gh. mammarie
Euteri o Placentati: vivipari, con formazione di una vera placenta
Comprendono il maggior numero di specie viventi