Dai Dinosauri agli Uccelli (Parte I)

Ed ecco una perla del nostro ospite Daniele Tona che ci spiega un passaggio chiave dell’evoluzione dei Vertebrati. Come si è passati dai Dinosauri agli Uccelli?
La cornice è data dalle splendide immagini della nostra nuova ospite Alessandra Morgillo.

Daniele Tona 16 settembre 2010

Ed ecco una perla del nostro ospite Daniele Tona che ci spiega un passaggio chiave dell’evoluzione dei Vertebrati.
La cornice è data dalle splendide immagini della nostra nuova ospite Alessandra Morgillo.


Nibbio reale (Milvus milvus) – Foto di Alessandra Morgillo

Quindi ora basta dire che i Dinosauri volanti non esistono!!! …ma leggiamo un po’…

Se vuoi, leggi prima “Chi sono i Dinosauri” …di Daniele Tona

Gli uccelli sono fra gli animali con i quali abbiamo maggior familiarità e che sono più facilmente riconoscibili: in fondo, gli uccelli sono gli unici animali ad avere un folto piumaggio, a deporre le uova e (nella maggior parte di loro) a saper volare.
Prima di capire da dove provengano gli uccelli, può essere utile ricapitolare le loro caratteristiche anatomiche salienti.

Lo scheletro degli uccelli si è radicalmente modificato per consentire loro di spiccare il volo: le ossa sono leggere e cave all’interno (presentano una struttura detta trabecolare), e queste cavità contengono prolungamenti dell’apparato respiratorio, le cosiddette sacche aeree, che non solo alleggeriscono il corpo, ma permettono di immagazzinare una maggiore quantità di aria, e quindi di ossigeno; lo sterno si è ingrandito a dismisura per permettere l’inserzione dei potenti muscoli che servono a battere le ali; nell’arto anteriore gli ossicini del polso si sono fusi con quelli della mano formando il cosiddetto carpometacarpo, e le dita si sono ridotte; il cinto pelvico si è irrobustito, andando a comprendere anche alcune vertebre dorsali nel sinsacro; le stesse vertebre si sono ridotte di numero, soprattutto nella coda, dove quelle più distali si sono fuse nel pigostilo; le ossa della caviglia e del piede si sono fuse in un tarsometatarso, con il primo dito (l’equivalente del nostro alluce) ribaltato. Infine, l’intero corpo degli uccelli è ricoperto da piume con funzione isolante, e da penne che servono sia come copertura sia per il volo.

L’anatomia degli uccelli è così peculiare che per molto tempo ai naturalisti è bastato trovare un osso o una penna per stabilire inequivocabilmente che il loro proprietario originale fosse un uccello.


Luì piccolo (Philloscopus collybita) – Foto di Alessandra Morgillo

Poi, un giorno del 1861, in una località della Baviera chiamata Solnhofen emerse dalle lastre calcaree estratte nelle cave locali lo scheletro di una creatura vissuta alla fine del Giurassico, più di 150 milioni di anni fa.
Il fossile somigliava in tutto e per tutto a un dinosauro: aveva zampe anteriori con tre dita artigliate, una bocca irta di denti e una lunga coda ossuta.
Ciò che però sconcertò gli scopritori fu l’impronta che circondava lo scheletro: nel finissimo calcare giurassico si era infatti conservata la traccia di lunghe penne che spuntavano dalle braccia e dalla coda, identiche alla singola penna fossile ritrovata solo l’anno prima nella stessa località e attribuita a un animale battezzato Archaeopteryx lithographica, “antica ala della pietra litografica”.
L’Archaeopteryx è un fossile estremamente importante: non solo ha fornito un punto di partenza per l’indagine sull’origine degli uccelli, ma ha anche costituito la prova concreta che la teoria di Darwin sull’evoluzione, pubblicata poco tempo prima nel suo saggio Su “l’origine delle specie”, aveva un fondamento, tanto che i detrattori della teoria additarono Archaeopteryx come un falso creato ad hoc a sostegno di Darwin.
E veniamo così al nocciolo del discorso: è considerato un dato di fatto che Archaeopteryx sia il primo uccello, il più antico rappresentante del gruppo (o più correttamente, del taxon) denominato Avialae.
Quello che è rimasto oscuro per molti decenni dopo la scoperta di Archaeopteyx non è tanto in cosa si stesse evolvendo, quanto da dove arrivasse, cioè da quale animale si sia evoluto.
Sono state avanzate numerose teorie in proposito: alcuni sostenevano che fosse un parente stretto dei coccodrilli, altri che fosse un “cugino” degli pterosauri, altri ancora che fosse un dinosauro le cui squame si erano evolute in penne.
Quest’ultima ipotesi è sempre stata quella più in voga, ma mancavano le prove concrete, qualcosa che confermasse una volta per tutte la validità della teoria.
La risposta è finalmente giunta negli anni Novanta, quando i paleontologi ebbero modo di studiare alcuni scheletri fossili rinvenuti in Cina, nella regione di Liaoning.
Questi fossili sono conservati in sedimenti della Formazione Yixian e vengono datati a circa 120 milioni di anni fa, nel Cretaceo Inferiore; sono chiaramente dei dinosauri, ma come Archaeopteryx possiedono delle piume la cui morfologia spazia da quelle filamentose di Sinosauropteryx a quelle sviluppate e coerenti di Caudipteryx, fino al Microraptor con lunghe penne addirittura sugli arti posteriori.
Questi straordinari ritrovamenti hanno dimostrato che le penne erano già presenti nei dinosauri, provando una volta per tutte che gli uccelli derivano proprio da essi, e in particolare dai bipedi carnivori del gruppo dei Teropodi (per avere un’idea di chi fossero i Teropodi bastano tre nomi: Tyrannosaurus, Allosaurus e Velociraptor).
A ciò vanno aggiunti alcuni resti straordinari che testimoniano da parte dei dinosauri esempi di comportamento molto simili a quelli degli uccelli: fra questi, un Oviraptor morto accovacciato sulle sue uova mentre le stava presumibilmente covando (si è capito che erano sue dagli embrioni rinvenuti in alcune di esse), e il troodontide cinese Mei long, il cui scheletro è acciambellato con la testa sotto una zampa anteriore, proprio come gli uccelli quando dormono.
E’ quindi probabile che anche alcuni comportamenti degli uccelli odierni siano un retaggio dei loro antenati dinosauri.
Paradossalmente, i fossili di Liaoning hanno svelato un mistero ma ne hanno sollevato un altro: se le penne erano già presenti nei dinosauri, che chiaramente non volavano, a cosa servivano? Anche qui le ipotesi si sono sprecate, e fra le varie proposte vi sono l’isolamento termico
molto probabilmente i Teropodi erano predatori endotermi, o un po’ impropriamente “a sangue caldo”, per cui avevano bisogno di trattenere il calore corporeo; i piumini che indossiamo d’inverno sono la prova di quanto le piume possano essere isolanti,
(leggi “I dinosauri erano a sangue caldo o a sangue freddo?”)

oppure la comunicazione tra individui
penne molto colorate potevano aiutare i dinosauri a riconoscere i membri della loro specie,

o ancora come un cosiddetto display sessuale
i maschi avrebbero ostentato un piumaggio vistoso nel tentativo di far colpo sulle femmine.

C’è da dire che nelle diverse famiglie di Teropodi le piume presentano caratteristiche diverse, che guarda caso corrisponderebbero grossomodo alla posizione nel cladogramma, ossia l'”albero genealogico” dei dinosauri: nelle famiglie più antiche si trattava di piume filamentose, dapprima con un solo “ciuffo” e poi con più d’uno; in famiglie successive si è sviluppato l’asse centrale (il rachide) con il vessillo, dato dai rami laterali o barbe, a loro volta ramificate nelle barbule; in famiglie ancora più derivate si sviluppano uncini sulle barbule che conferiscono coerenza al vessillo; infine, il vessillo diverrà asimmetrico e idoneo a consentire il volo: è una condizione che troviamo solo negli Avialae menzionati prima e nei Deinonychosauria, il taxon che comprende le famiglie Troodontidae e Dromaeosauridae, ossia i “raptor” visti nella saga di Jurassic Park.
Appare perciò evidente che le penne dei dinosauri sono state impiegate solo in un secondo momento come supporto per il volo; ciò è accaduto con la comparsa delle penne asimmetriche, il cui profilo crea quell’effetto aerodinamico, detto di portanza, tale da ricevere la spinta verso l’alto fondamentale per staccarsi da terra.
Il primo ad avere i requisiti per sfruttare questa peculiarità delle penne è stato proprio Archaeopteryx; gran parte dei deinonicosauri era troppo grande per potersi alzare in volo, e l’unica eccezione, il Microraptor con quattro “ali” non è ancora ben chiaro se e come fosse in grado di usarle.


Cincia mora (Parus major) – Foto di Alessandra Morgillo

Ma come è nato il volo?
Le scuole di pensiero in proposito sono due: la teoria della “planata verso il basso” si basa sul presupposto che l’antenato di Archaeopteryx fosse un animale arboricolo (ovvero che viveva sugli alberi) che sfruttava la superficie alare per planare come un piccolo aliante, e che nel corso delle generazioni si fosse aggiunto alla planata un intervento dell’animale, che sbattendo le ali avrebbe potuto prolungare il tragitto percorso.
L’altra teoria, quella del “salto in alto” suppone che l’antenato di Archaeopteryx fosse un dinosauro terrestre corridore, che sbatteva le zampe anteriori durante la corsa per prendere velocità; è stato infatti osservato che alcuni uccelli odierni riescono a risalire di corsa pendii anche ripidi sfruttando la spinta verso l’alto offerta dal profilo delle ali; l’evoluzione avrebbe poi selezionato le penne affinché diventassero sempre più lunghe fino a essere in grado di sollevare da terra l’animale, trasformando la corsa iniziale in un rollio prima del decollo.
Non è ancora ben chiaro quale delle due teorie sia corretta, anche se quella del “salto in alto” ha acquisito un certo seguito alla luce delle più recenti ricostruzioni cladistiche.
Di certo, una volta che Archaeopteryx si è staccato da terra, la via per la conquista del cielo si è aperta.
In conclusione, abbiamo visto come la discendenza degli uccelli dai dinosauri, fino a pochi anni fa ancora permeata dal dubbio, sia ormai considerata un dato di fatto.
La prossima volta che nel piatto troviamo un pollo arrosto, quindi, ricordiamoci che stiamo mangiando la coscia di un dinosauro, e ringraziamo che i suoi cugini carnivori si siano estinti, altrimenti sarebbero loro a mangiare umani arrosto!

Dai Dinosauri agli uccelli (parte II)

Un altro passaggio chiave… (Dai rettili ai mammiferi …di Stefano Rossignoli)

Dai Dinosauri agli Uccelli (Parte II)

Dai dinosauri si originano gli uccelli. Evoluzione durante l’era mesozoica, parte seconda

Daniele Tona 22 settembre 2010

Continua il nostro esperto di Dinosauri Daniele Tona a parlarci di un passaggio chiave dell’evoluzione dei Vertebrati.
Leggi la prima parte!

…La strada che da Archaeopteryx conduce agli uccelli che conosciamo è però ancora lunga.

Archaeopteryx_fossilmuseum_net_smallGuarda Archaeopteryx su fossilmuseum.net

L’anatomia di Archaeopteryx è infatti ben diversa da quella di una rondine o di un’aquila; i caratteri peculiari che abbiamo visto all’inizio vengono acquisiti via via, passando attraverso numerose famiglie di animali che, un po’ alla volta, perdono caratteristiche tipicamente rettiliane, evolvendole in altre più marcatamente aviane.
Laddove per molti decenni questa parte della storia degli uccelli è stata avvolta nella più completa oscurità (in sostanza le conoscenze passavano da Archaeopteryx del tardo Giurassico a uccelli ormai fatti e finiti del Cretaceo superiore), scavi condotti negli ultimi venti anni in siti del Cretaceo inferiore, tra cui Liaoning in Cina e Las Hoyas in Spagna, hanno permesso di colmare la lacuna e di avere un quadro più chiaro dell’evoluzione degli uccelli, un processo ben più lungo e articolato di quanto si pensasse all’inizio.

cladogramma_celurosauri

Risalendo il cladogramma degli Avialae si arriva alla prima modifica del modello base: la comparsa del pigostilo, cui corrisponde un accorciamento della lunga coda dei dinosauri. I Pigostylia comprendono una famiglia di uccelli primitivi chiamati Confuciusornithidae, così chiamati dal genere tipo, il Confuciusornis (“uccello di Confucio”) del Cretaceo inferiore cinese.
Il Confuciusornis era più vicino agli uccelli rispetto ad Archaeopteryx: la coda è corta con un pigostilo appuntito ed ha un becco privo di denti (che però ha evoluto indipendentemente agli uccelli moderni); presenta però dei caratteri ancora basali, come uno sterno poco sviluppato e zampe anteriori con lunghe dita artigliate; la preservazione eccezionale degli esemplari ha inoltre mantenuto traccia del piumaggio, tra cui due lunghissime penne sulla coda.
Confuciusornis era in grado di volare meglio di Archaeopteryx, ma il modo con cui si inseriva l’omero (l’osso del braccio) gli impediva di sbattere velocemente le ali, per cui si pensa che preferisse un volo planato.
L’altro gruppo di Pigostylia (chiamato “sister group” in cladistica) sono gli Ornithothoraces, ossia quegli animali caratterizzati da una serie di modifiche anatomiche che hanno consentito un volo attivo e dinamico: un tronco più corto e rigido, coracoidi allungati, uno sterno ampio e carenato e un’articolazione della spalla modificata: Si tratta dei primi uccelli veri e propri, con caratteri che li rendono volatori abili ed efficienti. A ciò si aggiungono l’alluce ribaltato, che permette loro di appollaiarsi, e l’articolazione del polso che consente di ripiegare la mano, le cui dita sono ormai ridotte a elementi corti e non più funzionali.
Gli Ornithothoraces comprendono due grandi gruppi: gli Enantiorniti sono uccelli esclusivi del periodo Cretaceo; il nome del gruppo, “uccelli opposti”, sta ad indicare l’articolazione della spalla, dove il coracoide presenta una protuberanza mentre la scapola presenta una concavità con cui va a combaciare; è una situazione all’opposto di quella che troviamo negli uccelli odierni, da qui il nome Enantiorniti.
Questi uccelli avevano inoltre caratteri peculiari, come il tarsometatarso non completamente saldato nella porzione a contatto con le dita e la presenza delle coste addominali dette gastralia, ereditate dai loro antenati dinosauri; molti di essi erano anche muniti di piccoli denti.
In generale gli Enantiorniti sono considerati una strada alternativa nell’evoluzione degli uccelli, con caratteristiche intermedie fra i loro antenati e i volatili moderni, che ha comunque avuto grande successo durante il Cretaceo, estinguendosi in corrispondenza della crisi biologica alla fine del periodo (ricordiamoci che non sono stati solo i dinosauri ad estinguersi 65 milioni di anni fa!).
L’altro gruppo di Ornithothoraces sono gli Ornithuromorpha, che sono ormai uccelli a tutti gli effetti; le ultime modifiche che interessano la loro anatomia sono a livello soprattutto della colonna vertebrale, che riduce ulteriormente il numero delle vertebre, e del polso, dove avviene la fusione dei metacarpi.
Gli Ornituromorfi comprendono essenzialmente gli uccelli moderni oltre a una serie di generi e gruppi più basali, ancora caratterizzati dalla presenza di denti nel becco; degni di nota sono gli Hesperornithes, che hanno rinunciato al volo riducendo le ali a moncherini atrofizzati, per diventare uccelli acquatici che nuotavano scalciando con le zampe posteriori, robuste e quasi certamente palmate.
Gli Ichthyornithes sono invece l’equivalente cretaceo dei gabbiani, da cui differivano solo per la presenza di denti. A questi gruppi si aggiunsero, alla fine del Cretaceo, anche i primi rappresentanti dei Neorniti, cioè gli uccelli veri e propri dal becco privo di denti, gli unici a scampare all’estinzione di massa alla fine del Cretaceo.
La storia degli uccelli continua però in modo sorprendente nel Cenozoico: i Neorniti superstiti, infatti, si differenziarono con una rapidità sbalorditiva, e nel giro di pochi milioni di anni quasi tutti gli ordini attuali contavano almeno un rappresentante.


Picchio muratore (Sitta europaea) – Foto di Alessandra Morgillo

Nel corso del Cenozoico, inoltre, gli uccelli hanno più volte e in epoche diverse assunto il ruolo di predatori dominanti dei loro ecosistemi, tornando ad essere animali vincolati alla terra e seminando il terrore tra i mammiferi.
Laddove i mammiferi carnivori come felini e canidi non si erano ancora evoluti o non erano ancora giunti, uccelli terrestri alti più di due metri correvano su lunghe zampe muscolose, catturando inermi erbivori con i becchi adunchi.
La loro somiglianza con i dinosauri carnivori da cui si sono evoluti nel remoto Giurassico è impressionante, quasi un omaggio ai loro antenati volto a tenere alto il nome della loro antica stirpe.

Daniele Tona

Dai Dinosauri agli Uccelli (Parte 3 – alcune novità…)

Un altro passaggio chiave… (Dai rettili ai mammiferi …di Stefano Rossignoli)

I Vulcani sono tutti uguali?

Immagino che sia chiaro che l’idea per questo articolo mi è venuta osservando come tutti l’eruzione del vulcano islandese presso il ghiacciaio Eyjafjallajokull, ma anche le domande degli amici, tra cui Davide da oltre oceano, mi hanno spinto a scrivere di vulcani.
Ovviamente l’interesse della massa si è dedicato al blocco del traffico aereo in Europa conseguente all’abbondante emissione di ceneri vulcaniche.
Cerchiamo però di capire che tipo di vulcano è e come si comporta questo ‘Colosso Islandese’…
Per prima cosa è importante capire in che zona strutturale della Terra si trova l’ Islanda:
anche nei corsi di Gelogia più elementari, insegnano che quest’isola è una parte integrante della Dorsale Medio-Atlantica.
Come spiegavo nell’articolo a cui vi rimando, In corrispondenza delle dorsali si forma la crosta oceanica ovvero nuovo fondale oceanico.
L’islanda si trova su una dorsale che continua ad essere attiva da decine di milioni di anni, quindi nessuno si dovrà stupire se questa eruzione dovesse durare qualche mese o anno.
E’ normale un eruzione in Islanda!

Stefano Rossignoli 23 maggio 2010

Immagino che sia chiaro che l’idea per questo articolo mi è venuta osservando come tutti l’eruzione del vulcano islandese presso il ghiacciaio Eyjafjallajokull, ma anche le domande degli amici, tra cui Davide da oltre oceano, mi hanno spinto a scrivere di vulcani.
Ovviamente l’interesse della massa si è dedicato al blocco del traffico aereo in Europa conseguente all’abbondante emissione di ceneri vulcaniche.
Cerchiamo però di capire che tipo di vulcano è e come si comporta questo ‘Colosso Islandese’…

250px-Eyjafjallajökull

Per prima cosa è importante capire in che zona strutturale della Terra si trova l’ Islanda:
anche nei corsi di Gelogia più elementari, insegnano che quest’isola è una parte integrante della Dorsale Medio-Atlantica.
Come spiegavo nell’articolo a cui vi rimando, In corrispondenza delle dorsali si forma la crosta oceanica ovvero nuovo fondale oceanico.
L’islanda si trova su una dorsale che continua ad essere attiva da decine di milioni di anni, quindi nessuno si dovrà stupire se questa eruzione dovesse durare qualche mese o anno.
E’ normale un eruzione in Islanda!
Nel 1783 il vulcano Laki (in realtà un sistema di fessure lunga diversi chilometri eruttò circa 12 – 14 km cubi di lava e ceneri ricoprendo un ‘area di 565 km quadrati. L’eruzione a livello delle dorsali è uno dei tipi di eruzione tra i più costanti conosciuti al mondo.

Semplicemente, avvenendo la maggior parte di queste eruzioni sul fondale oceanico, non le vediamo e non vengono emesse ceneri in atmosfera. Leggi tutto “I Vulcani sono tutti uguali?”

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