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Blog di curiosità e divulgazione scientifica. Le Scienze Naturali per tutti. – E' un'idea di Stefano Rossignoli – Benvenuti!

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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)

Daniele Tona 24 marzo 2010

Questa domanda, apparentemente banale, è in realtà meno scontata di quel che sembra.
Il grande pubblico, infatti, tende a identificare col termine “dinosauro” qualunque rettile, possibilmente di grandi dimensioni, vissuto milioni di anni fa e oggi estinto. I dinosauri, però, sono solo uno degli innumerevoli gruppi di rettili che si sono avvicendati nel corso della storia del nostro pianeta.
Ci domandiamo a questo punto cos’è che definisce un dinosauro e lo distingue dagli altri rettili preistorici; per farlo noi possiamo valutare diversi elementi: l’epoca, l’ambiente di vita e l’anatomia di questi animali.
Iniziamo col considerare quando sono vissuti i dinosauri. Questi animali si sono evoluti durante l’era Mesozoica, dominando la Terra per un lasso di tempo molto lungo: ben 165 milioni di anni, dal Triassico superiore (circa 230 milioni di anni fa) alla fine del Cretaceo 65 milioni di anni fa, quando si verificò l’estinzione di massa che spazzò via loro e, non dimentichiamolo, molti altri gruppi di organismi.
Questo significa che, ad esempio, il famoso Dimetrodon dalla caratteristica vela sul dorso non è un dinosauro poiché è vissuto nel Permiano inferiore, molto tempo prima che il primo dinosauro facesse la sua comparsa; il dimetrodonte appartiene infatti ai Sinapsidi, il gruppo di rettili da cui si sono evoluti i mammiferi, e più precisamente fa parte dei loro esponenti più antichi denominati Pelicosauria; in altre parole, il dimetrodonte è parente più prossimo di noi umani che non del tirannosauro!
Lo stesso vale per i gruppi di rettili scampati alla crisi al limite tra Cretaceo e Paleogene, nessuno dei quali appartiene ai dinosauri; paradossalmente, la scoperta di Archaeopteryx nell’Ottocento ha suggerito che gli animali più vicini ad essi che oggi possiamo osservare in natura sono gli uccelli, ed i molti ritrovamenti negli ultimi decenni di dinosauri con caratteristiche affini a quelle degli uccelli lo hanno confermato.

All’interno del lasso di tempo che abbiamo definito non sono però esistiti solo i dinosauri.

Dobbiamo quindi adottare un altro criterio per restringere il campo, ed è quello dell’ambiente di vita: tutti i dinosauri sono animali esclusivamente terrestri; questo ovviamente non significa che non sapessero nuotare (al contrario: sono state rinvenute piste di impronte attribuite a dinosauri che mentre guadavano a nuoto uno stagno o un fiume grattavano il fondo con gli artigli), bensì che non avevano adattamenti anatomici che consentissero loro di colonizzare ambienti diversi dalla terra emersa. Questo esclude perciò tutti i rettili acquatici vissuti nel Mesozoico: gli Ittiosauri simili a pesci, i Plesiosauri dal collo lungo, i loro cugini Pliosauri ed i Mosasauri parenti stretti dei varani.
Se parliamo dell’ambiente aereo, però, il discorso si fa leggermente diverso: per gran parte del Mesozoico i cieli furono popolati dagli Pterosauri, rettili volanti caratterizzati da ali di pelle tesa dal quarto dito della mano; benché molti paleontologi considerino questi animali strettamente imparentati con i dinosauri, non vengono considerati parte di questo gruppo per tutta una serie di differenze anatomiche. Ciononostante, durante il Giurassico, circa 150 milioni di anni fa, gli Pterosauri furono affiancati dagli uccelli, che come abbiamo detto sono i diretti discendenti dei dinosauri.

Come facciamo quindi a distinguere questi ‘dinosauri’ volanti dagli Pterosauri?

Semplice: gli Pterosauri presentano il quarto dito estremamente allungato per sostenere l’ala, cosa che negli uccelli ancestrali non possiamo osservare.
Arrivati a questo punto abbiamo inquadrato dove e quando sono vissuti i dinosauri.
Sulla terraferma, però, vivevano molti altri rettili; come fare allora a distinguerli?
E’ qui che entra in gioco l’anatomia. Esistono molti caratteri che contraddistinguono i dinosauri e che si trovano solo in loro (il termine tecnico con cui chiamare tali caratteri è sinapomorfie), che però qui non tratteremo; ci basta sapere che il miglior modo per riconoscere un dinosauro è la sua postura.
Nei rettili possiamo infatti distinguere tre differenti posizioni degli arti rispetto al tronco: nella postura cosiddetta sprawling, che ritroviamo nelle lucertole odierne, l’omero (l’osso del braccio) e il femore (l’osso della coscia) si estendono in posizione quasi orizzontale, e gli arti si muovono in accordo con l’ondulazione laterale del corpo;

Solo uno di questi è un Dinosauro

nella postura semieretta, che ritroviamo oggi nei coccodrilli e nei varani, gli arti fuoriescono con un angolo di circa 45 gradi, e il movimento serpentino del tronco è meno pronunciato; nella postura eretta o parasagittale, evoluta in modo del tutto indipendente dai dinosauri e dai Sinapsidi, gli arti sono disposti perpendicolari rispetto al corpo e risultano quindi posizionati sotto di esso anziché lateralmente.

Riassumendo, possiamo chiamare dinosauri tutti quei rettili vissuti tra 230 e 65 milioni di anni fa, unicamente sulle terre emerse (anche se poi avrebbero spiccato il volo) e caratterizzati, fra le altre cose, dagli arti direttamente sotto al corpo. Questi semplici elementi vi permetteranno di riconoscere un dinosauro quando vedrete un film o un documentario.