Il piumaggio e il volo Il piumaggio (piume e penne) è una struttura
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Il piumaggio e il volo Il piumaggio (piume e penne) è una struttura
Sulle distese d’acqua, i venti spirano a velocità diverse a seconda dell’altezza. Sfruttando questo principio, gli albatros e altri uccelli marini riescono a scivolare per ore sopra l’oceano senza muovere le ali, grazie a quello che si definisce il «veleggiamento dinamico». Nella figura, l’animale si innalza controvento dal livello più basso dove la corrente d’aria rallenta per l’attrito contro le onde. Al livello superiore, l’albatros trova un vento più veloce e, virando, scivola verso il basso con una spinta che lo fa risollevare per innalzarsi e avanzare di nuovo. Naturalmente, quanto più il vento è forte, tanto maggior sostentamento ne ricavano gli uccelli. È quindi nei periodi di tempesta che le distese d’acqua sono più frequentate dai volatili, anche perché il moto ondoso porta alla superficie un gran numero di organismi marini I colibrì, come i rondoni assieme ai quali compongono l’ordine dei Apodiformi, posseggono l’omero molto corto, ciò che consente di tenere le ali rigide durante il volo. Grazie a questa particolare struttura, il battito delle ali può essere rapidissimo (55 battiti al secondo nel Colibrì golarossa –Archilocus colubris–) e consente loro di restare immobili nell’aria e di spostarsi con la massima rapidità in avanti e anche all’indietro: adattamento utilissimo per uccelli che, nutrendosi di nettare, debbono spostarsi di fiore in fiore. utilizzati come cibo. Fenomeni analoghi a quelli che avvengono sulle acque si hanno anche sulle scogliere, sulle rocce, nelle zone desertiche coperte da dune, in tutti quei terreni, cioè, che presentano ondulazioni tali da creare attrito contro il vento. (a destra) Soprattutto gli uccelli da preda, ma anche altre specie dotate di ampia superficie alare, utilizzano nel volo le correnti termiche, cioè quelle masse di aria calda che si innalzano da terra a causa del diverso riscaldamento della superficie del suolo. Sulle termiche essi possono sostenersi, con insignificanti movimenti delle ali, a un’altezza tale da consentire un’agevole esplorazione del suolo nel corso della ricerca del cibo. Inoltre, durante le migrazioni, volteggiando da termica in termica, giungono a coprire considerevoli distanze col minimo sforzo. 1 2 3 4 10 Lo scheletro è costituito da: 1. Dita 6. Coracoide 2. Mano 7. Sterno 3. Avanbraccio 8. Cinto pelvico 4. Braccio 9. Coccige 5. Clavicola 10. Scapola 9 6 8 Il piumaggio e il volo 14 4 18 7 3 13 8 12 1 5 11 2 17 9 Il piumaggio (piume e penne) è una struttura caratteristica e un attributo esclusivo degli uccelli che pare si sia evoluto dalle squame dei rettili come meccanismo di regolazione della temperatura corporea e inizialmente anche per consentire l’acquisizione del volo. Le solide e inerti molecole che formano la sostanza essenziale del piumaggio, la o-cheratina che si è formata per una modificazione dei geni che controllano la sintesi degli altri tipi di cheratina. Penne e piume mostrano una sorprendente versatilità di forma e funzioni. Esse servono come isolanti per mantenere la temperatura corporea, sono essenziali per il volo e servono per la comunicazione visiva e per il camuffamento, per consentire cioè agli uccelli di mimetizzarsi nell’ambiente. Penne particolarmente modificate servono anche per nuotare, produrre suoni, protezione, pulizia del corpo, impermeabilizzazione, trasporto dell’acqua, oltre che per consentire il senso del tatto e potenziare le capacità uditive. La struttura-base di una penna di rivestimento consiste in uno stelo, più o meno rigido, di ramificazioni laterali (le barbe) e ramificazioni secondarie (le barbule) varia- mente legate tra loro a formare superfici piane (il vessillo). Barbe e barbule libere alla base di ogni piuma aumentano l’isolamento termico. Oltre alle normali piume e penne per il volo (remiganti e timoniere) esistono altri tipi di piumaggio come il piumino, le semipiume, le filopiume, le setole e il «piumino pulverulento». Le migliaia di piume singole sono disposte a mo’ di tegole e sistemate lungo tratti definiti della cute (pterili). Un sistema «a rete» di piccolissimi muscoli muove sollevando, separando e appiattendo il piumaggio. L’intero rivestimento di penne e piume viene completamente rinnovato almeno una volta all’anno con il processo della muta. Mute parziali che consentono agli uccelli, tranne che in alcuni casi, di continuare a volare e di non rimanere… «nudi»; una regolare sequenza di cambio di penne e piume mantiene l’efficienza degli uccelli. I colori del piumaggio, estremamente vari sono dovuti solo in parte a pigmenti. Molte colorazioni, e specialmente i riflessi metallici o iridescenti sono dovuti alla diffrazione e rifrazione della luce provocata dalla particolare struttura e composizione delle piume. Oltre alla colorazione, il Oltre che per l’isolamento termico e per la funzione del volo, il piumaggio degli uccelli, già dalle origini si è evoluto come mezzo di comunicazione visiva soprattutto in funzione sessuale. Qui abbiamo un piccolo campione di piume ornamentali: 2 1.1 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. Turaco Tacchino selvatico Aninga o uccello serpente Germano reale Rupicola o galletto di roccia Spatola rosa Pavone Ara gialla e blu Parrocchetto di Dufresne Picchio dorato Fagiano Quetzal Uccello lira Paradisea del Re di Sassonia Motmot Beccofrusone Emu Tordo dorato 3 1 4 6 15 16 La funzione delle penne e delle piume non è solo quella di permettere il volo, ma anche di isolare il corpo dall’ambiente esterno. In molte lingue non esiste distinzione tra piuma e penna; in italiano, però, per «penne» si intendono solitamente le «piume» più progredite delle ali e della coda, mentre le «piume» sono quelle che ricoprono il corpo. A seconda della struttura le piume vengono classificate in vario modo: 1. 1.1. 2. 3. 4. Penna Barbule Semipiuma Filopiuma Piuma Dimorfismo del piumaggio 5 6 10 disegno del piumaggio si è evoluto come attributo comportamentale di adattamento protettivo e come segnale visivo. Tutta l’anatomia degli uccelli si è evoluta come adattamento al volo. Fondamentali sono per esempio la carena dello sterno che dà l’attacco ai potenti muscoli del volo e la forma delle ali. Il controllo del volo si realizza con cambi di posizioni delle diverse parti dell’ala, con la intaccatura delle remiganti e la separazione volontaria delle stesse. L’alula fa da alettone ed evita gli «stalli» mentre la coda ridotta a moncone osseo (pigostilo) su cui si impiantano robuste penne timoniere dalla forma più varia a seconda della specie e spesso a seconda del sesso, funziona come barra direzionale. Uno speciale sistema di molleggiamento delle zampe permette agli uccelli di posarsi anche su posatoi sollevati da terra (alti alberi, rocce, fili elettrici ecc…). Lo stesso molleggiamento consente di atterrare con leggerezza e la speciale disposizione dei muscoli e tendini delle zampe serve anche, in molte specie (rapaci, passeriformi, picchi e simili, pappagalli ecc...) per rimanere saldamente ancorati ai rami o altri appigli, senza fatica anche durante il sonno. 5. 6. Fagiano maschio Fagiano femmina Germano reale (femmina) L’insieme dello scheletro consiste di una struttura estremamente robusta e, al tempo stesso leggera: un blocco rigido costituito dalle vertebre del corpo e dalle ossa dei cinti pelvico e pettorale, su cui si articolano ali e zampe. Piume e penne, poi, esistono solo in funzione del volo, tanto è vero che specie inette a volare, come lo Struzzo e il Kiwi, hanno un piumaggio per la maggior parte costituito da penne filiformi, che ricorda più il pelame di un mammifero che non le vere e proprie piume di un uccello. 5 7 Forma e dimensioni delle ali determinano anche l’entità del dispendio energetico necessario per vari tipi di volo e di velocità raggiungibile. Diverse specie di uccelli sono secondariamente (nella loro evoluzione) divenuti incapaci di volare specialmente dove, come in molte isole oceaniche, l’assenza di predatori e il rischio di venir trascinati in mare aperto da impetuosi venti, rendono il volo inutile o addirittura solo fattore di rischio. Nel caso dei pinguini poi la trasformazione delle ali in pinne ne ha consentito un vincente adattamento funzionale alla vita acquatica, consentendo a questi uccelli letteralmente di volare sott’acqua. Grazie alla cinematografia ad alta velocità, è stato possibile analizzare i movimenti che le ali degli uccelli compiono durante il volo, appurando così che il modo di volare non è il medesimo per l’intera classe degli Uccelli. Diversamente da quanto si crede, gli uccelli dal volo potente, quali le anatre, vengono spinti nell’aria come da una elica, utilizzando lo stesso principio in base al quale possono volare gli aeroplani. Le eliche sono naturalmente costituite dalla punta delle ali con le sue remiganti primarie. Viene fatta forza sulla massa d’aria col movimento verso il basso, tanto che la punta delle primarie si piega. Al termine della battuta verso il basso, la punta delle ali è all’altezza del becco. Nella battuta verso l’alto, le primarie si distanziano tra loro per lasciare passare l’aria, e la punta dell’ala si muove verso l’alto e all’indietro fornendo una leggera spinta in avanti. La parte più interna di ciascun’ala sostiene l’animale. Tale volo è prerogativa di quegli uccelli che posseggono ali poco «portanti», cioè piuttosto corte e strette rispetto al corpo. Si tratta quindi, in altre parole, di una forma di adattamento all’ambiente aereo ottenuta non attraverso strutture sviluppate appositamente per quella determinata funzione, bensì utilizzando strutture preesistenti e adattando a esse la funzione.