Fatti sui rettili per bambini
Rettili
In senso orario da sinistra in alto: Tartaruga marina verde (Chelonia mydas), Tuatara (Sphenodon punctatus), coccodrillo del Nilo (Crocodylus niloticus), e Sinai agama (Pseudotrapelus sinaitus).
- Lepidosauria (lepidosauri)
- Rhynchocephalia (tuatara e parenti)
- Squamata (lucertole & serpenti)
- Testudines (tartarughe)
- Archosauria (arcosauri)
- Crocodilia (coccodrilli)
- Aves (uccelli) (inclusi nelle analisi cladistiche, ma esclusi nella tassonomia tradizionale)
Vedi testo per gruppi estinti.
Distribuzione globale dei rettili (esclusi gli uccelli)
Reptile è il nome comune per uno dei principali gruppi di vertebrati terrestri. Non è molto usato dai biologi, che usano termini più accurati.
Il nome “rettile” deriva dal latino e significa “uno che striscia”. Tutte le specie viventi di rettili sono a sangue freddo, hanno la pelle squamosa e depongono uova cleidoiche. Espellono acido urico (invece di urea) e hanno una cloaca. La cloaca è un’apertura condivisa per l’ano, il tratto urinario e i condotti riproduttivi. I rettili condividono anche una disposizione del cuore e dei principali vasi sanguigni che è diversa da quella dei mammiferi.
Molti gruppi importanti di rettili sono ora estinti. I grandi rettili marini dell’era mesozoica, gli ittiosauri, i plesiosauri e i mosasauri, sono estinti. Una volta dicevamo che i dinosauri erano estinti, ma sopravvivono sotto forma dei loro discendenti piumati (uccelli). I rettili antichi che sopravvivono sono le tartarughe, i coccodrilli e il Tuatara, l’unico sopravvissuto del suo gruppo. La grande maggioranza dei rettili attuali sono serpenti e lucertole.
Lo studio dei rettili viventi è chiamato erpetologia.
Gli uccelli in relazione ai rettili
Alcuni rettili sono più strettamente legati agli uccelli che ad altri rettili. I coccodrilli sono più strettamente legati agli uccelli che alle lucertole. I dinosauri teropodi sono ancora più strettamente correlati, perché gli uccelli si sono evoluti da loro.
Gli scrittori di cladistica preferiscono un raggruppamento più unificato (monofiletico). Questo mette gli uccelli (oltre 10.000 specie) con quelli che normalmente si chiamano rettili. (vedi Sauropsida)
Filogenesi
Il cladogramma qui presentato illustra il “family tree” dei rettili, e segue una versione semplificata delle relazioni trovate da M.S. Lee, nel 2013. Tutti gli studi genetici hanno sostenuto l’ipotesi che le tartarughe sono diapsidi; alcuni hanno collocato le tartarughe all’interno degli arcosauriformi, anche se alcuni hanno invece recuperato le tartarughe come lepidosauriformi. Il cladogramma qui sotto ha usato una combinazione di dati genetici (molecolari) e fossili (morfologici) per ottenere i suoi risultati.
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Sistemi
Circolatori
La maggior parte dei rettili ha un cuore a tretre camere del cuore che consiste di due atri, un ventricolo variamente suddiviso, e due arie che portano alla circolazione sistemica. Il grado di miscelazione del sangue ossigenato e deossigenato nel cuore a tre camere varia a seconda della specie e dello stato fisiologico. In diverse condizioni, il sangue deossigenato può essere rimandato al corpo o il sangue ossigenato può essere rimandato ai polmoni. Questa variazione nel flusso sanguigno è stata ipotizzata per consentire una termoregolazione più efficace e tempi di immersione più lunghi per le specie acquatiche, ma non è stato dimostrato che sia un vantaggio in termini di fitness.
Ci sono alcune interessanti eccezioni alla fisiologia generale. Per esempio, i coccodrilli hanno un cuore anatomicamente a quattro camere, ma hanno anche due arie sistemiche e sono quindi in grado di bypassare solo la loro circolazione polmonare. Inoltre, alcune specie di serpenti e lucertole (ad esempio, pitoni e varani) hanno cuori a tre camere che diventano funzionalmente a quattro camere durante la contrazione. Questo è reso possibile da una cresta muscolare che suddivide il ventricolo durante la diastole ventricolare e lo divide completamente durante la sistole ventricolare. A causa di questa cresta, alcuni di questi squamati sono capaci di produrre differenziali di pressione ventricolare che sono equivalenti a quelli visti nei cuori dei mammiferi e degli uccelli.
Respiratorio
Polmoni rettiliani
Tutti i rettili respirano usando i polmoni. Le tartarughe acquatiche hanno sviluppato una pelle più permeabile, e alcune specie hanno modificato la loro cloaca per aumentare l’area per lo scambio di gas. Anche con questi adattamenti, la respirazione non è mai completamente compiuta senza polmoni. La ventilazione polmonare è realizzata in modo diverso in ogni gruppo principale di rettili. Negli squamati, i polmoni sono ventilati quasi esclusivamente dalla muscolatura assiale. Questa è anche la stessa muscolatura che è usata durante la locomozione. A causa di questa costrizione, la maggior parte degli squamati sono costretti a trattenere il respiro durante le corse intense. Alcuni, tuttavia, hanno trovato un modo per aggirarlo. I varanidi, e alcune altre specie di lucertole, impiegano il pompaggio buccale come complemento alla loro normale “respirazione assiale”. Questo permette agli animali di riempire completamente i loro polmoni durante la locomozione intensa, e quindi rimanere aerobicamente attivi per molto tempo. Le lucertole Tegu sono note per possedere un proto-diaframma, che separa la cavità polmonare dalla cavità viscerale. Anche se non è effettivamente in grado di muoversi, permette un maggiore gonfiaggio dei polmoni, togliendo il peso dei visceri dai polmoni. I coccodrilli hanno effettivamente un diaframma muscolare che è analogo a quello dei mammiferi. La differenza è che i muscoli del diaframma dei coccodrilli tirano il pube (parte del bacino, che è mobile nei coccodrilli) indietro, il che porta il fegato in basso, liberando così lo spazio per l’espansione dei polmoni. Questo tipo di assetto diaframmatico è stato chiamato “pistone epatico”.
Tartarughe e tartarughe
Il modo in cui le tartarughe e le testuggini respirano è stato oggetto di molti studi. Fino ad oggi, solo poche specie sono state studiate abbastanza a fondo per avere un’idea di come fanno le tartarughe. I risultati indicano che le tartarughe e le testuggini hanno trovato una varietà di soluzioni a questo problema. La difficoltà è che la maggior parte dei gusci delle tartarughe sono rigidi e non permettono il tipo di espansione e contrazione che altri amnioti usano per ventilare i loro polmoni. Alcune tartarughe come la tartaruga indiana (Lissemys punctata) hanno un foglio di muscolo che avvolge i polmoni. Quando si contrae, la tartaruga può espirare. Quando è a riposo, la tartaruga può ritrarre gli arti nella cavità corporea e far uscire l’aria dai polmoni. Quando la tartaruga protrae gli arti, la pressione all’interno dei polmoni si riduce e la tartaruga può aspirare aria. I polmoni della tartaruga sono attaccati all’interno della parte superiore del guscio (carapace), con la parte inferiore dei polmoni attaccata (tramite tessuto connettivo) al resto dei visceri. Usando una serie di muscoli speciali (più o meno equivalenti a un diaframma), le tartarughe sono in grado di spingere i loro visceri su e giù, ottenendo una respirazione efficace, poiché molti di questi muscoli hanno punti di attacco in congiunzione con gli arti anteriori (infatti, molti dei muscoli si espandono nelle tasche degli arti durante la contrazione). La respirazione durante la locomozione è stata studiata in tre specie, e mostrano modelli diversi. Le femmine adulte delle tartarughe marine verdi non respirano mentre fanno la stampella lungo le loro spiagge di nidificazione. Trattengono il respiro durante la locomozione terrestre e respirano a tratti quando si riposano. Le tartarughe di scatola nordamericane respirano continuamente durante la locomozione, e il ciclo di ventilazione non è coordinato con i movimenti degli arti (Landberg et al., 2003). Probabilmente usano i muscoli addominali per respirare durante la locomozione. L’ultima specie ad essere stata studiata è il cursore dalle orecchie rosse, che respira anche durante la locomozione, ma fa respiri più piccoli durante la locomozione che durante le piccole pause tra gli attacchi locomotori, indicando che ci può essere un’interferenza meccanica tra i movimenti degli arti e l’apparato respiratorio. Le tartarughe scatola sono state anche osservate respirare mentre sono completamente sigillate all’interno del loro guscio (ibid.).
Palato
La maggior parte dei rettili manca di un palato secondario, il che significa che devono trattenere il respiro mentre deglutiscono. I coccodrilli hanno sviluppato un palato secondario osseo che permette loro di continuare a respirare mentre rimangono sommersi (e proteggere il loro cervello dai danni causati da una preda in lotta). Anche le scimmie (famiglia Scincidae) hanno evoluto un palato secondario osseo, in vari gradi. I serpenti hanno adottato un approccio diverso e hanno invece esteso la loro trachea. La loro estensione tracheale sporge come una cannuccia carnosa, e permette a questi animali di inghiottire grandi prede senza soffrire di asfissia.
Pelle
La pelle dei rettili è coperta da un’epidermide cornea, che la rende impermeabile e permette ai rettili di vivere sulla terraferma, a differenza degli anfibi. Rispetto alla pelle dei mammiferi, quella dei rettili è piuttosto sottile e manca dello spesso strato dermico che produce la pelle nei mammiferi. Le parti esposte dei rettili sono protette da squame o scudi, a volte con una base ossea, formando un’armatura. Nei lepidosauri come le lucertole e i serpenti, l’intera pelle è coperta da squame epidermiche sovrapposte. Un tempo si pensava che tali squame fossero tipiche della classe Reptilia nel suo complesso, ma ora si sa che sono presenti solo nei lepidosauri. Le squame che si trovano nelle tartarughe e nei coccodrilli sono di origine dermica, piuttosto che epidermica, e sono propriamente chiamate scaglie. Nelle tartarughe, il corpo è nascosto all’interno di un guscio duro composto da scuti fusi.
Escrezione
L’escrezione è effettuata principalmente da due piccoli reni. Nei diapsidi, l’acido urico è il principale prodotto di scarto azotato; le tartarughe, come i mammiferi, espellono principalmente urea. A differenza dei reni dei mammiferi e degli uccelli, i reni dei rettili non sono in grado di produrre urina liquida più concentrata del loro fluido corporeo. Questo perché mancano di una struttura specializzata chiamata ansa di Henle, che è presente nei nefroni di uccelli e mammiferi. Per questo motivo, molti rettili usano il colon per aiutare il riassorbimento dell’acqua. Alcuni sono anche in grado di assorbire l’acqua immagazzinata nella vescica. I sali in eccesso sono anche escreti dalle ghiandole saline nasali e linguali in alcuni rettili.
Sistemi digestivi
La maggior parte dei rettili sono carnivori e hanno budella piuttosto semplici e relativamente corte, essendo la carne abbastanza semplice da scomporre e digerire. La digestione è più lenta che nei mammiferi, riflettendo il loro metabolismo più basso e la loro incapacità di dividere e masticare il cibo. Essendo poikilotermi (con temperatura corporea variabile regolata dal loro ambiente), il loro fabbisogno energetico è circa un quinto a un decimo di quello di un mammifero della stessa dimensione. I grandi rettili come i coccodrilli e i grandi costrittori possono vivere per mesi di un singolo pasto abbondante, digerendolo lentamente.
Mentre i rettili moderni sono prevalentemente carnivori, durante la prima storia dei rettili diversi gruppi hanno prodotto una megafauna erbivora: nel Paleozoico i pareiasauri e i dicinodonti sinapsidi, e nel Mesozoico diverse linee di dinosauri. Oggi le tartarughe sono l’unico gruppo di rettili prevalentemente erbivori, ma diverse linee di agami e iguane si sono evolute per vivere interamente o parzialmente di piante.
I rettili erbivori affrontano gli stessi problemi di masticazione dei mammiferi erbivori ma, mancando i complessi denti dei mammiferi, molte specie ingoiano rocce e sassi (i cosiddetti gastroliti) per aiutare la digestione: Le rocce vengono lavate nello stomaco, aiutando a macinare la materia vegetale. I gastroliti fossili sono stati trovati associati ai sauropodi. Anche le tartarughe marine, i coccodrilli e le iguane marine usano i gastroliti come zavorra, aiutandoli ad immergersi.
Sistema nervoso
Il sistema nervoso dei rettili contiene la stessa parte di base del cervello degli anfibi, ma il cervello e il cervelletto dei rettili sono leggermente più grandi. La maggior parte degli organi di senso tipici sono ben sviluppati con alcune eccezioni, in particolare la mancanza di orecchie esterne nel serpente (le orecchie medie e interne sono presenti). Ci sono dodici paia di nervi cranici. A causa della loro coclea corta, i rettili usano la sintonizzazione elettrica per espandere la loro gamma di frequenze udibili.
I rettili sono generalmente considerati meno intelligenti dei mammiferi e degli uccelli. La dimensione del loro cervello rispetto al loro corpo è molto inferiore a quella dei mammiferi, il quoziente di encefalizzazione è circa un decimo di quello dei mammiferi. I coccodrilli hanno cervelli relativamente più grandi e mostrano una struttura sociale abbastanza complessa. Le lucertole più grandi come i monitor sono note per esibire un comportamento complesso, compresa la cooperazione. Il drago di Komodo è noto per impegnarsi nel gioco.
Visione
La maggior parte dei rettili sono animali diurni. La visione è tipicamente adattata alle condizioni di luce del giorno, con visione a colori e percezione visiva della profondità più avanzata che negli anfibi e nella maggior parte dei mammiferi. In alcune specie, come i serpenti ciechi, la visione è ridotta. Alcuni serpenti hanno serie extra di organi visivi (nel senso più ampio della parola) sotto forma di fosse sensibili alla radiazione infrarossa (calore). Queste fosse sensibili al calore sono particolarmente sviluppate nelle vipere, ma si trovano anche nei boa e nei pitoni. Queste fosse permettono ai serpenti di percepire il calore corporeo di uccelli e mammiferi, permettendo ai pit vipers di cacciare i roditori al buio.
Riproduttivo
La maggior parte dei rettili si riproduce sessualmente, anche se alcuni sono capaci di riproduzione asessuata. Tutta l’attività riproduttiva avviene attraverso la cloaca, l’unica uscita/entrata alla base della coda dove vengono eliminati anche i rifiuti. La maggior parte dei rettili ha organi copulatori, che di solito sono retratti o invertiti e conservati all’interno del corpo. Nelle tartarughe e nei coccodrilli, il maschio ha un singolo pene mediano, mentre gli squamati, compresi i serpenti e le lucertole, possiedono un paio di emipeni. I tuatara, tuttavia, mancano di organi copulatori, e quindi il maschio e la femmina semplicemente premono le loro cloache insieme mentre il maschio espelle lo sperma.
La maggior parte dei rettili depone uova amniotiche coperte da gusci coriacei o calcarei. Un amnios, un corion e un allantois sono presenti durante la vita embrionale. Non ci sono fasi larvali di sviluppo. La viviparità e l’ovoviviparità si sono evolute solo negli squamati, e molte specie, compresi tutti i boa e la maggior parte delle vipere, utilizzano questa modalità di riproduzione. Il grado di viviparità varia: alcune specie trattengono semplicemente le uova fino a poco prima della schiusa, altre forniscono nutrimento materno per integrare il tuorlo, e altre ancora non hanno tuorlo e forniscono tutti i nutrienti attraverso una struttura simile alla placenta dei mammiferi.
La riproduzione asessuale è stata identificata negli squamati in sei famiglie di lucertole e un serpente. In alcune specie di squamati, una popolazione di femmine è in grado di produrre un clone diploide unisessuale della madre. Questa forma di riproduzione asessuata, chiamata partenogenesi, si verifica in diverse specie di geco, ed è particolarmente diffusa nei teiidi (specialmente Aspidocelis) e nei lacertidi (Lacerta). In cattività, i draghi di Komodo (Varanidae) si sono riprodotti per partenogenesi.
Si sospetta che specie partenogenetiche si verifichino tra camaleonti, agamidi, xantusiidi e tiflopidi.
Alcuni rettili mostrano una determinazione del sesso dipendente dalla temperatura (TDSD), in cui la temperatura di incubazione determina se un particolare uovo si schiude come maschio o femmina. La TDSD è più comune nelle tartarughe e nei coccodrilli, ma si verifica anche nelle lucertole e nei tuatara. Fino ad oggi, non è stato confermato se la TDSD si verifica nei serpenti.
Meccanismi di difesa
Molti piccoli rettili come serpenti e lucertole che vivono a terra o in acqua sono vulnerabili ad essere predati da tutti i tipi di animali carnivori. Così l’evitamento è la forma più comune di difesa nei rettili. Al primo segno di pericolo, la maggior parte dei serpenti e delle lucertole strisciano via nel sottobosco, e le tartarughe e i coccodrilli si immergono nell’acqua e affondano fuori dalla vista.
I rettili possono anche evitare il confronto attraverso il mimetismo. Usando una varietà di grigi, verdi e marroni, questi animali possono mimetizzarsi notevolmente bene nello sfondo del loro ambiente naturale.
Se il pericolo si presenta così improvvisamente che la fuga può essere dannosa, allora coccodrilli, tartarughe, alcune lucertole e alcuni serpenti fischiano forte quando si confrontano con un nemico. I serpenti a sonagli fanno vibrare rapidamente la punta della coda, che è composta da una serie di perline cave annidate.
Se tutto questo non scoraggia il nemico, specie diverse adottano tattiche difensive diverse.
I serpenti usano una serie complicata di comportamenti quando vengono attaccati. Alcuni alzano la testa e stendono la pelle del collo nel tentativo di sembrare più grandi e minacciosi. Il fallimento di questo può portare ad altre misure praticate in particolare da cobra, vipere e specie strettamente correlate, che usano il veleno per attaccare. Il veleno è saliva modificata, erogata attraverso le zanne.
Quando un coccodrillo è preoccupato per la sua sicurezza, spalanca la bocca per esporre i denti e la lingua gialla. Se questo non funziona, il coccodrillo si agita un po’ di più e tipicamente comincia a fare suoni sibilanti. Dopo questo, il coccodrillo inizia a fare sul serio, cambiando drasticamente la sua postura per sembrare più intimidatorio. Il corpo si gonfia per aumentare le dimensioni apparenti. Se assolutamente necessario può decidere di attaccare un nemico.
Alcune specie cercano di mordere, altre usano la testa come una mazza e spaccano letteralmente un avversario, altre si precipitano o nuotano verso la minaccia da lontano, anche inseguendola sulla terraferma o galoppando dietro di loro.
Gechi, scimmie e altre lucertole che vengono catturati dalla coda si liberano di parte della struttura della coda attraverso un processo chiamato autotomia e quindi sono in grado di fuggire. La coda staccata continuerà a dimenarsi, creando un ingannevole senso di lotta continua e distraendo l’attenzione del predatore dall’animale in fuga. L’animale può rigenerare parzialmente la sua coda in un periodo di settimane. La nuova sezione conterrà cartilagine piuttosto che osso, e la pelle può essere nettamente scolorita rispetto al resto del corpo.
Rettili viventi
- Rettili (solo gruppi viventi)
- Ordine Crocodilia (coccodrilli, gaviali, caimani e alligatori): 23 specie
- Ordine Sphenodontia (Tuatara della Nuova Zelanda): 2 specie
- Ordine Squamata (lucertole, serpenti e anfisbaenidi (“vermi-lizard”): circa 7.000 specie.
- Ordine Testudines (tartarughe, testuggini e terrapini): circa 300 specie
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Chameleon, una lucertola
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Drago di Komodo, che dorme. La più grande lucertola vivente
Immagini per bambini
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Rettili, dal Nouveau Larousse Illustré, 1897-1904: Notare l’inclusione degli anfibi (sotto i coccodrilli).
Un “mostro antidiluviano”, un Mosasaurus scoperto in una cava di calcare di Maastricht, 1770 (incisione contemporanea)
I primi rettili avevano un tetto cranico di tipo anapside, come si vede nel genere Permiano Captorhinus
Le classificazioni filogenetiche raggruppano i tradizionali “rettili simili a mammiferi”, come questo Varanodon, con altri sinapsidi, non con i rettili attuali.
Scena mesozoica che mostra la tipica megafauna rettiliana: dinosauri tra cui Europasaurus holgeri, iguanodonti e Archaeopteryx lithographica appollaiati sul ceppo di albero in primo piano.
A = Anapside, B = Sinapside, C = Diapside
Produzione energetica sostenuta (joule) di un tipico rettile rispetto a un mammifero di dimensioni simili in funzione della temperatura corporea. Il mammifero ha una produzione di picco molto più alta, ma può funzionare solo in una gamma molto stretta di temperatura corporea.
Pelle di una lucertola della sabbia, che mostra le squame iconiche dei rettili squamati
Un serpente colubride, Dolichophis jugularis, che mangia una lucertola senza gambe, Pseudopus apodus. La maggior parte dei rettili sono carnivori, e molti mangiano principalmente altri rettili.
La maggior parte dei rettili si riproduce sessualmente, per esempio questa skink Trachylepis maculilabris
Il dipinto del 1897 di “Laelaps” (ora Dryptosaurus) da Charles R. Knight
Un primo rettile Hylonomus
Varanus priscus era una lucertola goanna carnivora gigante, forse lunga fino a 7 metri e pesante fino a 1.940 chilogrammi.