Anfibi: caratteristiche, tipi, sistemi, riproduzione

Gli anfibi sono una classe di animali vertebrati che non hanno la capacità di regolare la temperatura corporea. La classe comprende quasi 6.000 specie di rane, rospi, salamandre e cecilie. Questo ultimo gruppo non è conosciuto popolarmente e sono anfibi simili a un serpente, poiché hanno degenerato le loro membra.

Il termine "anfibio" si riferisce a una delle caratteristiche più straordinarie del gruppo: le sue due modalità di vita. Gli anfibi hanno generalmente uno stadio larvale acquatico e un adulto terrestre.

Pertanto, la sua riproduzione è ancora legata ai corpi idrici. L'evento riproduttivo risulta in un uovo privo di membrane amniotiche, quindi deve essere depositato in stagni o in ambienti umidi. Le rane hanno una fecondazione esterna e le salamandre - e probabilmente i ceciliani - hanno fecondazione interna.

La pelle degli anfibi è molto sottile, umida e ghiandolare. Alcune specie hanno modifiche per la produzione di veleno per difendersi dai loro potenziali predatori. Sebbene alcune specie abbiano polmoni, in altre sono state perse e la respirazione avviene interamente attraverso la pelle.

Troviamo anfibi in un'ampia varietà di ecosistemi, attraverso regioni tropicali e temperate (con l'eccezione delle isole oceaniche).

Erpetologia è la branca della zoologia responsabile dello studio degli anfibi - e anche dei rettili. Il professionista che si sviluppa professionalmente in detta scienza è noto come un erpetologo.

lineamenti

Caratteristiche ossee

Gli anfibi sono animali vertebrati, tetrapodi e quadrupedi. Il suo scheletro è composto principalmente da ossa e il numero delle vertebre è variabile. Alcune specie hanno costole che possono essere o non essere fuse alle vertebre.

Il cranio di salamandre e rane è generalmente aperto e delicato. Al contrario, i ceciliani mostrano un enorme compattamento nel loro cranio, trasformandolo in una struttura pesante e solida.

Morfologia generale del corpo

La morfologia del corpo ha tre disposizioni fondamentali, che corrispondono all'ordine tassonomico della classe: il corpo fuso, grassoccio, senza collo e arti anteriori modificati per il salto delle rane; la struttura aggraziata con un collo definito, una lunga coda e estremità di eguali dimensioni delle salamandre; e la forma allungata e piatta dei ceciliani.

metamorfosi

Il ciclo vitale della maggior parte degli anfibi è caratterizzato dall'essere bifasico: l'uovo schiude una larva acquatica che si trasforma in un individuo terrestre sessualmente maturo che depone le uova e chiude così il ciclo. Altre specie hanno eliminato la fase acquatica.

pelle

La pelle degli anfibi è piuttosto particolare. È caratterizzato dall'essere molto fine, umido e con la presenza di molteplici ghiandole. Nelle specie prive di polmoni, lo scambio gassoso può avvenire attraverso la pelle. Ci sono modifiche di strutture che rilasciano sostanze tossiche per combattere i predatori.

Sulla pelle spiccano i colori sorprendenti o la capacità di mimetizzarsi. Molti di loro hanno lo scopo di allertare o nascondersi dai predatori. In effetti, la colorazione degli anfibi è più complessa di quanto sembri; È formato da una serie di cellule che immagazzinano pigmenti chiamati cromatofori.

Tipi (classificazione)

La classe di Amphibia è divisa in tre ordini: Ordine Gymnophiona (Apoda), composto dai ceciliani; Ordine Urodela (Caudata) comunemente chiamato salamandre, e l'Ordine Anura (Salientia) formato da rane, rospi e relativi. Successivamente descriveremo ciascuna delle caratteristiche della classe della casa:

Ordine Gymnophiona (Nickname)

I gimnofiones o le cecilie conformano un ordine di 173 specie di organismi con un corpo molto allungato, senza arti e con modi di vita sotterranei.

Superficialmente, assomigliano a un verme oa un piccolo serpente. Il suo corpo è coperto da piccole scaglie dermiche e viene annullato. Il cranio dei ceciliani è significativamente ossificato. Nelle poche forme acquatiche esistenti, lo schema ad anello non è così marcato.

La maggior parte delle specie si trova nelle foreste tropicali del Sud America, sepolte nel terreno. Tuttavia, sono stati segnalati anche in Africa, in India e in alcune regioni dell'Asia.

Come nella maggior parte delle specie con abitudini sotterranee, gli occhi sono molto piccoli e in alcune specie sono completamente inutili.

Ordine Urodela (Caudata)

Gli urodeli sono formati da quasi 600 specie di salamandre. Questi anfibi abitano ambienti diversi, sia temperati che tropicali. Sono abbondanti in Nord America. Dal punto di vista ecologico, le salamandre sono molto diverse; possono essere totalmente acquatici, terrestri, arborei, sotterranei, tra gli altri ambienti.

Sono caratterizzati dall'essere organismi di piccole dimensioni - raramente un esemplare supera i 15 cm. L'eccezione è la gigantesca salamandra giapponese, che raggiunge più di 1, 5 metri di lunghezza.

Le estremità formano un angolo retto con il tronco del corpo cilindrico e sottile che possiedono. I membri posteriori e anteriori hanno le stesse dimensioni. In alcune forme acquatiche e sotterranee, i membri hanno subito una notevole riduzione.

Ordine Anura (Salientia)

L'ordine Anura è il più vario tra gli anfibi, con quasi 5300 specie di rane e rospi, divisi in 44 famiglie. A differenza delle salamandre, gli anurani non hanno la coda. Solo le rane del genere Ascaphus ne hanno uno . Il nome dell'ordine Anura si riferisce a questa caratteristica morfologica.

Il nome alternativo del gruppo, Salientia, mette in risalto gli adattamenti per la locomozione del gruppo, per mezzo di salti grazie alle sue potenti zampe posteriori. Il suo corpo è tozzo e privo di collo.

È una rana o una rana?

A volte quando vediamo un anuro, di solito chiediamo se il campione corrisponde a un "rospo" o una "rana". In generale, quando parliamo di rospo, ci riferiamo ad un anuro con pelle koral, verruche prominenti e un corpo robusto, mentre una rana è un animale aggraziato con colori luminosi e brillanti e pelle ghiandolare.

Tuttavia, questa differenziazione è semplicemente popolare e non ha valore tassonomico. In altre parole; non esiste un intervallo tassonomico chiamato rospi o rane.

Sistema digestivo

Adattamenti della regione cefalica

La lingua degli anfibi è protrusibile e consente di catturare i piccoli insetti che saranno la loro preda. Questo organo ha diverse ghiandole che producono secrezioni appiccicose che cercano di assicurare la cattura del cibo.

I girini hanno strutture cheratinizzate nella regione buccale che permette loro di raschiare la materia vegetale che consumeranno. La disposizione e il numero di queste strutture orali hanno un valore tassonomico.

Adattamenti degli intestini

Rispetto ad altri animali, il tratto digestivo degli anfibi è piuttosto corto. In tutto il regno animale, un sistema digestivo costituito da intestino tenue è tipico di una dieta carnivora, in quanto sono relativamente facili da digerire con i materiali alimentari.

Nelle larve, il sistema gastrointestinale è più lungo, caratteristica che presumibilmente favorisce l'assorbimento della materia vegetale, consentendo la fermentazione.

dieta

La maggior parte degli anfibi ha una dieta carnivora. All'interno del menu degli anurani troviamo più specie di insetti, ragni, vermi, lumache, millepiedi e quasi tutti gli animali che sono abbastanza piccoli in modo che l'anfibio possa consumarlo senza molto sforzo.

Le ginnaste si nutrono dei piccoli invertebrati che riescono a cacciare negli ambienti sotterranei. Le salamandre hanno una dieta carnivora.

Al contrario, la maggior parte delle forme larvali dei tre ordini sono erbivore (sebbene ci siano eccezioni) e si nutrono di materia vegetale e alghe che si trovano nei corpi idrici.

Sistema circolatorio

Gli anfibi hanno un cuore con un seno venoso, due atri, un ventricolo e un cono arterioso.

La circolazione è doppia: passa attraverso il cuore, le arterie polmonari e le vene forniscono i polmoni (nelle specie che li possiedono) e il sangue ossigenato ritorna al cuore. La pelle degli anfibi è ricca di piccoli vasi sanguigni.

La forma larvale ha una circolazione diversa da quella descritta per le forme adulte. Prima della metamorfosi, la circolazione è simile a quella che si trova nei pesci (ricordate che le larve hanno branchie e il sistema circolatorio deve includerle nel suo percorso).

Nelle larve, tre delle quattro arterie che partono dall'aorta ventrale vanno alle branchie e il rimanente comunica con i polmoni in uno stato rudimentale o molto poco sviluppato.

Sistema nervoso

Il sistema nervoso è formato dal cervello e dal midollo spinale. Queste strutture derivano embriologicamente dal tubo neurale. La porzione anteriore di detta struttura si allarga e forma il cervello. Rispetto al resto dei vertebrati, il sistema nervoso degli anfibi è piuttosto piccolo, semplice e rudimentale.

Negli anfibi ci sono 10 coppie di nervi cranici. Il cervello si è allungato (non una massa tonda come nei mammiferi) ed è diviso strutturalmente e funzionalmente in regioni anteriori, centrali e posteriori.

Il cervello è simile nei tre gruppi di anfibi. Tuttavia, di solito è una struttura più corta nelle rane e più allungata in cecilie e salamandre.

Sistema respiratorio

Negli anfibi ci sono varie strutture che partecipano al processo respiratorio. La pelle fine, ghiandolare e altamente vascolarizzata ha un ruolo rilevante nello scambio gassoso di molte specie, in particolare di quelle prive di polmoni.

I polmoni negli anfibi hanno un meccanismo particolare; A differenza della presa d'aria dei polmoni di altri animali, la ventilazione avviene per pressione positiva. In questo sistema l'aria è costretta ad entrare nella trachea.

Le forme larvali - che sono acquatiche - respirano attraverso le branchie. Questi organi respiratori esterni raggiungono un'efficiente estrazione dell'ossigeno disciolto nell'acqua e mediano lo scambio con l'anidride carbonica. Ci sono salamandre che possono presentare solo branchie, solo polmoni, entrambe le strutture o nessuna.

Alcune specie di salamandre che vivono tutta la loro vita adulta in corpi idrici hanno la capacità di eludere la metamorfosi e conservare le branchie. Nella biologia evolutiva, il fenomeno di preservare un aspetto infantile in forme già adulte e sessualmente mature è chiamato pedomorfosi.

Uno dei più noti rappresentanti di salamandre che riesce a conservare le branchie nel suo stato adulto è l'axolotl o Ambystoma mexicanum .

vocalizzazione

Quando pensiamo alle rane e ai rospi è quasi impossibile non alludere alle loro canzoni notturne.

Il sistema di vocalizzazione negli anfibi è di grande importanza negli anuri, poiché le canzoni sono un fattore importante nel riconoscimento della coppia e nella difesa del territorio. Questo sistema è molto più sviluppato nei maschi che nelle femmine.

Le corde vocali si trovano nella laringe. L'anuro è in grado di produrre suoni grazie al passaggio dell'aria attraverso le corde vocali, tra i polmoni e attraverso un paio di grandi sacche situate sul pavimento della bocca. Tutte queste strutture citate sono incaricate di orchestrare la produzione del suono e le canzoni particolari del gruppo.

Sistema escretore

Il sistema escretore degli anfibi è formato da reni mesonefrici o opistonefrali, quest'ultimo è il più comune. I reni sono responsabili della rimozione dei rifiuti di azoto dal sangue e del mantenimento di un bilancio idrico.

Negli anfibi moderni, c'è un rene holonephric nelle fasi embrionali, ma non diventa mai funzionale. Il principale rifiuto azotato è l'urea.

Riproduzione e sviluppo

Data la loro incapacità di regolare la temperatura corporea, gli anfibi cercano di riprodursi nei periodi dell'anno in cui la temperatura dell'ambiente è elevata. Poiché le strategie riproduttive dei tre ordini sono così disparate, le descriveremo separatamente:

Gimnofiones

La letteratura relativa alla biologia riproduttiva di questo ordine di anfibi non è particolarmente ricca. La fecondazione è interna e i maschi hanno un organo copulatore.

Generalmente le uova si depositano in luoghi umidi con corpi d'acqua nelle vicinanze. Alcune specie hanno la tipica larva acquatica di anfibi, mentre in altre lo stadio larvale si verifica all'interno dell'uovo.

In alcune specie, i genitori mostrano il comportamento di proteggere le uova nelle pieghe del loro corpo. Un numero significativo di ceciliani è viviparo, essendo un evento comune all'interno del gruppo. In questi casi, gli embrioni si nutrono delle pareti dell'ovidotto.

urodeli

Le uova della maggior parte delle salamandre sono fecondate internamente. Le persone di sesso femminile sono in grado di assumere strutture chiamate spermatofori (un branco di sperma prodotto da un maschio).

Questi spermatofori si depositano sulla superficie di qualche foglia o tronco. Le specie acquatiche depongono le uova nelle pozze nell'acqua.

anuros

Negli anuri, i maschi attraggono le femmine per mezzo dei loro canti melodici (e specifici per ogni specie). Quando la coppia va a copulare, si accoppiano in una sorta di "abbraccio" chiamato amplexus.

Mentre la femmina deposita le uova, il maschio scarica lo sperma su questi gameti per fertilizzarli. L'unica eccezione all'evento di fecondazione esterna negli anuri sono gli organismi del genere Ascaphus.

Le uova vengono poste direttamente in ambienti umidi o nel corpo dell'acqua. Si agglomerano in massa con più uova e possono ancorarsi a macchie di vegetazione. L'uovo fecondato si sviluppa rapidamente e, quando è pronto, emerge un piccolo girino acquatico.

Questo piccolo girino vivrà un evento di cambiamenti drammatici: la metamorfosi. Una delle prime modifiche è lo sviluppo degli arti posteriori, la coda che consente loro di nuotare viene riassorbita - come le branchie, l'intestino si accorcia, i polmoni si sviluppano e la bocca assume caratteristiche adulte.

Il periodo di sviluppo è molto variabile tra le specie di anfibi. Alcune specie sono in grado di completare la loro metamorfosi in tre mesi, mentre altre impiegano fino a tre anni per completare la trasformazione.

Evoluzione e filogenesi

La ricostruzione evolutiva di questo gruppo di tetrapodi ha subito diverse difficoltà. La più ovvia è la discontinuità della documentazione fossile. Inoltre, i metodi utilizzati per la ricostruzione delle relazioni filogenetiche cambiano continuamente.

Gli anfibi viventi sono discendenti dei primi tetrapodi terrestri. Questi antenati erano pesci pinna lobata (Sarcopterygii), un gruppo molto particolare di pesci ossei.

Questi pesci appaiono quando il periodo devoniano stava finendo, circa 400 milioni di anni fa. Il gruppo ha sperimentato radiazioni adattive sia per i corpi d'acqua dolce che per quelli salati.

I primi tetrapodi hanno conservato un sistema di linee laterali nelle loro forme giovanili, ma assenti negli adulti. Lo stesso modello è osservato negli anfibi moderni.

Gli anfibi sono stati un gruppo che ha sfruttato con successo un'ampia varietà di ambienti terrestri, che sono collegati a corpi idrici.

I primi tetrapodi

Ci sono un certo numero di fossili che sono fondamentali per l'evoluzione dei tetrapodi, tra cui Elginerpeton, Ventastega, Acanthostega e Ichthyostega. Questi organismi già estinti erano caratterizzati dall'essere acquatici - tratto inferito dall'anatomia del loro corpo - e dall'avere quattro arti.

I membri del genere Acanthostega erano organismi che avevano formato gli arti, ma queste strutture erano così deboli che è improbabile che gli animali avessero la possibilità di camminare liberamente fuori dall'acqua.

Al contrario, il genere Ichthyostega presentava tutti e quattro gli arti e, secondo le prove, poteva rimanere fuori dall'acqua, anche se con una camminata maldestra. Una caratteristica sorprendente di entrambi i sessi è la presenza di più di cinque cifre negli arti posteriori e posteriori.

Ad un certo punto dell'evoluzione dei tetrapodi, la pentadattilia era una caratteristica che veniva fissata e mantenuta costante nella grande maggioranza dei tetrapodi.

Relazioni filogenetiche tra gruppi correnti

Le relazioni tra i tre gruppi anfibi attuali rimangono controverse. Gruppi tendenzialmente moderni (i moderni anfibi sono raggruppati sotto il nome di lisanfibios o Lissamphibia) insieme ai lignaggi estinti sono raggruppati in un gruppo più ampio chiamato temnospondils (Temnospondyli).

La maggior parte delle prove molecolari e paleontologiche supporta l'ipotesi filogenetica che raggruppa gli anurani e le salamandre come gruppi gemelli, lasciando i ceciliani come un gruppo più distante. Sottolineiamo l'esistenza di numerosi studi che supportano questa relazione filogenetica (per maggiori informazioni consultare Zardoya & Meyer, 2001).

Al contrario, utilizzando l'RNA ribosomiale come marcatore molecolare, è stata ottenuta un'ipotesi alternativa. Questi nuovi studi designano i ceciliani come il gruppo gemello delle salamandre, lasciando le rane come un gruppo lontano.

Stato attuale di conservazione

Oggi gli anfibi sono esposti a diversi fattori che influenzano negativamente le popolazioni. Secondo stime recenti, il numero di anfibi minacciati di estinzione è di almeno un terzo di tutte le specie conosciute.

Questo numero supera di gran lunga le proporzioni delle specie minacciate di uccelli e mammiferi.

Sebbene non sia stato possibile individuare una singola causa direttamente correlata alla massiccia diminuzione degli anfibi, gli scienziati propongono che i più importanti siano:

Distruzione di habitat e cambiamenti climatici

Le principali forze che minacciano gli anfibi includono: degrado e perdita di habitat e riscaldamento globale. Poiché gli anfibi hanno una pelle molto sottile e sono così dipendenti dai corpi idrici, le fluttuazioni della temperatura e le fasi della siccità li colpiscono considerevolmente.

L'aumento della temperatura e la diminuzione degli stagni disponibili per la deposizione delle uova sembrano essere un fattore importante in questo fenomeno di estinzione locale e un declino molto marcato della popolazione.

chytrid

La rapida diffusione della malattia chytridiomycosis, causata dal fungo della specie Batrachochytrium dendrobatidis, colpisce notevolmente gli anfibi

Il fungo è così dannoso perché attacca un aspetto molto importante nell'anatomia dell'anfibio: la sua pelle. Il fungo danneggia questa struttura, essenziale per la termoregolazione e per l'accumulo di acqua.

La chitridiomicosi ha causato l'enorme declino delle popolazioni di anfibi in vaste regioni geografiche, tra cui il Nord America, l'America centrale, il Sud America e in aree localizzate dell'Australia. Fino ad ora, la scienza non ha un trattamento efficace che elimina il fungo della specie.

Introduzione di specie esotiche

L'introduzione di specie in alcune regioni ha contribuito al declino delle popolazioni. Molte volte, l'introduzione di anfibi esotici influisce negativamente sulla conservazione degli anfibi endemici nell'area.