Uccelli
Dalla struttura al volo
Susanna Di Vita 2^C Don Milani
L’anatomia
Caratteristiche degli uccelli
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Sono vertebrati (hanno la colonna vertebrale)
Sono omeotermi (mantengono costante la temperatura
corporea) esattamente come i mammiferi. Sono i più antichi
omeotermi.
Per mantenere la costante temperatura corporea e per il volo
gli uccelli hanno bisogno di molto cibo. Per questo, alcune
specie di uccelli si evolsero (per via della mancanza di cibo in
certe stagioni) fino al punto di mantenere una bassa
temperatura corporea (ipotermia temporanea).
Sono ovipari (depongono uova dal guscio duro fatto
di carbonato di calcio) e hanno la fecondazione interna.
Sono rivestiti da piume. Le piume fungono da isolante termico
verso l'ambiente esterno. In alcune specie (cigni, anatre,
oche, etc.) sono anche impermeabili all'acqua, isolando
ulteriormente il corpo dell'animale dalla temperatura esterna e
facilitandone il galleggiamento. Ogni anno gli uccelli fanno la
muta, che può essere parziale o totale.
Caratteristiche
 Hanno penne che permettono un miglior controllo del volo e degli
atterraggi.
 Hanno ossa pneumatiche (vuote).
 Hanno un becco corneo (osso cavo) privo di denti.
 Mancano di un naso ben definito: le narici si presentano come buchi
che si aprono direttamente sullo strato superiore del becco.
 Mancano di un orecchio ben definito. Gli uccelli dispongono di aperture
ai lati della testa, situate dove i mammiferi possiedono le orecchie,
adatte a captare i suoni. In alcune specie (gufi, civette, barbagianni,
allocchi) tali fori sono non simmetrici, in modo da captare i suoni sia sul
piano orizzontale (come nei mammiferi) sia sul piano verticale,
caratteristica molto utile per i predatori notturni.
 Comprendono un grandissimo numero di specie, quasi tutte adatte al
volo, solo alcune, come lo struzzo, il pinguino, l'emù, il kiwi, il casuario
e la gallina sono incapaci di volare.
Caratteristiche
 Hanno una palpebra in più, la “Membrana nittitante”, per ulteriore
protezione dell'occhio.
 L'apparato scheletrico degli uccelli è molto simile a quello dei
dinosauri, dato che gli uccelli si sono evoluti dai rettili.
 Alcune specie di uccelli di piccola taglia (come le rondini) si
muovono in stormi (come nei pesci) per difendersi dai predatori
(vedi video nelle tavole).
Prima
Dopo
Gli apparati
L'apparato digerente
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L’apparato digerente inizia con la
bocca (il becco, che è di osso
corneo) fornita di una lingua,
specializzata a manipolare il cibo
di cui l’uccello si nutre. Il becco:
nei pappagalli provvede a
sbucciare i semi; nell’aquila è
arcuato per strappare la carne; nel
colibrì fa da cannuccia per estrarre
il nettare; nel pellicano prende la
funzione di sacca e nel picchio il
becco viene impiegato per estrarre
le larve di insetti nascoste nel
legno. I denti mancano in tutte le
specie attuali e, per masticare,
necessitano di sassolini che si
procurano dall’ambiente esterno.
Il becco di un picchio
Becco (ulteriori informazioni)
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Il becco è composto da una mandibola superiore (o maxillia) e da una
mandibola inferiore. Entrambe sono fatte d'osso, spesso cavo o poroso. La
superficie esterna del becco è ricoperta da un sottile strato di cheratina,
chiamato ”rhamphotheca”. Tra questo duro livello esterno (che ha il compito
di fornire protezione al becco) e l'osso vero e proprio, vi è un livello che
contiene i capillari e le terminazioni nervose. Sulla superficie del becco si
trovano due forellini, le narici, che connettono la parte cava del becco stesso
con il sistema respiratorio. Esse sono piuttosto piccole.
In alcune specie le narici sono poste in una struttura carnosa, spesso di
cera, posta alla base del becco, chiamata cere. La procellaria e
l'albatros possiedono delle custodie aderenti esterne, chiamate naricorns,
che proteggono le narici. In qualche specie, la punta del becco è dura ed è
formata da tessuto di cellule morte. Esso è usato per compiti che richiedono
forti pressioni, come rompere noci o uccidere prede. In altre specie ancora,
la punta è sensibile, e contiene terminazioni nervose, permettendo
all'animale di identificare oggetti, toccandoli.
Custodia aderente
Cellule morte
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Aquila
Albatros
Becco (ulteriori informazioni)
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Il becco di molti pulcini possiede anche un piccolo apparato osseo, detto
“dente d'uovo”, che facilita la rottura dell'uovo durante la sua schiusa.
Il becco è una struttura che si rovina velocemente con il tempo e,
soprattutto, con l'utilizzo, ed è per questo che cresce costantemente per
tutto l'arco della vita dell'animale.
Il becco è usato, oltre che per mangiare, per pulire le penne, per
manipolare oggetti, per uccidere le prede, e per nutrire i piccoli.
La regione compresa tra gli occhi ed il becco viene detta lore, ed in qualche
caso si presenta senza piume e colorata.
Dente d'uovo
lore
Apparato digerente

Dopo il becco segue l’esofago,
(tubo posizionato nella gola
dell’uccello). Ad esso segue un
'gozzo' (piccola ghiandola
situata nei dintorni della gola)
nel quale il materiale ingoiato
subisce una prima digestione.
Nei colombi il cibo per i piccoli
viene prodotto nel gozzo. Oltre
allo stomaco, vi è anche lo
stomaco muscolare (ventriglio),
ed esso è tanto più sviluppato
quanto più è duro il materiale
che l'uccello ingoia, quindi è
molto robusto negli uccelli
carnivori, più leggero in quelli
insettivori. Successivamente si
arriva all'intestino tenue. Dopo
l’intestino tenue vi è la cloaca
(apertura da cui escono le feci).
Manca la vescica urinaria.
Apparato digerente
 Il metabolismo (capacità di
digerire i cibi) degli uccelli è
totalmente uricotelico (produce un
tipo di feci che permette un forte
risparmio di acqua). Di
conseguenza, l'apparato urinario
elimina un materiale pastoso
bianco, formato per la maggior
parte di calcare. Gli uccelli
possiedono un metabolismo molto
più veloce del nostro. Nel colibrì,
tra l'ingestione del cibo e
l'espulsione delle feci passa solo
una quindicina di minuti,
dopodiché l'animale torna a
cercare altro nutrimento.
Apparato circolatorio
 La circolazione, negli uccelli, è doppia e completa, come nei mammiferi. Questo
significa che il sangue venoso non si mescola mai con quello arterioso. Il cuore
presenta due atri e due ventricoli completamente separati. Negli uccelli la
temperatura corporea è molto elevata, 40-42°C in media, di conseguenza
all'elevato metabolismo; molto elevate sono anche la pressione sanguigna e la
frequenza cardiaca, con circa 400 pulsazioni al minuto nel pollo, che arrivano fino
a 1000 nei colibrì. Il battito corporeo varia a seconda delle dimensioni corporee:
negli uccelli di minor volume esso è più rapido. Il raffreddamento corporeo
avviene per evaporazione, con aumento della frequenza respiratoria.
400
1000
Pulsazioni al minuto
Apparato nervoso
encefalo

L'encefalo (il sistema nervoso centrale)
degli uccelli è di tipo rettiliano (ovvero di
piccole dimensioni), ma ha un peso
relativo molto elevato rispetto alla totale
massa dell'animale e confrontato con
quello di tutti gli altri animali. Questo
implica che gli uccelli sono tra gli animali
più intelligenti, caratterizzati da processi
mentali complessi e avanzati, come
costruzioni di mappe mentali dei posti
visitati. Tutti gli uccelli, ed in particolare
quelli migratori, possiedono, all'interno dei
nuclei di alcuni neuroni posizionati nel
cervelletto, sottilissimi aghi di magnetite in
grado di permettere
l'orientamento col campo
magnetico terrestre in modo così perfetto
da funzionare anche per migliaia di
chilometri in mare aperto, un luogo privo
di punti di riferimento. Hanno,
letteralmente, una bussola nel cervello.
cellule contenenti
magnetite
Apparato riproduttivo
 Gli uccelli si riproducono per
fecondazione interna, sono ovipari e
depongono grosse uova sulla
terraferma, di cui il guscio duro è
fatto di carbonato di calcio. Come nei
rettili, l'uovo deve essere fecondato
prima che si formi il guscio. Per
sviluppasi, le uova hanno bisogno di
calore; per questo la maggior parte
degli uccelli cova le uova. I cuculi non
covano le uova, ma le affidano ad
altri uccelli o al calore del Sole. Il
colore del guscio delle uova degli
uccelli che nidificano in luoghi non
protetti è colorato in modo da
confondersi nell'ambiente circostante.
Apparato respiratorio
 I polmoni degli uccelli
sono provvisti di
prolungamenti, i sacchi
aerei (tipicamente 9).
Questi riempiono le ossa e
gli altri spazi disponibili,
alleggerendo lo scheletro,
e rappresentano
un'importante riserva
d'aria per i voli più lunghi.
Infatti, il 75% dell'aria
inspirata va nei sacchi
aerei, e solo il 25% arriva
direttamente ai polmoni.
Apparato respiratorio


In certi uccelli che volano ad altissima
quota, (come gru e cicogne) la trachea
(tubo che porta l’aria dal naso ai polmoni),
una volta giunta alla base del collo, non
penetra nel torace, bensì entro una cavità
della carena sternale (osso posizionato nei
muscoli del petto), e solo in seguito passa
all'interno del torace. Questa modifica
evolutiva è dovuta al costante contatto con
le gelide temperature delle alte quote,
inferiori anche a -50°C. L'aria ispirata,
percorrendo la lunga serpentina (il
prolungamento della trachea è pieno di
curve) si “preriscalda” prima di entrare nei
polmoni e rinfresca contemporaneamente i
muscoli pettorali.
Come anche nell’apparato circolatorio,
minore è il volume dell’uccello, maggiore è
la velocità del ritmo respiratorio.
faringe
laringe
torace
bronchi
trachea
L’apparato scheletrico
L’apparato scheletrico

Evolvendosi per permettere il volo, l'apparato
scheletrico ha apportato numerosi cambiamenti fra cui la
modifica dello sterno, che si è appuntito a formare
la carena (osso posizionato nei muscoli del petto), più
aerodinamica e maggiormente adatta all’ introduzione
dei potenti muscoli pettorali. Gli uccelli che posseggono
la capacità di volare hanno ossa cave (o ossa
pneumatiche), con delle strutture, simili a quelle dei
palcoscenici, che le attraversano per renderle più
resistenti alle rotture. Le cavità ossee sono spesso
collegate con dei sacchi d'aria, che si sviluppano dai
polmoni. Viceversa, le specie che non sono in grado di
volare, come i pinguini, hanno solamente ossa non cave.
L’apparato scheletrico
 Le ossa cave sono leggere e prive di midollo osseo.
Questa caratteristica non consente la produzione delle
cellule del sangue, funzione riservata al fegato ed
alla milza. Le eventuali fratture ossee non possono
essere riparate.
 Gli uccelli, paragonati ad altre specie animali, hanno un
numero di ossa molto basso e questa caratteristica è
dovuta al fatto che le loro ossa sono fuse insieme a
formare singole ma grandi conglomerati ossei.
 I volatili hanno anche più vertebre cervicali (le vertebre
posizionate nel collo) di tutti gli altri animali (il numero di
vertebre che varia da 13 a 25), e questo permette loro
un’alta flessibilità del collo.
Il volo
Il volo: struttura di un ala
 Il corpo degli uccelli ha numerosi
adattamenti al volo: ossa cave; mancanza di
denti; polmoni con sacchi aerei; potenti
muscoli pettorali e, soprattutto, le ali.
Queste ultime hanno una forma
aerodinamica. “Aerodinamica” significa che
il profilo è diverso nella parte superiore
dell'ala. Le molecole dell'aria ci mettono più
tempo a percorrere la parte superiore che
quella inferiore, e quindi esse sono più
dense nella parte inferiore e più rarefatte in
quella superiore. La pressione provocata dal
passaggio delle molecole più dense è
maggiore di quella provocata dalle più
diradate, spingendo così l'ala verso l'alto
(portanza). Per far passare l'aria è
necessario volare o stare fermi nel vento.
Sin dall'antichità gli uomini hanno sempre
sognato di volare, guardando gli uccelli. Solo
con la moderna tecnologia e all'ingegno
dell'uomo ispiratisi alle ali degli uccelli si sono
costruiti aerei e motori per solcare il cielo, ed
anche ad altissima velocità, ma è molto più
difficile posarsi con precisione su un ramo che
raggiungere la velocità del suono.
Il volo: struttura di un'ala
planato
Forzato
 Il volo in cui le ali sono aperte e ferme
si chiama planato. Quando l'uccello
sbatte le ali diventa forzato. Le ali
sono coperte di penne, indispensabili
per il volo. Una penna è costituita da
un'asse centrale (scapo) che regge la
parte larga e piatta (vessillo). Se
scomponiamo i filamenti del vessillo
(barbe) e mettiamo la penna al
microscopio, potremo distintamente
notare dei piccoli uncini (amuli) alla
fine delle barbe.
vessillo
barbe
scapo
amuli
Il volo: struttura di un'ala
 L'ala è un arto flessibile, coperto
di penne di varie dimensioni, e il
loro scopo è quello di permettere
all'uccello di planare e atterrare. I
vari strati di penne si alzano e si
abbassano proprio come gli
alettoni dei moderni aerei. In più,
le varie specie hanno modificato la
forma delle loro ali in base alle
esigenze: lunghe e larghe per
planare in alta quota (aquila),
piccole e concave per volare
velocemente (gabbiano), strette
per planare in velocità (rondini).
Copritrici
alari
Specchio
alare
Margine
anteriore
dell'ala
secondarie
gabbiano
Remigianti primarie
da Prof. Bottaro (Univ. Genova)
Il volo: curiosità
x75
x120
x10
L'uomo è incapace di produrre una potenza
sufficiente per volare: la potenza richiesta per il
volo è di 200 W per ogni chilo di massa
muscolare, mentre l'uomo può produrre solo
una potenza di 10 W al chilo. Un piccione può
raggiungere la velocità di 80 km/h, il che
significa che può coprire 75 volte la sua
lunghezza in un secondo; in un secondo, uno
storno può percorrere 120 volte la lunghezza
del proprio corpo. Il Concorde (aereo
supersonico) in volo al doppio della velocità del
suono copre circa 10 volte la sua lunghezza.
La rotazione su asse longitudinale (rollio) di un
aeroplano per manovre acrobatiche (come le
Frecce Tricolori) può permettere rotazioni di
420 gradi al secondo, mentre la rondine
comune si può permettere rotazioni di 5000
gradi al secondo.
Le tavole
Il becco di un picchio
Alettoni di un aereo
Tipologie di ali
Stormo di rondini