Gli uccelli, benché derivati dagli
Arcosauri (di solito
considerati sottoclasse dei Rettili) vengono attribuiti a una classe a sé
stante. Si tratta di una incongruenza tra classificazione e filogenesi, che non
conviene eliminare per non turbare la nomenclatura consolidata da lungo tempo
Origine e struttura delle penne
Alcuni piccoli Arcosauri
Tecodonti del Trias portavano sul dorso lunghe squame mobili, alquanto simili alle penne e, non a caso, al genere è stato attribuito il nome di
Longisquama. Del Trias medio è un piccolo arcosauro
Cosesaurus aviceps
(fig) il quale, aveva un capo abbastanza simile a quello degli uccelli attuali, ed era munito di piume, non ben conservate purtroppo nel materiale
fossile.
Nel Giurese, inferiore e medio, periodo di massimo rigoglio dei Dinosauri, si sono verificate condizioni assai migliori per la fossilizzazione di strutture delicatissime. Nel mare tropicale che si stendeva a nord e a sud delle Alpi attuali sorgevano molti atolli che circondavano le calme acque delle loro lagune. Sul fondo di queste lagune si depositava di continuo una sottilissima polvere di calcare corallino e su di essa si adagiavano i resti di animali che vivevano
tra la ricca vegetazione delle sponde.
Col passar del tempo quella polvere si è compattata in pietra calcarea e quella pietra, dalla tessitura omogenea e fine, è stata scelta 100 milioni di anni dopo, per ricavarne le lastre per la litografia. Nello spaccare quelle pietre per portarle allo spessore voluto, di tanto in tanto sono riapparsi perfettamente conservati i resti di piante e di animali morti nella laguna:
pterosauri, insetti, foglie, e anche la penna di un uccello sconosciuto alla quale i
paleontologi del secolo scorso non hanno esitato a dare il nome di
Archaeopteryx lythographica, che vuol dire: 'vecchia penna del calcare litografico'. In seguito dell'Archaeopteryx sono stati trovati cinque scheletri: si tratta di uno strano animale, per tre quarti rettile e per un quarto uccello.
L'Archaeopteryx
(fig) era arboricolo, grande quanto una gazza, il suo scheletro, capo compreso, era assai simile a quello dei dinosauri bipedi suoi contemporanei: i
Celurosauri. Aveva una lunga coda, uno sterno delicato formato da molti pezzi (sternebre), ma era munito di lunghe braccia nelle quali si impiantavano penne eguali a quelle degli uccelli attuali, mentre altre penne spuntavano ai lati della coda: le ossa tarsali e metatarsali erano
saldate in un lungo osso e l'animale marciava sulle dita .
L'Archaeopteryx non era buon volatore, il suo sterno era troppo delicato per consentire l'attacco a una potente muscolatura: esso poteva planare agevolmente da un albero all'altro, ma svolazzava come un pollo.
Secondo alcuni specialisti l'Archaeopteryx si situa sulla diretta ascendenza degli uccelli attuali, secondo altri su un ramo collaterale; esso era comunque abbastanza simile alla forma ancestrale della classe degli Uccelli.
L’accumularsi di nuovo materiale paleontologico proveniente dall’Oriente asiatico, che comprende una dozzina di specie molto diverse e ben conservate, toglie ogni dubbio sulla continuità tra dinosauri e uccelli, si deve solo convenire su dove introdurre arbitrariamente
(cioè da arbitri) la separazione,
La sequenza e la natura dei reperti paleontologici ci permettono di ipotizzare che in un ramo degli Arcosauri erano comparse delle lunghe squame aventi funzione di richiamo. In un secondo tempo alcune di queste squame trasformandosi in piume hanno assunto una funzione coibente. La copertura coibente - molto utile ad animali arboricoli esposti al vento e alla pioggia - in un terzo tempo ha assunto la funzione di rallentare le cadute, inconveniente al quale gli animali
arboricoli sono sempre esposti.
Il passo evolutivo seguente è stato quello di costituire superfici portanti per il volo.
Le penne degli uccelli sono fatte di
cheratina pura. Una penna tipica consta di un asse centrale rigido (rachide) la cui base si inserisce profondamente nella cute e che porta dalla parte esterna un vessillo. Il vessillo, asimmetrico è formato da barbe sulle quali sono inserite ortogonalmente le barbule; barbe e barbule nelle penne si agganciano reciprocamente in modo da formare una superficie piana leggerissima, porosa.
Nelle piume le barbe e le barbule non si agganciano, ma pendono libere dalla breve cannuccia. Le piume hanno funzione copritrice e coibente.
Le penne non sono distribuite in modo uniforme, ma secondo linee speciali, chiamate pterili; in alcune specie inette al volo tuttavia, come i pinguini e gli struzzi, gli pterili mancano.
Le penne più robuste sono le remiganti situate al bordo posteriore dell'ala e le timoniere innestate sul rudimento della coda: il loro numero è fisso per ciascuna specie, questo numero tuttavia varia poco all'interno della classe, Le copritrici sono penne più deboli dai disegni spesso molto belli, le più straordinarie sono le copritrici che formano la 'ruota' del pavone maschio.
Le penne, benché robuste, si usurano e sono soggette a muta periodica, la muta rappresenta un periodo critico per la vita dell'uccello che in taluni casi diviene incapace di volare per alcuni giorni.
L'ala e il volo degli uccelli
Il braccio degli uccelli si articola sulla scapola e sul coracoide; queste ossa, insieme alla
furcula tengono le ali distaccate dal tronco quando la muscolatura alare si contrae. Le ossa del braccio e dell'avambraccio sono poco modificate, ma il carpo è rudimentale e le ossa metacarpali sono ridotte e saldate tra loro. Sul metacarpo si articolano il secondo dito, ridotto, che sorregge l'alula, il terzo dito molto robusto, il quarto dito rudimentale; primo e
quinto dito mancano; va notato che nell'Archaeopteryx e nel pulcino di Opisthocomus
(uccello sudamericano) le dita della mano non sono altrettanto ridotte e
conservano un artiglio utile per arrampicarsi sugli alberi (fig)
Il metacarpo e il terzo dito portano varie infossature entro le quali si articolano le 10 o 11 penne remiganti dette 'primarie'; altre tre remiganti 'bastarde' si articolano sul secondo dito mentre sull'ulna (osso esterno dell'avambraccio) si innestano le remiganti 'secondarie' in numero variabile da 10 a 25. Il corredo di remiganti di Archaeopteryx è di questo tipo.
L'aerodinamica dell'ala dell'uccello è stata considerata a lungo e con cura dagli specialisti. Due circostanze però rendono difficile questo studio: l'ala cambia di forma e anche di superficie
poiché le remiganti al bisogno si divaricano e sotto sforzo si torcono modificando le loro prestazioni.
D'altra parte l'ala dell'uccello deve avere caratteristiche funzionali adeguate alle necessità dell'animale: un uccello che vive nella foresta deve poter manovrare con facilità nell'intrico dei rami, ma non sarà veloce; un uccello che vola sulla vasta e uniforme superficie del mare deve reagire prontamente alla turbolenza dell'aria che lo sostiene, ma in cambio, dato che non si solleva mai di molto dal livello del mare, avrà problemi nel volare nell'aria rarefatta
delle alte quote.
I problemi aerodinamici (e meccanici) si fanno particolarmente acuti nel momento di posarsi a velocità ridotta o nulla senza rischiare lo stallo , sia nel momento di spiccare il volo.
Cigni e Oche si posano sull'acqua ammarando a velocità sostenuta: planano per qualche tratto sulle zampe palmate finchè l'attrito li ferma; se però sono costretti a posarsi sul suolo si trovano in difficoltà e debbono scegliere un terreno sabbioso o soffice per non ribaltarsi o ferirsi alle zampe. Un uccello arboricolo per posarsi sul ramo deve ridurre la velocità tanto più quanto più pesa: un grosso gufo o un'aquila si dovrà posare con velocità nulla per non
schiantare l'appoggio.
La portanza dell'ala dev'essere in rapporto, non con la sola massa corporea, ma anche col peso che l'uccello deve sollevare per nutrirsi o per nutrire i piccoli: si pensi al pellicano col becco colmo di pesci, all'aquila che ha ghermito l'agnello.
Lo spiccare il volo è scomodo per gli uccelli acquatici che non devono sbattere le ali contro l'acqua, sicchè le loro ali sono incernierate più in alto; ma è scomodo anche per i grossi uccelli come gli avvoltoi che devono prendere una lunga rincorsa, soprattutto se si sono ingozzati di troppo cibo.
Il costo del volo e le migrazioni
Al contrario di quanto può sembrare, il volo degli uccelli ha un costo per chilometrico che a parità di peso corporeo è di un ordine di grandezza inferiore a quello della marcia. Se poi l'uccello è in grado di sfruttare i venti favorevoli alle quote più adatte, la spesa energetica si riduce ancor più. Ciò spiega come taluni uccelli riescano a compiere voli di 300-700 chilometri senza posarsi o nutrirsi (ma talvolta devono bere) e perdendo poco peso: l'oca delle
nevi vola dal Canadà fino al Golfo dei Caraibi (2700 km) in 60 ore.
Durante i voli di trasferimento la formazione a V rovesciato, tipica delle cicogne e delle gru ma anche di alcune specie di oche, permette ai componenti dello stormo di fare un'ulteriore piccola economia e nello stesso tempo offre agli uccelli il vantaggio di non perdersi di vista.
Se l'uccello è un buon veleggiatore - cosa possibile solo se ha dimensioni grandi - esso può sfruttare le correnti ascensionali dell'atmosfera per sostentarsi in volo e ciò spiega come sia possibile a certi albatros (fam. Diomedeidi) e a certi gabbiani di trasvolare gli oceani per molte migliaia di chilometri in pochi giorni.
Gli uccelli sono indotti a migrare dalla necessità di trovare cibo abbondante durante tutto l'anno e in particolare durante l'allevamento della prole. Solo le specie che si nutrono in mare possono sopravvivere alle latitudini prossime al circolo polare, quelle che si nutrono in acque interne che gelano, e quelle che vivono là dove il suolo viene coperto dalla neve, al sopraggiungere dell'inverno o migrano o rischiano di morire d'inedia.
La data per le migrazioni è decisa dal calendario interno che è scandito dal ritmo 'nictemerale' cioè col rapporto tra la durata del giorno e la durata della notte. L'ora della partenza è di solito fissata alla comparsa delle stelle che daranno le indicazioni necessarie per la rotta, solo poche specie migrano di giorno, tra queste i corvi e l'anatra del Canadà.
La classificazione degli Uccelli
Per
classificare gli Uccelli è importante la struttura del palato in base alla quale
si riconoscono 6 ordini di Paleognati e 23 ordini di Neognati . Per le forme estinte non esiste ancora un accordo sufficiente, e quindi non se ne parlerà in questa sede.
Tabella classificazione
Portanza
è la capacità di sostenere in volo un dato peso
