Uccelli VS pipistrelli: lo scontro finale

Nel corso dell’evoluzione dei vertebrati degli ultimi 230 milioni di anni, il volo attivo si è evoluto indipendentemente soltanto tre volte: pterosauri (rettili), uccelli e mammiferi, in quest’ordine. Oggi sono soltanto due le classi di vertebrati capaci di volo attivo, e sono appunto uccelli e pipistrelli (mammiferi), dal momento che gli pterosauri si sono estinti alla fine del Cretaceo. In realtà esistono dei pesci ossei (anche loro vertebrati) che sono molto vicini a raggiungere un volo attivo usando le pinne pettorali, ma per ora non possono ancora essere considerati dei veri volatori, anche perché una vita aerea si addice ben poco alla respirazione acquatica. Quindi i veri dominatori dell’aria di questa era geologica sono uccelli, pipistrelli, insetti ed esseri umani (grazie alla tecnologia). Come da titolo però, in questo post vorrei concentrarmi sulle differenze, notevoli, tra il volo degli uccelli e quello dei pipistrelli, passando per le loro altrettanto notevoli differenze anatomiche, cercando di capire come le loro differenze gli hanno permesso di conquistare nicchie ecologiche differenti.

Iniziamo quindi parlando dei pipistrelli e, mano a mano, delle loro differenze con gli uccelli.

I pipistrelli, o meglio Chirotteri, sono un ordine di mammiferi placentati, l’ordine Chiroptera, appunto. Sono il secondo gruppo di mammiferi più numeroso dopo i roditori, costituendo il 20% (oltre 1400 specie riconosciute) di tutte le specie di mammiferi (i roditori sono ben il 43%!). Per contro, esistono circa 10.800 specie di uccelli, di cui soltanto lo 0,62% ha perso la capacità di volare.

Il termine scientifico Chiroptera deriva dalle due parole greche χείρ chéir, “mano” e πτερόν pterón, “ala”, con chiara allusione alla peculiarità dei loro arti superiori. Il nome comune pipistrello deriverebbe invece dal latino vespertīliō -ōnis, a sua volta derivato da vesper -is, ovvero sera, attraverso varie alterazioni avvenute nel tempo come vipistrello o vispistrello, a ragion del fatto che molte specie di chirotteri alle medie latitudini hanno abitudini tipicamente crepuscolari.

I pipistrelli hanno iniziato a volare dopo la grande estinzione alla fine del Cretaceo, tra i 60 e i 52 milioni di anni fa, e questo fa di loro gli ultimi vertebrati ad aver siluppato la capacità di un volo attivo. Per paragone, gli uccelli (o meglio, i dinosauri aviani) si ritiene abbiano iniziato a volare tra i 175 e i 150 milioni di anni fa, nel Giurassico. Per approfondire sull’origine degli uccelli, andate qui.

Il più antico fossile di chirottero mai scoperto, risalente a 52,5 milioni di anni fa Fonte
Uno dei primi “uccelli”, il celeberrimo Archaeopteryx, risalente a 150 milioni di anni fa Fonte

I due sottordini dei Chirotteri, Microchiroptera e Macrochiroptera, hanno rispettivamente i prefissi micro- e macro- a evidenziare la differenza di dimensione tra i due gruppi, sebbene i più grandi microchirotteri siano molto più grandi dei più piccoli megachirotteri.

All’ordine dei Chirotteri appartengono gli unici mammiferi in grado di volare attivamente e compiere manovre complesse in aria. La specie più piccola, il pipistrello calabrone non pesa più di 2 grammi ed è ritenuto, insieme al mustiolo etrusco (un toporagno), il più piccolo mammifero al mondo. Le sue dimensioni sono paragonabili a quelle del più piccolo uccello al mondo, il colibrì di Elena.

Un Microchirottero in volo Fonte
Il muso di un pipistrello vampiro, un Microchirottero Fonte
Il colibrì di Elena, il più piccolo uccello al mondo Fonte

Le più grandi sono alcune specie del genere Pteropus e Acerodon, che raggiungono un peso di circa 1,6 kg e un’apertura alare fino a 1,7 metri, e vengono chiamate volpi volanti, per via dell’aspetto del loro muso.

Una volpe volante (Macrochirottero) in volo Fonte
Il muso di una volpe volante Fonte

Gli uccelli più grandi in grado di volare sono invece molto più grandi, superando i 15kg e i 3 metri di apertura alare.

Due cigni trombettieri in volo, alcuni tra i più grandi uccelli volatori Fonte

Le ali dei chirotteri si sono sviluppate dalla modifica sostanziale dell’arto superiore, dove l’avambraccio e, ancor di più, le ossa metacarpali e le falangi della mano hanno subito un allungamento sproporzionato. Le dita, molto leggere e flessibili, sono unite tra loro da una membrana cutanea vascolarizzata, chiamata patagio, la quale si estende fino ai fianchi del corpo e agli arti inferiori. In gran parte delle specie esiste un’ulteriore membrana tra le zampe, chiamata membrana interfemorale o uropatagio, e che talvolta può incorporare la coda.

Il patagio è una membrana vascolarizzata e quindi non soggetta ad usura, e le piccole ferite possono rimarginarsi. Tuttavia, una lacerazione estesa è permanente, e potrebbe causare la morte dell’animale a causa dell’impossibilità a volare. Le penne degli uccelli sono invece strutture morte che sono soggette a usura e non possono essere riparate, venendo invece completamente rimpiazzate con penne nuove con la o le mute annuali. Per approfondire sulla muta degli uccelli, ecco il link.

Solitamente alla base della caviglia dei chirotteri è posizionato uno sperone cartilagineo, chiamato calcar che permette il dispiegamento e la sostentazione di tale membrana. Le proporzioni alari variano notevolmente tra le diverse specie (come negli uccelli), e le ali possono essere lunghe e strette nei pipistrelli che hanno bisogno di grande autonomia, oppure corte e larghe in quelli che hanno bisogno di effettuare manovre rapide con improvvisi cambi di direzione, specialmente nella fitta vegetazione o in presenza di ostacoli molto vicini tra loro.

I pipistrelli hanno ali molto più pesanti in proporzione al corpo rispetto agli uccelli, e questo gli permette di avere un controllo molto più fine ed efficiente rispetto a questi ultimi, usando le ali come “perno di rotazione” grazie alla loro inerzia. Questo permette ai chirotteri di effettuare rotazioni fulminee di 270 gradi per atterrare a testa in giù. Inoltre la membrana alare è ricchissima di recettori sensoriali, e grazie a ciò i pipistrelli riescono a tenere più sotto controllo il movimento dell’aria sulle ali e aggiustare la loro conformazione di conseguenza. Le specie nettarivore sono poi in grado di volo stazionario, come i colibrì, ma a differenza di questi ultimi non possono volare all’indietro e non possono generare portanza durante la fase di alzata (un po’ come tutti gli uccelli capaci di volo stazionario ma che non sono colibrì).

Ecco un video che mostra le differenze tra il volo stazionario dei pipistrelli e quello dei colibrì:

Alcune specie di chirottero possono volare a velocità incredibili, come il pippistrello a coda libera messicano che può raggiungere i 160 km/h. Gli uccelli più veloci, ovvero lo smergo comune e il rondone codaspinosa golabianca, possono sfiorare i 170 km/h (stiamo parlando ovviamente di volo battuto, e non di picchiata in caduta libera!). Fonte

Ecco qualche bel video sul volo dei pipistrelli:

Volpi volanti (Macrochirotteri)
Il volo dei pipistrelli

Ed ecco invece un bellissimo video di uccelli in volo in slow motion:

Qui sotto, un disegno che mostra la struttura alare dei pipistrelli a confronto di quella di pterosauri e uccelli:

Come vedete, le dita delle “mani” degli uccelli sono invece fuse e molto corte, per dare al contrario rigidità. Tutto il lavoro aerodinamico è ovviamente affidato alle penne e piume, leggerissime e flessibili. Il pollice, come nei pipistrelli, è indipendente e rivolto verso l’alto, e assieme alle piccole penne che porta viene chiamato alula, importante struttura aerodinamica, fondamentale per il volo. I pipistrelli al posto delle penne, sul pollice hanno un artiglio che usano per aggrapparsi. Tuttavia, alcuni uccelli (l’hoatzin) nella fase dello sviluppo hanno artigli sulle ali, per lo stesso motivo, che però perdono una volta adulti.

Gli uccelli hanno poi ossa cave, molto leggere e flessibili, che sono parzialmente connesse al sistema respiratorio, mentre i chirotteri hanno evoluto ossa piene ma comunque leggere grazie al basso contenuto di calcio delle stesse (soprattutto nelle dita delle ali).

Il corpo dei chirotteri è generalmente ricoperto da una pelliccia, anche se, per quanto fitta, non garantisce l’isolamento termico del piumaggio degli uccelli, ed è anche per questo motivo che i pipistrelli non possono vivere in climi e ambienti particolarmente freddi. Essendo i pipistrelli mammiferi, per comunicare tra loro si basano su olfatto e udito, a differenza degli uccelli che si basano su vista e udito, e quindi non hanno bisogno di colorazioni sgargianti come gli uccelli per le interazioni sociali. I pipistrelli hanno quindi tutti colorazioni nere-brune-rossicce. La testa può assumere una notevole varietà di forme, associate principalmente alle abitudini alimentari e ai diversi metodi per procurarsi il cibo, e può essere corta e larga oppure stretta e allungata. Le orecchie sono grandi, talvolta eccezionalmente enormi, e nei Microchirotteri hanno la funzione di raccogliere le onde sonore riflesse emesse da loro stessi per l’ecolocalizzazione.

Gli occhi variano notevolmente nelle dimensioni, essendo quasi atrofizzati nei Microchirotteri, mentre sono grandi e funzionali negli Pteropodidi (dei Macrochirotteri). Nella maggior parte delle specie è presente un’escrescenza carnosa sul naso, chiamata foglia nasale, che ha la funzione di regolare e indirizzare il fascio di onde sonore emesse dall’animale tramite il naso o la bocca. Solitamente sono presenti diverse ghiandole odorifere, le quali producono una sostanza che emana un forte odore simile al muschio. Sono posizionate in diverse parti del corpo, sulla gola o sul collo oppure sopra le superfici alari. Il ginocchio è rivolto all’indietro, a causa della rotazione degli arti inferiori (che sostengono la membrana alare), e questo rende la locomozione a terra estremamente difficile nella stragrande maggioranza delle specie, e di conseguenza anche il decollo da terra. Sono invece poche le specie di uccelli che non sono in grado di camminare e/o decollare da terra, e sono principalmente i rondoni (e pochi altri). Al contrario, soltanto una manciata di specie di chirotteri riesce a camminare agilmente al suolo e perfino a saltare, come ad esempio il pipistrello vampiro comune, qui sotto:

Ecco un video che mostra il pipistrello vampiro e le sue insolite doti di locomozione al suolo:

I rondoni sono tra i pochi uccelli incapaci di camminare Fonte

Il sistema muscolare dell’arto superiore è più complesso rispetto a quello degli uccelli. Nei chirotteri sono presenti 3 muscoli maggiori discendenti, il pettorale, il sottoscapolare e il serrato anteriore e 2 ascendenti, il deltoide e il trapezio, mentre negli uccelli è presente soltanto una coppia di muscoli per ala. La maggior parte di essi sono attaccati alle scapole e soltanto il serrato anteriore è unito allo sterno. Lo sterno è carenato, come negli uccelli, per poter sostenere la muscolatura alare. Anche il sistema respiratorio dei pipistrelli è molto più efficiente di quello degli altri mammiferi, per permettere il volo, anche se non è sofisticato e performante come quello degli uccelli. I pipistrelli non possono quindi volare alle altissime quote degli uccelli migratori (possono raggiungere i 10.000 metri! Link), potendo spingersi al massimo fino a 3000 metri, e solo in zone tropicali. Un’altra importante differenza tra il metabolismo dei pipistrelli e quello degli uccelli è che i primi non sono in grado di metabolizzare i grassi efficacemente quanto i secondi. Questo si traduce in una minore autonomia in volo. Alcune specie di uccelli possono infatti volare ininterrottamente per 11.000 km, sfruttando solo le riserve lipidiche accumulate prima della partenza Fonte, mentre i pipistrelli sfruttano principalmente l’energia derivante dal consumo di carboidrati, meno duratura di quella derivante dai lipidi. Fonte Secondo recenti studi, infine, i pipistrelli hanno un volo meno efficiente dal punto di vista energetico rispetto a quello degli uccelli di pari massa, principalmente per via dei maggiori attriti aerodinamici generati dalla pelliccia e soprattutto dalle enormi orecchie, che sono tutto fuorchè aerodinamiche (sono dei veri aerofreni!).

Scheletro di Eptesicus fuscus, un Microchirottero Fonte
Lo scheletro di un piccione comune Fonte

A differenza degli uccelli, i pipistrelli sono provvisti di denti supportati da mandibola e mascella ossee. Il numero dei denti permanenti varia tra 20 dei pipistrelli vampiro e 38 dei generi Kerivoula e Myotis, mentre quelli da latte solitamente sono 22. Gli incisivi possono essere mancanti, come nel genere Aproteles o arrivare fino a 10.

I pipistrelli si rifugiano all’interno di grotte, fessure rocciose, fitta vegetazione, cavità negli alberi, negli edifici e in luoghi più esposti come grandi alberi spogliati del fogliame. Normalmente formano grandi colonie, tuttavia molte specie vivono solitarie o in piccoli gruppi prevalentemente famigliari. Non è raro osservare assembramenti di migliaia se non addirittura milioni di individui. Uno dei vantaggi nell’aggregarsi è quello di poter conservare il più a lungo possibile il calore corporeo. Nei siti di riposo, i chirotteri assumono la caratteristica disposizione a testa in giù, dal momento che questa posizione facilita notevolmente la fase iniziale del volo, poiché permette di lanciarsi, dispiegare le ali e prendere velocità facilmente. Sembra infatti che la loro anatomia si sia evoluta per evitare il problema dell’accumulo di sangue nella testa. Similmente a molte specie di uccelli, anche i pipistrelli non fanno alcuna fatica nel restare appesi, in quanto le zampe hanno evoluto una sorta di chiusura automatica e involontaria delle dita. Se vogliono lasciare la presa devono invece fare forza.

Una fittissima colonia di Microchirotteri Fonte

Anche gli uccelli presentano comportamenti sociali variabili: alcune specie vivono per lo più solitarie o in piccoli gruppi, altre in colonie rumorosissime e molto affollate, che possono contare milioni di individui.

Una numerosissima colonia di uccelli (urie) Fonte

Nelle regioni più fredde dell’areale, durante le stagioni fredde, molte specie hanno sviluppato una fase di ibernazione, durante la quale il metabolismo si riduce notevolmente, e nella quale il consumo di ossigeno raggiunge un livello di circa un centesimo del consumo normale. Inoltre possono anche ridurre le funzioni vitali durante l’inattività diurna abbassando notevolmente la temperatura corporea. Alcune specie però preferiscono la migrazione in zone più calde o con una disponibilità di cibo maggiore. Al contrario, molti uccelli che vivono in climi freddi sono stanziali o migratori, e solo una specie (il succiacapre americano) è in grado di ibernarsi per settimane o mesi. I colibrì di notte rallentano molto il loro metabolismo, e vanno in una sorta di breve ibernazione che può essere mantenuta al massimo per 8-12 ore.

I chirotteri sono caratterizzati da una dieta alquanto eterogenea, variando dalle forme frugivore o nettarinivore a quelle obbligatoriamente carnivore, ematofaghe o piscivore. Gran parte dei chirotteri necessita di una quantità d’acqua o di cibi umidi maggiore di altri mammiferi di peso equivalente a causa dell’elevata evaporazione dovuta alle superfici alari. In funzione delle loro abitudini alimentari, i chirotteri possono essere suddivisi in sei gruppi ben distinti: insettivori, frugivori (si nutrono frutta), nettarivori, ematofaghi (si nutrono di sangue), carnivori e pescivori. Tra tutti, gli insettivori sono gli unici che utilizzano l’ecolocazione sia per evitare gli ostacoli in volo, sia per individuare e catturare gli insetti volanti. I Macrochirotteri, incluse le volpi volanti, volano soltanto grazie alla vista, e alcune specie sono attive anche in pieno giorno. Gli uccelli hanno comunque una vista molto più sofisticata, come vi ho già raccontato in questo post. Nonostante come gruppo abbiano una dieta molto eterogenea, le singole specie sono altamente specializzate. Molte specie di uccelli sono invece molto più versatili da questo punto di vista, e sono onnivore a tutti gli effetti.

Ma parliamo ora di ecolocalizzazione (o ecolocazione).

La maggiorparte dei chirotteri notturni e crepuscolari ha una vista molto scarsa e occhi atrofizzati. Per volare e catturare le prede, come dicevo prima, utilizzano un sonar naturale. In pratica, l’animale emette ultrasuoni utilizzando la laringe (sebbene in alcune specie questi suoni vengano prodotti dallo schioccare della lingua sul palato) e, una volta colpito il bersaglio, l’eco di ritorno viene catturato dal padiglione auricolare ed elaborato successivamente all’interno dell’orecchio stesso, in una particolare zona detta fovea acustica, dove risiedono un gruppo di neuroni sintonizzati su una strettissima banda di alte frequenze. Normalmente tali impulsi vengono emessi a frequenze variabili da 25 a 100 kHz, anche se alcune specie possono arrivare a emettere suoni a 150 kHz.

Ergo, i pipistrelli che utilizzano l’ecolocalizzazione non andranno mai a sbattere contro i vetri trasparenti o a specchio delle finestre degli edifici, come invece capita purtroppo a milioni di uccelli ogni anno.

Anche alcune specie di uccelli adottano una forma rudimentale di ecolocazione, come ad esempio il guaciaro e alcuni rondoni asiatici che nidificano nelle caverne. Questi uccelli possono volare al buio totale senza andare a sbattere, purchè le dimensioni degli ostacoli non siano troppo ridotte. Infatti usano frequenze molto più basse (circa 2kHz, udibili dall’orecchio umano) di quelle dei chirotteri, e più la frequenza è alta, minore è la dimensione degli ostacoli che possono essere percepiti. Questi uccelli dunque, possono volare al buio ma non possono catturare gli insetti, di cui si nutrono, nella totale oscurità.

Parliamo ora di riproduzione.

I pipistrelli presentano diversi sistemi d’accoppiamento. Normalmente formano grandi gruppi dove gli individui si uniscono a esemplari dell’altro sesso più vicini a loro. In alcune specie uno o due maschi formano e difendono piccoli harem di femmine. Esistono anche forme prevalentemente monogame, dove i genitori e i loro piccoli vivono insieme in un gruppo familiare. Una specie di megachirotteri, il pipistrello dalla testa a martello ha un particolare sistema, denominato Lek, dove un gruppo di maschi manifesta le proprie abilità alle femmine che successivamente ne scelgono il più desiderabile. La stagione riproduttiva è principalmente legata alle stagioni più favorevoli o in primavera, mentre in quelle forme dove è presente la condizione di ibernazione, ciò avviene durante l’autunno. In questi casi l’impianto dell’embrione è generalmente ritardato, oppure c’è un deposito spermatico.

Le femmine di pipistrello danno alla luce un solo piccolo all’anno, con eccezione di pochissime specie. Questo è dovuto principalmente al fatto che la madre deve poter volare portando i piccolì in sviluppo dentro di loro, e se ne avessero molti sarebbe un problema serio, ma anche al fatto che questi animali hanno un’aspettativa di vita molto maggiore rispetto agli altri mammiferi delle loro stesse dimensioni. Sono stati registrati individui che hanno vissuto 13-17 anni, sebbene sia stato osservato un esemplare vivo dopo 30 anni dalla sua prima marcatura. Per contro, gli uccelli più longevi possono, in casi eccezionali, superare il secolo di età. La longevità di uccelli e pipistrelli è dovuta alla loro eccezionale resistenza ai radicali liberi, le specie chimiche responsabili dell’invecchiamento, che il loro rapido metabolismo produce in grandi quantità.

Inoltre gli uccelli depongono uova, e siccome le uova si sviluppano in sequenza, possono anche deporre moltissime uova per ogni covata e quindi dare alla luce altrettanti piccoli senza compromettere il volo. Il record è 17 uova a covata, per la starna.

Un nido di fagiano Fonte

I testicoli scendono temporaneamente dall’addome in una sacca soltanto durante la stagione riproduttiva. Inoltre nei maschi è quasi sempre presente un osso penico. Le femmine hanno generalmente un paio di mammelle pettorali, tranne nel genere Lasiurus dove sono 2 paia. Nelle superfamiglie dei Rhinolophoidea e dei Rhinopomatoidea è stata riportata una coppia aggiuntiva situata nella regione pubica, con possibili funzioni d’allattamento. La gestazione varia da 44 giorni nel pipistrello nano a 7 mesi nel vampiro di Azara, con una media per le altre forme di circa 2 mesi. I piccoli appena nati pesano il 10-30% del peso della loro madre e sono completamente dipendenti da loro. Soltanto negli Pteropodidi i nascituri sono ricoperti di peli e vengono alla luce con gli occhi aperti. Tranne qualche specie dove i maschi contribuiscono allo sviluppo dei piccoli, anche attraverso insoliti casi di allattamento, le cure parentali sono fornite dalle madri. Sono spesso presenti vivai dove le femmine si aggregano per allattare e accudire i propri figli. Essi crescono velocemente e possono iniziare a volare già dopo 2-4 settimane dalla nascita. Sono svezzati immediatamente dopo. Gli uccelli invece presentano un’enorme varietà di grado di sviluppo alla schiusa. Alcune specie necessitano di cure parentali lunghe anche 9 mesi, come gli albatros, altre, come i megapodi, nascono totalmente indipendenti e già in grado di volare entro 24 ore dalla schiusa.

È ora quindi di fare un riassunto sui punti di forza e debolezza di queste due grandi famiglie di vertebrati volanti, e lo farò rispondendo a due domande:

1) In cosa gli uccelli sono superiori ai chirotteri?

Beh, in effetti quasi in tutto! Gli uccelli sono senza dubbio animali più adattabili e che sono riusciti a conquistare le più svariate nicchie ecologiche, sia notturne che diurne. Non solo. Gli uccelli possono essere ottimi camminatori, volatori e nuotatori allo stesso tempo, mentre la stragrande maggioranza dei pipistrelli si limita a volare e a restare appesa a testa in giù. Gli uccelli possono volare più in alto e più lontano dei chirotteri, e le loro penne vengono rimpiazzate ogni anno con penne nuove di zecca. Inoltre gli uccelli hanno una vista e un apparato respiratorio molto più complessi e sofisticati di quelli dei pipistrelli, e il loro piumaggio li rende impermeabili ed estremamente resistenti al freddo, al sole cocente e alle punture degli insetti.

2) In cosa invece i chirotteri sono superiori agli uccelli?

Essenzialmente in due cose, ovvero la capacità di compiere manovre complesse in volo e l’avanzatissimo sistema di ecolocalizzazione di cui dispongono moltissime specie.

Ma aspettate, riflettiamo un attimo: tutto questo discorso ha davvero senso?? In effetti no, perlomeno non da un punto di vista evolutivo. Infatti sia pipistrelli che uccelli si sono evoluti per fittare perfettamente le nicchie ecologiche che occupano, indipendentemente dalla durata del loro percorso evolutivo fin’ora, perché è proprio così che funziona la selezione naturale! Quindi questo post va preso semplicemente come una specie di gioco che ho voluto fare, ovvero paragonare queste due famiglie di animali volanti per capire meglio somiglianze e differenze come se venissero presi e buttati dentro un videogioco in cui dovrebbero sfidarsi in assurde prove di abilità. Una cosa assolutamente e insensatamente antropica, lo so, ma mi sono divertito. E spero anche che questo gioco sia stato di vostro gradimento!

A presto e grazie della lettura!

Fonte 1, Fonte 2, Fonte 3

2 pensieri riguardo “Uccelli VS pipistrelli: lo scontro finale

Rispondi

Inserisci i tuoi dati qui sotto o clicca su un'icona per effettuare l'accesso:

Logo di WordPress.com

Stai commentando usando il tuo account WordPress.com. Chiudi sessione /  Modifica )

Foto Twitter

Stai commentando usando il tuo account Twitter. Chiudi sessione /  Modifica )

Foto di Facebook

Stai commentando usando il tuo account Facebook. Chiudi sessione /  Modifica )

Connessione a %s...