Sebbene l’attenzione qui sia principalmente sugli adattamenti delle strutture del corpo marino, gli adattamenti marini includono anche simbiosi, camuffamento, comportamento difensivo, strategie riproduttive, contatto e comunicazione e adattamenti a condizioni ambientali come temperatura, luce e salinità .
Origini del cordato
Gli animali del Phylum Chordata includono i vertebrati e alcuni dei nonvertebrati più primitivi come i protocordati, i lancelets, i vermi delle ghiande, i tunicati e gli pterobranchi. I primi vertebrati che appaiono nella documentazione fossile durante l ” età cambriana erano animali che assomigliavano pesci e avevano branchie respiratorie formate da fessure branchiali faringei situati in una serie di sacchetti. Il primo scopo dello scheletro e delle squame era proteggere l’animale, aggiungere supporto alla notocorda e mantenere il cervello protetto. Più tardi, una vera spina dorsale (piuttosto che una notocorda) si è evoluta negli animali marini. In tutti i vertebrati, un cuore sviluppato per pompare il sangue attraverso i capillari per lo scambio di gas e ossigeno. Il sangue nella maggior parte dei pesci va dal cuore alle branchie e da lì viene spostato al cervello e ad altre importanti strutture corporee.
L’Agnatha, o pesce senza mascella, visse dal tardo Cambriano fino alla fine del periodo devoniano. Questi pesci erano ricoperti da un’armatura ossea, un adattamento che li aiutava a proteggerli dagli altri animali. Le lamprede parassite e la megera di mare profondo discendono dal debole nuoto, il pesce senza mascelle che abita il fondo. Più tardi nel Medio Siluriano, un pesce con mascelle e denti, noto come vertebrato Gnathostomata, si è evoluto. La maggior parte dei pesci discendono da questo vertebrato, compresi tutti i tetrapodi. Le mascelle erano in realtà adattate dagli elementi anteriori delle branchie e i denti provenivano da squame molto ossee vicino alla pelle della bocca del pesce. Una volta che le mascelle si erano sviluppate nei pesci, molte nuove strategie di sopravvivenza nell’ecosistema divennero disponibili. Durante questo periodo, le capacità di nuoto sono state migliorate con lo sviluppo di pinne accoppiate.
Questo è stato un momento di grande diversificazione negli oceani. Quattro gruppi di pesci si ramificarono: i Placodermi (ora estinti), gli Acanthodii (estinti), gli Elasmobranchii e gli Holocephali (squali, razze e chimere) e gli Actinopterygii (pesci ossei più evoluti). I Placodermi avevano enormi quantità di armature ed erano carnivori molto diffusi nei periodi Siluriano e Devoniano. Gli Acanthodii erano piccoli filtri-alimentatori. Le classi Elasmobranchii, Holocephali e Actinopterygii sopravvissero, adattandosi a molte diverse condizioni oceaniche e ramificandosi ulteriormente in una vasta gamma di specie. Alcuni dei molti adattamenti sono i seguenti.
La maggior parte degli squali della Classe Elasmobranchii deve continuare a nuotare, altrimenti affonderanno sul fondo dell’oceano. Questa caratteristica ha portato a due forme distinte di squali: le forme pelagiche e bentoniche. Gli squali pelagici si muovono costantemente attraverso l’acqua e si affidano a questo movimento per far passare l’acqua attraverso le branchie per la respirazione. Le forme bentoniche si trovano sul fondo e prendono in acqua attraverso un paio di fori nella parte superiore della loro testa chiamati spiracoli. I raggi possono anche giacere sul fondo dell’oceano e respirare attraverso uno spiracolo nella parte superiore della loro testa. I raggi hanno un tipo di corpo appiattito che consente loro di nascondersi sotto il fango e scavare granchi e animali sgusciati. L’intestino e il fegato degli squali e delle razze sono anche più corti e più grandi dei pesci ossei. Raggi hanno sviluppato pungiglioni alle estremità della coda come una forma come protezione e alcuni hanno anche sviluppato un tipo di batteria in grado di fornire una forte scossa elettrica. Un altro importante sviluppo che aiutava la sopravvivenza delle specie della Classe Elasmobranchii era l’aspetto della linea laterale. La linea laterale è un organo sensoriale negli squali pelagici e in alcuni pesci. Questa linea va dalla testa alla coda e funziona per triangolare le distanze in modo che lo squalo o il pesce possano localizzare le prede con grande precisione anche nel buio più totale.
La Classe Actinopterygii è composta da tutti i pesci ossei. È importante notare che i pesci ossei sono anche indicati come Pesci teleostei. I pesci ossei includono molti pesci familiari come il basso, il pesce persico, il merluzzo, il tonno, l’ippoglosso—praticamente qualsiasi pesce con uno scheletro osseo. Le caratteristiche generali di un pesce in questa classe includono un intestino più lungo di squali e razze, una singola fessura branchiale su ciascun lato, una bocca nella parte anteriore del corpo, una pinna caudale di dimensioni uguali sulla parte superiore e inferiore e la fecondazione esterna delle uova. I pesci ossei producono migliaia di uova, quindi c’è molta variazione genetica per la selezione naturale e gli adattamenti nei pesci ossei abbondano. Il pesce piatto è un buon esempio di alcuni degli adattamenti più strani. Il giovane pesce piatto sembra essere un pesce normale, ma come si sviluppa, un occhio in realtà migra verso l’altro lato del corpo in modo che entrambi gli occhi sono sullo stesso lato. Dopo che l’occhio si muove, il pesce si ribalta così sembra che entrambi gli occhi siano sullo stesso lato, ma in realtà la parte superiore è solo un lato del corpo. Un altro esempio è il cavalluccio marino maschio, che ha adattato una sacca e, a differenza della maggior parte degli animali maschi, si prende cura dei piccoli mentre la femmina nuota via. Remoras hanno sviluppato un piatto sulla loro testa per attaccarsi ad altri pesci e nutrirsi di cibo che il pesce più grande lascia dietro di sé. Il Mola mola, o ocean sunfish, non può nuotare molto bene, pesa oltre 2.000 libbre ed è stato detto di essere il più grande tipo di zooplancton. Questo pesce raggiunge una velocità massima di 3 miglia all’ora e galleggia intorno a mangiare meduse. Alcuni pesci d’acqua dolce hanno sviluppato la capacità di arrampicarsi sugli alberi, schizzare acqua agli insetti, respirare aria e rimanere fuori dall’acqua per lunghi periodi di tempo.
Rettili
I rettili sono nati come un nuovo gruppo di animali terrestri dagli anfibi. I rettili ebbero un grande successo sulla terra e divennero rapidamente l’animale dominante per i successivi 150 milioni di anni. Quando i mammiferi si sono evoluti, hanno assunto la posizione dominante lasciando i rettili a strisciare di nuovo nell’oceano. I rettili che sono sopravvissuti includono i serpenti, tartarughe e lucertole molti dei quali sono cambiati un po ‘ in modo che possano vivere con maggior successo in ambienti di acqua salata. Anche se i coccodrilli si sono adattati anche a condizioni più salate, non hanno mai fatto un cambiamento completo e preferiscono ancora le acque salmastre. I rettili che abbandonarono la terra per il mare includono le tartarughe marine nella famiglia Cheloniidae, l’iguana marina nella famiglia Iguanidae e i serpenti marini nell’Ordine Squamata.
Le tartarughe non sono cambiate troppo negli ultimi 100 milioni di anni. Il guscio duro caratteristico delle tartarughe è stato di grande aiuto nella protezione e nella prevenzione dell’essiccazione. Le tartarughe terrestri hanno un problema con il loro guscio troppo pesante, ma quando le tartarughe sono in acqua – la galleggiabilità dell’acqua solleva il peso del guscio e consente alla tartaruga di muoversi con grazia attraverso il mezzo. Le tartarughe marine hanno sviluppato piedi più lunghi che erano più simili a pagaia permettendo alla tartaruga di volare attraverso l’acqua con grande velocità e agilità. Un altro adattamento delle tartarughe marine al mare è una cerniera nella parte inferiore della tartaruga che consente loro di prendere molta più aria e di prendere aria meno spesso.
Mammiferi
I mammiferi marini includono l’Ordine Cetacea (focene e balene), l’Ordine Carnivora (animali come le foche) e l’Ordine Sirenia (dugonghi, lamantini e mucche di mare). I mammiferi marini sono ancora a sangue caldo e devono mantenere la temperatura del loro corpo al di sopra di quella dell’oceano. Gli adattamenti che hanno contribuito a risolvere questo problema includono la riduzione della superficie e l’aumento del volume interno, uno strato grasso di grasso sotto pelle molto spessa e una riduzione della quantità di sangue che va nelle aree a contatto con l’acqua fredda. A differenza degli animali terrestri, i mammiferi marini sono anche in grado di immergersi molto in profondità nell’acqua senza ottenere le curve perché mentre si immergono più in profondità espirano invece di inalare come facciamo noi. Espellono l’aria dai loro polmoni e quindi non assorbono l’eccesso di azoto. Altri adattamenti alla vita marina includono: un battito cardiaco più lento durante le immersioni, ridotto flusso di sangue agli organi non vitali, conteggio dell’emoglobina insolitamente alto nel sangue e un conteggio della mioglobina insolitamente alto nei muscoli.
Una differenza fondamentale tra cetacei e pesci è la coda. Le code dei mammiferi sono orizzontali consentendo di nuotare sia verticalmente che orizzontalmente. Le code della maggior parte dei pesci sono verticali, quindi il movimento del nuoto è da un lato all’altro. La forma aerodinamica osservata sia nei pesci marini che nei mammiferi marini è un esempio di convergenza biologica. La testa arrotondata e la forma del corpo affusolata consentono ai pesci marini e ai mammiferi di scivolare dolcemente attraverso l’acqua, sprecando poca energia a causa della resistenza. Gli animali che non sono snelli, come la razza o il pesce palla, hanno sacrificato il nuoto efficiente per i benefici del camuffamento o dell’armatura.
La maggior parte della potenza generata per il nuoto negli animali marini proviene dalla coda sul retro. La maggior parte dei pesci si muoverà la coda da un lato all’altro in modo che l’acqua viene spinto all’indietro e intorno al lato e il pesce si muove in avanti. Le pinne sul lato del pesce aiutano a contrastare la tendenza della testa a oscillare da un lato all’altro mentre la coda si muove. I pesci hanno anche pinne sul dorso, sui fianchi e sotto il corpo. Pesci, balene, tartarughe e persino foche hanno arti specializzati per nuotare.
Animali con conchiglie
Circa 500 milioni di anni fa, gli animali con gusci duri divennero importanti nella documentazione fossile nel Phylum Mollusca. L’evoluzione di un guscio impenetrabile era ovviamente un tratto molto utile per un animale da possedere perché ora i molluschi si trovano in quasi tutti gli ambienti conosciuti. Gli animali con gusci duri sono protetti dalla predazione e dall’essiccazione e alcuni possono persino usare il loro guscio per galleggiare, se necessario, tra le altre cose. Le sette classi di molluschi sono i Poliplacophora (i chitoni), Gasteropoda (le lumache), Bivalvia (le vongole), Cephalopoda (polpi e calamari), Scaphopoda (i gusci delle zanne) e Aplacophora (Classi Solenogastres e Caudofoveata – piccoli molluschi senza guscio simili a vermi). Ci sono almeno 30.000 specie di gasteropodi ed è la più grande classe tassonomica.
I chitoni sono gli animali più primitivi del Phylum Mollusca. Ogni guscio di chitone è fatto in modo che si adatti e si pieghi. I chitoni vivono solo in ambienti marini e sono riconoscibili anche dalle otto placche che si sovrappongono sul dorso. Le branchie si trovano in modo sicuro sotto il guscio su entrambi i lati del piede. Gli adattamenti osservati nei chitoni permettono a questi organismi di sopravvivere al surf pesante, quindi si trovano spesso nelle pozze di marea.
Gli organismi della Classe Gastropoda sono più comunemente noti come lumache, limpets, abalones, conchs e whelks. Altri gasteropodi forse meno familiari includono i nudibranchi o lumache di mare, e alcuni pteropodi ed eteropodi. I gasteropodi di solito possono essere identificati da un guscio che spira a destra anche se alcuni come i nudibranchi non hanno un guscio e in altri il guscio si torce a sinistra. Per adattarsi a questo guscio, molti gasteropodi hanno organi di dimensioni ridotte. Sebbene alcuni gasteropodi abbiano perso il loro guscio durante l’evoluzione, la maggior parte ha ancora un guscio e beneficia della protezione. Molti gasteropodi come limpets e abalone si ritirano nel loro guscio quando disturbati e chiudono l’apertura con una piastra speciale chiamata opercolo. Esistono molti tipi diversi di conchiglie e la maggior parte della varietà è un risultato diretto dell’adattamento all’ambiente. Ad esempio, in acque agitate la maggior parte degli animali ha gusci piatti per ridurre la resistenza all’acqua. Gli animali che hanno bisogno di strisciare nelle rocce per nascondersi hanno anche gusci piatti per adattarsi a fessure più piccole. La maggior parte dei gasteropodi si muove in avanti con l’aiuto di un piede molto simile a quello di una lumaca terrestre.
I cefalopodi, come i polpi e i calamari sono temuti da molti, tuttavia sono in realtà creature piuttosto gentili, delicate e “intelligenti”. Calamari e polpi sono i molluschi più avanzati. Hanno una vista altamente sviluppata, la capacità di nuotare rapidamente e la straordinaria capacità di cambiare rapidamente colore usando i loro cromatofori. Il polpo femmina ha eccellenti capacità genitoriali e mantiene le sue uova sicure e pulite fino a quando non si schiudono. La maggior parte dei cefalopodi ha corpi morbidi senza guscio e può camminare sul fondo dell’oceano o nuotare usando un sifone che schizza acqua in un potente getto. Alcuni segmenti di calamari giganti sono stati recuperati indicando che l’animale intero può pesare fino a 900 kg ed essere lungo 18 metri. Alcuni scienziati ritengono che ci sono possono essere calamari con lunghezze superiori a 30 metri. Un altro adattamento interessante nei cefalopodi è lo sviluppo di una sostanza inky utilizzata per bloccare i sensi della vista e dell’olfatto nei predatori.
Perché molti molluschi hanno perso o ridotto il loro guscio?
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