ZOOLOGIA DE VERTEBRADOS

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1 ZOOLOGIA DE VERTEBRADOS CURSO: Ciências Biológicas 3º Ano 2º semestre Mamíferos Especializações (Ministrante: Prof. Dr. Wilson Uieda) Professores Responsáveis: Virgínia Sanches Uieda (Integral) e Wilson Uieda (Noturno) Departamento de Zoologia - IB/UNESP/Botucatu

2 Diversidade Morfológica de Mamíferos

3 DIVERSIDADE MORFOLÓGICA DOS MAMÍFEROS Diversidade de espécies - ca spp. em todo mundo Representa: a) Quase metade da de Aves (ca spp.) b) Bem menor do que a dos répteis Lepidossauros (4800 lagartos serpentes + 2 tuataras = spp.) Maior DIVERSIDADE MORFOLÓGICA reflete um aumento no nível de atividade metabólica.

4 TENDÊNCIAS EVOLUTIVAS DOS SYNAPSIDA (Não-mamíferos e Mamíferos) Todas as modificações, de Pelicossauria (não mamíferos) a Mamíferos, refletiam: aumento da capacidade locomotora aumento da taxa metabólica Mudanças graduais: Crânio (>fossa temporal, >masseter, >dentário, heterodontia, difiodontia, modificações na articulação mandibular) Membros (posição, forma das cinturas, articulações) Coluna vertebral (perda das costelas lombares, redução da cauda) Mamífero atual com melhorias: Taxas de alimentação Taxas de respiração Nível de atividade

5 Modificações Percebidas: I Especializações na Alimentação II Especializações na Locomoção III Especializações no Tegumento IV Especializações nos Órgãos dos Sentidos V Especializações na Reprodução

6 I Especializações na Alimentação Obter e processar alimentos de modo eficiente Todos os grupos de mamíferos mastigam e engolem seu alimento suprir suas amplas necessidades de energia Papel dos dentes e da língua Dentes em número definido Dentes especializados na forma e função Com substituição reduzida (2 dentições)

7 Estrutura do Dente Cemento - semelhante a osso, recobre a raiz e a base da coroa Núcleo (pulpa) oco, preenchido por nervos, vasos e células Dentina - camada interna, mineralizada, produzida pelas células do núcleo (tem menos matéria orgânica que o osso) Esmalte - camada externa, acelular, com cristais de fosfato de cálcio (tecido mais duro, mais pesado e mais resistente ao atrito que já evoluiu entre os vertebrados).

8 Tipos de Dentes incisivos caninos capturar segurar cortar furar pré-molares molares dilacerar quebrar

9 Especialização à herbivoria Especialização à carnivoria Dietas especializadas Insetívoros basais Dietas especializadas Especialização à insetivoria

10 I - Especializações na Alimentação

11 Insetívoros especializados Ouriço com dentição primitiva, molares triangulares, cúspides pontiagudas para perfurar a cutícula de insetos Tamanduá com glândulas salivares aumentadas, língua longa e pegajosa Morcego nectarívoro com molares reduzidos na forma e frágeis, língua longa e com papilas

12 I - Especializações na Alimentação

13 Carnívoros Série gradual de onívoro a carnívoro - tendência de redução no nº de dentes posteriores Canidae molares posteriores usados para esmagar ossos Felidae com aparelho carniceiro desenvolvido (últimos molares deslizam um sobre o outro, como lâminas de uma tesoura)

14 I - Especializações na Alimentação Dentes rompem as paredes das células, mas somente enzimas (celulases) podem digerir a celulose. Nenhum animal sintetiza celulase. Enzimas produzidas por microorganismos simbiontes.

15 Fermentadores no intestino Mamíferos monogástricos = Perissodactyla (ex. cavalo, anta) e Proboscidea (elefante) Mastigam muito as plantas Fermentação no ceco (microorganismos simbiontes) Digestão e absorção no intestino (vantagem = dentes eficientes na mastigação) Sobrevivem com alimentos de baixa qualidade (mais fibroso), mas em grande quantidade Cavalos selvagens no oeste americano podem sobreviver em terras muito pobres para a criação de gado.

16 Mamíferos Monogástricos Cavalo, zebra, anta e rinoceronte

17 Fermentadores no estômago Mamíferos digástricos ruminantes = Artiodactyla (ex. veado, boi, carneiro) Mastigam pouco as plantas Fermentação em câmaras (rúmen e retículo) Somente absorção no intestino Sobrevivem com alimentos em menor quantidade, porém de boa qualidade Principais herbívoros em regiões de deserto ou muito frias, onde o alimento tem qualidade moderada mas é limitado na quantidade.

18 Fermentadores no estômago Mamíferos digástricos ruminantes = Artiodactyla (ex. veado, boi, carneiro) Fermenta a celulose e proteínas. A proteína é transformada em amônia, levada ao fígado onde é convertida em uréia. A uréia é transportada ao rúmen, onde é utilizada pelos microrganismos para crescimento. Os microrganismos em excesso são digeridos no abômaso fonte de proteína para os ruminantes.

19 Mamíferos Ruminantes Vacas, camelos, gnus e cabras

20 Herbívoros roedores Rodentia e Lagomorpha Incisivos crescem continuamente ao longo da vida. Possuem esmalte somente na porção anterior. Desgaste formando extremidade cortante. Apresentam algum grau de fermentação no trato digestório.

21 II - Especializações na Locomoção Patas situadas abaixo do corpo melhor sustentação, passos maiores, maior velocidade Patas adaptadas para caminhar, correr, trepar, cavar, nadar, voar

22 II - Especializações na Locomoção Salto propiciado pela flexão da coluna vertebral. Salto movimento assimétrico (movimento dos pés traseiros e dianteiros separados no tempo) Coluna vertebral com cinco regiões diferenciadas Permitiu locomoção e respiração juntas Perda das costelas lombares

23 II - Especializações na Locomoção Andar e trote rápido movimento simétrico Galope movimento assimétrico Posturas Ungulígrada Digitígrada Plantígrada

24 Tipos de postura Peso do corpo sustentado pela: Sola do pé plantígrada Falanges digitígrada Falange terminal ungulígrada

25 Tipos de postura Digitígrada Ungulígrada Plantígrada

26 Tipos de postura Postura ungulígrada especialização cursorial casco e pernas longas - maior passo e velocidade locomoção cursorial dos grandes herbívoros 1 ou 3 dedos Perissodactyla; 2 ou 4 dedos Artiodactyla Comem gramíneas = vivem em habitats abertos, terreno plano Necessidades = locomoção eficiente e rápida para fugir de predadores (sem locais para se refugiar) e para longas migrações (procura de pastagens adequadas)

27 Mamífero Ungulígrado Utilizam o armazenamento de energia elástica dos tendões da perna para a corrida

28 Tipos de postura Postura digitígrada especialização para a caça apoio nos dedos e almofadas - menor atrito e maior passo locomoção dos caçadores felinos e canídeos Perseguidores de longas distâncias = Caça em bandos (hienas, lobos, cães) ou isolados (chitas) membros mais longos Perseguidores de curtas distâncias = caça em grupos (leões) membros não tão longos como os cães, por exemplo. Predador de emboscada = caça de tocaia (gatos) membros mais curtos

29 Mamífero Digitígrado Cães selvagens - Perseguidores de longa distância em grupo Cheeta Perseguidor de longa distância solitário Leopardo Africano Predador de emboscada Leões perseguidores de curta distância em grupo

30 Tipos de postura Postura plantígrada Sola repousa horizontalmente - bipedalismo Membros anteriores utilizados para outras funções Postura plantígrada e dedão oponível adaptações ao hábito arborícola, também sendo vantajosos no bipedalismo.

31 Co-evolução entre Presa (ungulados) e Predador (carnívoros)? Pouco provável = Fósseis de ungulados com membros cursoriais - 20 milhões de anos Fósseis de carnívoros predadores - 5 milhões de anos. Parece que membros cursoriais surgiram para tornar o movimento lento de trote mais eficiente e estiveram associados, em todos os continentes, a mudanças nos habitats, de florestas produtivas para campos menos produtivos, forçando os ungulados a forragear por longas distâncias para achar alimento. A morfologia cursorial pode tornar a corrida mais rápida, mas não é para isto que ela evoluiu.

32 III Especializações no Tegumento A endotermia é um processo custoso - o animal utiliza quase toda a energia presente no alimento ingerido pra manter-se aquecido. A redução da perda de calor para o ambiente pode ser um fator importante no balanço energético de um homeotermo endotérmico. A estrutura do tegumento constitui um mecanismo anatômico de termorregulação nos mamíferos. Glândulas cutâneas Pelos Camada de gordura

33 Camadas da Pele epiderme = camada superficial formada por células mortas derme = composta por poucas células hipoderme = rica em células de gordura

34 Pelos Composição: queratina (flexível e rígida) pigmentos (melanina) bolhas de ar (lanosos) Características: Crescimento Substituição Mobilidade

35 Pelos Funções: Isolante térmico Camuflagem Interações sociais Vibrissas Percepção tátil Origem: Parecem ter funcionado inicialmente como parte do sistema sensorial (ricamente inervados na base)

36 Sudoríparas: termorregulação maleabilidade da pele aumentam o atrito sensibilidade de pressão Glândulas Sebáceas: lubrificantes (óleo) abrem-se no folículo Apócrinas: substâncias voláteis água íons Mamárias

37 Glândulas Apócrinas: secreção de substâncias voláteis O cangambá (Carnivora, Mephitidae, Conepatus chinga) quando acuado, levanta a cauda e libera substância volátil (almíscar) de glândulas na base da cauda. O gambá (Didelphimorphia, Didelphidae, Didelphis albiventris): quando perseguido, libera odor fétido de glândulas axilares.

38 Glândulas Mamárias Mamas axilares Mamas peitorais Variam em número e localização Mamas abdominais

39 Glândulas Mamárias As glândulas mamárias primitivas originaram-se aparentemente a partir de glândulas apócrinas sudoríparas cloacais dos répteis. Produzem o leite, uma secreção líquida que contém proteínas, gorduras, açúcares, vitaminas e sais minerais, cuja finalidade é otimizar o crescimento e fornecer energia ao recém-nascido.

40 Glândulas Mamárias O número de mamas varia segundo o número de filhotes. - Porcos, as mamas estão distribuidas em duas fileiras desde a axila até a região inguinal, para alimentar até uma 12 filhotes/gestação. - Humanos, 1 par de mamas peitorais para um filhote por gestação - Ratazana e camundongos, 5 pares de mamas e de 4 a 14 filhotes/gestação Número de mamas de uma espécie parece estar relacionado a sua vulnerabilidade à predação curto tempo de gestação, parto de múltíplos e desenvolvimento rápido.

41 Importância Nutricional do Leite A composição do leite apresenta variações segundo: As necessidades de crescimento. Fatores ambientais. Espécies cujo desenvolvimento é mais lento: Substâncias nutritivas estão em concentração menor. Espécies onde o tempo de desenvolvimento deve ser menor: Leite é rico em substâncias orgânicas como lipídios e proteínas.

42 Importância Nutricional do Leite Um exemplo da influência dos fatores ambientais na composição do leite são os mamíferos adaptados a climas extremos. Em ursos polares e baleias, a porcentagem de lipídios no leite é altíssima, devido principalmente ao fato de ser matéria prima para formação de capa de gordura isolante térmica e como armazenadora de energia.

43 Composição do Leite em Mamíferos (%) Espécie Caseína Proteínas Lactose Gorduras Cinzas totais Homem Cavalo Boi Gato Cão Veado

44 Anexos da pele associados às falanges terminais Anexos tegumentares de queratina para: locomoção, defesa, predação e interações sociais Garras retráteis Casco Unhas

45 Anexos cefálicos Funções: defesa e exibições corno = suportado por osso e recoberto por pele Corno girafa e boi

46 Anexos cefálicos chifre = substituído anualmente, camada aveludada no chifre em desenvolvimento

47 IV Especializações nos Órgãos dos Sentidos Sistema Nervoso Central e seus componentes sensoriais Aumento progressivo e incremento na complexidade Qual sistema sensorial teria se aprimorado nos primeiros mamíferos para a ocupação do ambiente terrestre noturno??? Pouca luminosidade Longas distâncias Transmissão no ar

48 Pouca Luminosidade Retina dominada por bastonetes (o dobro mais fotossensível do que os cones) = visão mais apropriada para o ambiente noturno. Acuidade visual dada pelos cones visão colorida Visão Colorida e Monocromática

49 Longas Distâncias e Transmissão no ar Tato é pobre em mamíferos (não resolveria a percepção a longa distância) Percepção a curta distância

50 Longas Distâncias e Transmissão no ar Olfação detecta substâncias transportadas por correntes de ar (percepção a longa distância, tanto de dia como de noite) Manada de Gnus estão sempre atentos a aproximação dos predadores Problema da olfação = transmissão lenta, direção das partículas depende das correntes de ar Baixa resolução da informação espacial acerca da fonte.

51 Olfação pouco desenvolvida em Primatas e Cetáceos (poucos receptores olfativos no epitélio nasal)

52 Longas Distâncias e Transmissão no ar Audição vantajosa para percepção a longa distância, som não é facilmente bloqueado por obstáculos do ambiente como a luz e é mais direto e rápido que o odor Raposa orelha de morcego Leão marinho pavilhão reduzido

53 Primatas antropóides não apresentam a capacidade de mover as orelhas para captar melhor a direção do som ouvido interno porção mais antiga cavidade timpânica e ouvido médio mais recentes ouvido externo (pavilhão) exclusivo dos mamíferos

54 Ecolocalização: sistema de navegação e orientação noturna dos cetáceos com dentes e dos morcegos Sonar dos morcegos Sonar dos Golfinhos

55 IV Especializações na Reprodução Fecundação interna Machos com órgão copulador Vivíparos Cuidado à prole mais prolongado Ovos sem casca, retidos no útero da fêmea Poucos filhotes (maior sobrevivência) Placenta para nutrição, respiração e excreção do embrião Cuidado à prole (bem protegidos) Maior chance de sobrevivência, porém com grande investimento materno

56 IV Especializações na Reprodução Infraclasse METATHERIA vs. Infraclasse EUTHERIA Nascem pouco desenvolvidos Diferenças de Metatheria e Eutheria refletem respostas evolutivas diferentes às pressões ambientais. Nascem em estado avançado

57 IV Especializações na Reprodução Metatheria ("mamíferos marsupiais ) menor investimento da mãe antes do nascimento, podendo rapidamente reciclar seu aparelho reprodutivo para produzir ninhadas subseqüentes vantajoso em ambientes onde as condições ambientais são apropriadas por um período de tempo curto Feto no mamilo dentro do marsúpio Filhote no marsúpio

58 IV Especializações na Reprodução Eutheria ("mamíferos placentários ) jovens com maior potencial de sobrevivência custo alto e prolongado para a mãe Hamister com prole recémnascida Onça parda com 2 filhotes

59 SÍNTESE VERTEBRADOS ENDOTÉRMICOS AVES MAMÍFEROS Tendência evolutiva uniformidade para o vôo diversificação de formas Locomoção Tegumento vôo leveza penas só glândula uropígea variada sustentação e velocidade pelos várias glândulas Alimentação Excreção Respiração Termorregulação AVES bico sist. digestório modificado ácido úrico sem bexiga urinária pulmões compactos sacos aéreos contra-corrente penas, sacos aéreos ofegação circulação periférica MAMÍFEROS difiodontia heterodontia uréia com bexiga urinária pulmões grandes diafragma pelos, gordura subcutânea sudorese, ofegação circulação periférica

60 SÍNTESE VERTEBRADOS ENDOTÉRMICOS Reprodução Diversidade AVES ovíparas cuidado à prole modos de locomoção habitat - formato do pé dieta formato do bico MAMÍFEROS vivíparos (maioria) cuidado à prole modos de reprodução tipos de postura dieta dentição