Le uova e il pollame costituiscono una parte significativa della dieta delle persone. Allo stesso modo, i prodotti fatti con le piume come cuscini, piumini o cappotti foderati di piume sono ampiamente utilizzati. C’è una crescente consapevolezza e un’accresciuta passione per i nostri amici piumati che sta attraversando la nazione. La popolarità dell’alimentazione degli uccelli selvatici ha effettivamente cambiato le gamme di diversi uccelli canori comuni. Inoltre, a causa del basso contenuto di grassi della carne di tacchino e di pollo e il fascino dell’America per la perdita di peso, l’industria del pollame è in piena espansione. E quale altro animale ha un giorno dedicato ad esso come la tradizione del tacchino arrosto nel giorno del ringraziamento? Chiaramente, gli uccelli sono una parte rilevante e speciale delle nostre vite.

Ma cosa li rende così unici? Come sono diversi dagli animali delle altre grandi classi di organismi? E soprattutto, come sono diversi da noi?

Posizione nel regno animale

Gli uccelli costituiscono la classe Aves del subphylum Vertebrata, phylum Chordata. La classe Aves contiene 28 ordini, 163 famiglie, 1.975 generi e quasi 10.000 specie. La loro distribuzione è mondiale, compresi gli oceani aperti. Mentre la maggior parte delle specie di uccelli del mondo sono note alla scienza, una manciata di nuovi uccelli viene scoperta ogni anno. La maggior parte di questi uccelli rari si trovano in regioni remote del mondo.

Si ritiene che gli uccelli discendano da rettili a due piedi, simili a lucertole, vissuti nel periodo giurassico circa 208 milioni di anni fa. Gli uccelli hanno ancora molte somiglianze con i rettili, come la loro abitudine di deporre le uova, il possesso di squame sul becco e le gambe, e la disposizione di molte strutture interne.

Le tre classi più alte di vertebrati – rettili, uccelli e mammiferi – hanno adattato la loro riproduzione alla vita terrestre, in gran parte attraverso l’evoluzione di un uovo il cui embrione è avvolto in una membrana protettiva chiamata amnios. Quindi queste tre classi sono raggruppate sotto il termine “amniota” o “amnioti”. “Tra tutti gli animali, solo gli uccelli e i mammiferi hanno sviluppato la temperatura elevata e costante o l’omeotermia che rende possibile l’attività energetica in tutti gli habitat e in tutte le stagioni. Questo, più di ogni altro progresso, è ciò che rende queste due classi i vertebrati dominanti.

Gli uccelli hanno numerose caratteristiche che li rendono diversi da tutte le altre classi di organismi. Anche se non tutti gli uccelli volano, un gran numero di queste caratteristiche completano il loro incredibile adattamento al volo.

Piume

Tutti gli uccelli hanno piume, che nessun altro animale vivente o estinto è noto per aver avuto. Il numero di piume è relativamente costante all’interno di una specie, anche se gli uccelli tendono ad avere più piume in inverno che in estate. Gli uccelli più piccoli tendono ad avere più piume per pollice quadrato di superficie rispetto agli uccelli più grandi, anche se meno piume totali. Per esempio, un colibrì rubino, con una superficie relativamente piccola, ha circa 940 piume, mentre un’oca del Canada, con una superficie molto più grande, ne ha 33.000.

Le piume servono a molti scopi, tra cui calore, protezione, volo, ornamento attraente per il corteggiamento e riconoscimento del sesso. Il valore termoisolante delle piume è così straordinariamente efficace che permette agli uccelli di vivere in parti dell’Antartico troppo fredde per qualsiasi altro animale.

Per il loro peso, si stima che le piume siano forti quanto i migliori materiali fatti dall’uomo usati oggi nell’industria aerospaziale. La loro flessibilità permette all’ampio bordo d’uscita di ogni grande piuma d’ala di piegarsi verso l’alto con ogni colpo d’ala. Questo produce l’equivalente del passo nella pala di un’elica, così che ogni battito d’ala fornisce sia la portanza che la propulsione in avanti.

Ci sono storie ben documentate di uccelli che ingoiano deliberatamente le loro piume. Gli svassi, per esempio, consumano piume a centinaia. Il cinquanta per cento del contenuto dello stomaco degli svassi cornuti o piedipiatti può essere costituito da piume. Questo strano comportamento sembra avere uno scopo. Gli scienziati credono che l’azione del ventriglio in questi uccelli principalmente mangiatori di pesce sia insufficiente per schiacciare le ossa che vengono inghiottite. Si pensa che le piume proteggano lo stomaco imbottendo le ossa affilate del pesce e rallentando il processo di digestione in modo che le ossa si dissolvano piuttosto che passare nell’intestino. Questa convinzione è supportata dall’osservazione che lo svasso minore, che di tutti gli svassi consuma il minor numero di pesci, accumula anche la minor quantità di piume nel suo stomaco. Ulteriori studi sono necessari per verificare questa ipotesi.

Fusione e riduzione delle ossa

Le ossa degli uccelli sono ampiamente fuse e quindi ridotte in numero. Gli uccelli non hanno denti o mascelle pesanti. A differenza dei mammiferi, che hanno un solo osso, la mascella inferiore degli uccelli è composta da cinque piccole ossa fuse. Inoltre, le ossa del pettorale, del cinto pelvico e della colonna vertebrale sono fuse, il che serve come struttura rigida per i muscoli del volo, gli arti e le principali piume dell’ala e della coda. Gli uccelli non hanno vertebre della coda. Gli arti superiori mostrano una fusione estesa nelle ossa carpali e metacarpali. Le ossa delle dita sono ridotte sia in dimensione che in numero; due di esse mancano completamente e due delle altre tre sono fuse insieme. Anche le ossa della caviglia e del piede negli uccelli sono state fuse e ridotte di numero.

Ossa cava e sottile

Le ossa principali del corpo della maggior parte degli uccelli sono sottili e cave, mentre la maggior parte degli altri animali possiede ossa più dense e solide. Lo scheletro del piccione, per esempio, rappresenta solo il 4% del suo peso corporeo totale, mentre lo scheletro di un mammifero di dimensioni comparabili, come un ratto, ammonta a quasi il 6% del suo peso corporeo totale.

Anche se lo scheletro degli uccelli è sottile e leggero, è anche molto forte ed elastico. Questo è molto utile, dato che lo scheletro della maggior parte degli uccelli è soggetto a grandi e improvvise sollecitazioni di acrobazie aeree. È interessante notare che le ossa delle ali, delle gambe e del cranio in alcuni grandi uccelli che volano hanno rinforzi interni, simili a capriate, molto simili ai montanti delle ali degli aerei.

Non tutti gli uccelli hanno queste ossa cave. Per diminuire la loro galleggiabilità e rendere più facile l’immersione, alcuni uccelli subacquei, come le strolaghe e gli uccelli di mare, hanno ossa relativamente solide.

Sacche d’aria

Oltre ai polmoni, gli uccelli possiedono un sistema accessorio di sacche d’aria collegate ai polmoni. Questi sacchi d’aria si ramificano spesso in tutto il loro corpo, entrando spesso nelle ossa più grandi del corpo per occupare il loro interno cavo. Mentre questo sistema di sacchi d’aria contribuisce certamente alla riduzione del peso, si ritiene che essi abbiano un contributo più importante. Il sistema di sacchi d’aria sembra integrare i polmoni come un compressore, aumentando l’utilizzo di ossigeno.

Inoltre, i sacchi d’aria forniscono il galleggiamento agli uccelli acquatici. Le specie che nuotano hanno sacchi d’aria addominali e toracici particolarmente grandi il cui volume può essere controllato per nuotare o immergersi.

I sacchi d’aria servono anche come sistema di raffreddamento per il veloce e caldo metabolismo degli uccelli. È stato stimato, per esempio, che un piccione volante usa un quarto della sua aria per respirare e tre quarti per raffreddarsi.

Sistema nervoso e organi di senso

Gli uccelli hanno un metabolismo molto alto. Possono consumare trenta volte la quantità di energia dei rettili di dimensioni simili. Diversi fattori contribuiscono al loro livello di metabolismo. Di tutti i circa milioni di animali sulla Terra, gli uccelli hanno evoluto le più alte temperature di funzionamento. La loro temperatura corporea media oscilla tra i 104°F e i 110°F (42°-43,5°C). Gli uccelli vivono una vita intensa e il loro “motore” metabolico è sempre caldo e pronto all’azione.

Dietro l’alta temperatura degli uccelli si nascondono alcune interessanti raffinatezze anatomiche e fisiologiche. Oltre a mangiare una dieta ricca di energia, gli uccelli possiedono un apparato digerente che elabora il loro cibo in modo rapido, efficiente e in grandi quantità. La frutta alimentata ai giovani cedri passa attraverso i loro tratti digestivi in appena sedici minuti. Altri uccelli appollaiati possono impiegare da una mezza a due ore per far passare il cibo nel loro corpo.

Il sistema escretore degli uccelli è anche estremamente efficiente e veloce. I loro reni sono approssimativamente due volte più grandi di quelli dei mammiferi comparabili. Tranne che negli struzzi, non c’è vescica urinaria. La sua assenza aiuta ulteriormente il volo riducendo il peso, poiché non c’è urina immagazzinata. Gli uccelli non hanno un’uretra per scaricare l’urina.

I sistemi cardiovascolari aviari sono estremamente efficienti, permettendo agli uccelli di sopportare stress cardiopolmonari ben oltre quello che i mammiferi possono tollerare. Come i mammiferi, gli uccelli hanno un cuore a quattro camere. Relativamente alle loro dimensioni, tuttavia, è grande, potente e molto rapido nel battito. Il record mondiale di altitudine per gli uccelli è detenuto da un grifone di Rüppell, che è stato tirato nel motore a reazione di un aereo di linea a quasi 11.000 metri (36.000 piedi). Anche se l’avvoltoio stava indubbiamente volando passivamente, nessun mammifero di dimensioni equivalenti potrebbe respirare abbastanza aria anche per rimanere cosciente a quella quota.

Gli uccelli hanno anche concentrazioni di zucchero nel sangue in media circa il doppio di quello trovato nei mammiferi. Questo zucchero nel sangue elevato supporta una maggiore quantità di attività.

Il sistema respiratorio degli uccelli è una complessa rete di polmoni e sacchi d’aria specializzati. Questo sistema unico agisce come un compressore per il loro metabolismo veloce, fornendo grandi quantità di ossigeno. Mentre i polmoni degli esseri umani costituiscono circa il 5% del volume corporeo, il sistema respiratorio di un’anatra costituisce circa il 20% del suo volume corporeo (2% polmoni e 18% sacche d’aria).

Gli uccelli non hanno ghiandole sudoripare e perdono calore attraverso il loro sistema respiratorio e la pelle esposta. Per raffreddarsi, la maggior parte degli uccelli ansima, che è una forma importante di perdita di calore. Inoltre, molti uccelli, se non tutti, sbattono la gola durante l’esposizione al calore, con conseguente perdita di calore dalle membrane mucose della gola. Questo sbattimento della gola può rappresentare il 35% della perdita di calore nei polli, per esempio.

Infine, gli uccelli hanno un sistema nervoso centrale altamente sviluppato e rapidi impulsi nervosi. Gli uccelli sono animali altamente visivi; devono esserlo per poter volare. L’importanza degli occhi degli uccelli è implicita nelle loro dimensioni; di tutti gli animali, i loro sono i più grandi rispetto al corpo. Alcuni falchi e gufi hanno occhi grandi come quelli umani. In alcuni gufi, gli occhi comprendono fino a un terzo del peso totale della testa. Negli storni gli occhi comprendono il 15% del peso della testa; negli esseri umani è solo l’1%. Nella maggior parte degli aspetti, la struttura oculare aviaria assomiglia a quella dei mammiferi. Gli occhi degli uccelli sono in grado di adattarsi alla luce circa due volte meglio di quelli di una persona di vent’anni.

Si è discusso molto sull’acutezza della vista aviaria. In generale, sembra che sia migliore di quella umana, ma ci sono delle eccezioni. Un avvoltoio vede con la stessa nitidezza di un uomo, mentre un pollo sembra vedere solo un venticinquesimo rispetto all’uomo. I falchi e gli uccelli canori vedono circa due volte e mezzo più nitidamente. Gli uccelli sembrano anche vedere in penombra meglio degli esseri umani a causa della densità di cellule recettrici nella retina. I barbagianni possono vedere un oggetto a due metri con un’illuminazione di 0,00000073 candele. Questo è l’equivalente di una persona che vede un oggetto alla luce di un fiammifero a un miglio di distanza.

Il cervello di un piccolo uccello appollaiato pesa circa dieci volte quello di una lucertola dello stesso peso corporeo. Gli emisferi cerebrali negli uccelli sono grandi e ben sviluppati, come nei mammiferi, ma la posizione del comportamento complesso nel cervello è diversa nei due. Il cervello di un mammifero è dominato dallo strato superiore degli emisferi cerebrali, che hanno un’alta capacità di apprendimento. Il cervello degli uccelli è dominato dalla parte centrale dell’emisfero cerebrale, che manca di capacità di apprendimento. Così i mammiferi, in generale, imparano il comportamento, mentre il comportamento degli uccelli tende ad essere istintivo e stereotipato. Questa è probabilmente la base per la ben nota frase “cervello di uccello”.

Posa delle uova

Tutti gli uccelli depongono uova sgusciate e le incubano fuori dal loro corpo. Le dimensioni delle uova variano da 25 centimetri (10 pollici) di lunghezza per gli struzzi a soli 8,5 millimetri (0,3 pollici) di lunghezza per i colibrì. Gli uccelli più piccoli depongono uova che pesano di più in proporzione al peso corporeo rispetto alle uova degli uccelli più grandi. I colibrì depongono uova che sono il 15% del loro peso corporeo, mentre gli struzzi depongono uova che sono solo il 2% del loro peso corporeo. I kiwi senza volo depongono solo un enorme uovo che può essere il 25% del loro peso corporeo.

vedi anche Relazioni filogenetiche dei principali gruppi.

Stephanie A. Lanoue

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