Introdução à biologia das aves e sua origem

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Introdução à biologia das aves
Padrões de diversidade
➔ Possíveis localidades:
◆ cosmopolitas
◆ regiões tropicais
◆ continentes
◆ regiões polares
◆ biomas
◆ única localidade
➔ Apesar de poderem voar e se dispersar aparentemente sem limitações, a
distribuição geográfica da maior parte das espécies de aves é relativamente
restrita
➔ Limites para a dispersão:
◆ barreiras físicas
● montanhas
● desertos
● oceanos
◆ barreiras biológicas
● distribuição da vegetação
● recursos alimentares
● locais para reprodução
◆ barreiras psicológicas
● rios, estradas e outras barreiras
➔ Diferentes regiões do mundo possuem avifaunas distintas, muitas vezes
separadas por barreiras geográficas como oceanos, desertos (ex: Sahara) e
montanhas (ex: Himalaya)
➔ Diversidade morfológica
◆ maior envergadura: Argentavis magnifiscens (8m)
◆ bico mais longo: Pelicanus conspicillatus (45cm)
◆ maior velocidade: Falco peregrinus (380 km/h)
Posicionamento filogenético
Características principais
➔ Características da classe
◆ vertebrados
◆ endotérmicos
◆ ovíparos
◆ com penas
◆ bípedes
◆ apêndices anteriores modificados em asas
◆ bico córneo
◆ ossos pneumáticos
➔ As penas
◆ São consideradas as estruturas tegumentárias (da pele) mais complexas
dentre os vertebrados
◆ Características
● estruturas mortas
● filamentosas
● suaves
● flexíveis
● leves
● queratinadas
◆ Funções
● isolamento térmico
○ além de permitir que as aves habitem
os lugares mais frios do planeta,
permite que elas mantenham níveis
elevados de temperatura corpórea
(até 44ºC)
● voo (aerodinâmica)
○ é o resultado de numerosas adaptações do corpo,
principalmente a modificação dos membros anteriores em
asas
○ evoluiu pelo menos 4 vezes no mundo animal: insetos,
pterossauros, aves e mamíferos (morcegos)
● caractere sexual secundário
● impermeabilização
● comunicação visual e acústica
● modificações
○ som
○ acúmulo de água
○ sensoriais
◆ Tipos
● contorno
● voo
○ retrizes
○ rêmiges (primárias e secundárias)
➔ O bico
◆ Estrutura óssea (extensões da maxila e da mandíbula) recobertas por uma
membrana cutânea (camada da epiderme) queratinizada, chamada
ranfoteca
◆ Funções
● alimentação
● limpeza
● corte
● defesa
● comunicação (sons)
● perda de calor (radiadores
térmicos)
◆ Há uma enorme variedade de bicos, finamente adaptados ao tipo de
alimento de cada espécie, mas sua estrutura básica é muito semelhante
◆ Não é uma característica exclusiva das aves
Adaptações do esqueleto
➔ As aves herdaram o esqueleto dos seus ancestrais reptilianos
➔ Necessidade para o voo: modificação
◆ o voo requer o levantamento do próprio corpo, portanto a redução do peso
é essencial (quanto mais leve, mais fácil é levantar voo)
◆ perda dos dentes
◆ perda dos ossos da mandíbula
◆ perda da causa óssea
◆ fusão de alguns ossos
➔ Modificações
◆ Ossos pneumáticos (leves, esponjosos e ocos)
◆ Fortalecimento e enrijecimento do esqueleto, reforçado para suportar os
efeitos físicos do voo (fusão das vértebras da cauda, pélvis, cabeça e pés)
◆ Projeções nas costelas (processo uncinar, reforçando as paredes do tórax)
◆ Quilha (inserção de músculos peitorais)
◆ Fúrcula (fusão das clavículas) funciona com as batidas das asas
◆ Músculos peitorais enormes (de 10 a 40% do peso da ave)
◆ Redução do peso (sem músculos faciais, dentes, sem mandíbula óssea
reduzida e fusão dos ossos do punho)
➔ Aves voadoras X aves não voadoras
◆ os ossos das aves não voadoras são geralmente pesados e não são ocos
◆ projeções nas costelas
◆ pigostilo ausente
◆ músculos peitorais e quilha reduzidos
Topografia do corpo
Topografia da asa
Topografia do esqueleto
Origens das aves
Linha do tempo
➔ 1859: origem das espécies (Darwin)
➔ 1860: descoberta de uma pena de ave do Jurássico em uma placa de calcário
litográfico
➔ 1861: descrição de Archaeopteryx lithographica (Christian Erich Hermann von
Meyer)
➔ 1863: descrição de um esqueleto quase completo de Archaeopteryx lithographica
(Richard Owen)
◆ Archaeopteryx lithographica
● Archaeo + pteryx = antigo +
asa/pena
litho + graphica = pedra + escrita na
● bípede
● 120-250g
● penas nas asas e na cauda
● dentes reptilianos
● pobre voador
● endotérmico
➔ 1868: relação evolutiva entre aves e dinossauros; as
aves evoluíram a partir dos répteis (Thomas Huxley)
➔ 1913: hipótese de origem Thecodonte (Gerhard Heilmann)
◆ problemas:
● nenhuma evidência de uma origem Triássica
● os dinossauros tinham clavículas e os Theropodes tinham furculas
➔ 1964: regra de Dollo -> “Um organismo nunca retorna exatamente para um estado
ancestral, mesmo encontrando condições idênticas às originais… Sempre
aparecem evidências dos estágios intermediaries.” (Gerhard Heilmann)
➔ 1990s: Sinosauropteryx é o primeiro dinossauro não-aviano com penas; Cretáceo
Características reptilianas das aves
➔ um único côndilo occipital
➔ o ouvido médio tem um único osso
➔ a mandíbula é formada por 5 ou 6 ossos fusionados
➔ possuem escamas nas pernas
➔ ovo amniótico
➔ as fêmeas são o sexo heterogamético
➔ têm hemácias nucleadas
Aves são dinossauros
➔ Theropodes maniraptores
◆ Coelurosauria (Theropodes)
● Compsognathidae
● Tyrannosauroidea
● Ornithomimosauria
● Maniraptora
➔ Avialae: Confuciusornis
◆ descrito em 1993
◆ centenas de espécimes
➔ Avialae: Archaeorhychus
➔ Avialae: Enantiornithes
◆ linhagem reconhecida em 1981
◆ 80 espécies descritas
◆ presente em todos os continentes
◆ bico com dentes
◆ pigóstilo
◆ possui garras
◆ extintos no Cretáceo - Terciário
◆ Ornithurae
● Ichthyornithes
● Hesperornithes
○ ambientes marinhos do Hemisfério Norte
○ excelentes nadadores e provavelmente não voadores
○ ausência de quilha desenvolvida
○ extintos no Cretáceo - Terciário
● Neornithes (aves modernas)
Aves mesozóicas: extinção em massa
➔ diversos grupos de aves primitivas
➔ Enantiornithes e Hesperornithes desapareceram do registro fóssil
➔ declínio dos dinossauros
Origem das aves modernas
➔ tradicionalmente a explosão na diversidade de aves se associa com o Cretáceo -
Terciário
➔ falta de fósseis de aves modernas (ordens atuais) no Cretáceo
➔ Vegavis, da ordem Anseriformes, foi descoberto na Antártica em 1992
Debate sobre a origem do voo nas aves
➔ Hipóteses
◆ arbórea (tree down)
● os ancestrais das aves eram arborícolas
● o voo teria evoluído de planar e paraquedas
◆ cursorial (ground-up)
◆ WAIR (wing assisted incline running)