Morfologia esterna

I Cetacei, ossia i grandi Mammiferi evolutisi per un ritorno al mare, hanno sviluppato una serie di dispositivi morfologici, anatomici e fisiologici per adattarsi all’elemento in cui vivono.

Il loro aspetto ricorda quello dei pesci: forma affusolata, mancanza di un collo ed un torace che si assottiglia fino all’estremità posteriore che termina con una poderosa coda disposta, però, orizzontalmente. La linea, variamente idrodinamica, è più accentuata in quelli che nuotano a maggiori velocità come i delfini e le balenottere, mentre è più tozza nelle balene che hanno movimenti più lenti. La pelle è sottile e solo apparentemente liscia, perché percorsa in realtà da microsolchi, che dirigono il flusso dell’acqua facilitando il nuoto molto veloce. Caratteristica di questi mammiferi, ovviamente collegata all’ambiente in cui vivono, è la quasi totale assenza di peli. Alcune strutture con funzione tattile, atte ad avvertire la presenza di plancton, si ritrovano sulla porzione anteriore del capo delle balene e delle balenottere. Pochi peli sono generalmente presenti negli embrioni e nei giovani dei delfini e negli adulti dei platanisti, specie di acqua dolce. Il derma è ricco di recettori tattili particolarmente concentrati nelle zone maggiormente sensibili quali il capo, le pinne e in prossimità degli organi genitali. Il sottostante strato adiposo, spesso molto abbondante, limita la dispersione del calore, modella il corpo e bilancia il peso dell’animale, consentendogli il galleggiamento. Lo strato di grasso, ricco di cellule adipose, varia nelle singole specie ed è diversamente distribuito nelle differenti parti del corpo secondo anche un andamento stagionale. Nella focena è spesso 2 cm, raggiunge i 12 cm nella balenottera azzurra e nelle balene più tozze può arrivare anche a 70 cm. Il pannicolo adiposo porta i Cetacei ad avere una densità media abbastanza vicina a quella dell’acqua del mare. Le specie che hanno densità leggermente superiore sono costrette a nuotare per galleggiare e, quindi, affondano quando muoiono. Altre, come il capodoglio e la balena franca, che hanno densità inferiore, sono invece in grado di rimanere a galla anche immobili. Il capo, frequentemente molto sviluppato, termina con un rostro sempre presente a livello scheletrico ma evidenziabile esternamente soltanto nei delfini sotto la forma di un becco. La bocca, molto ampia e nel caso delle balene enorme, non è delimitata da labbra funzionalmente equivalenti a quelle degli altri mammiferi. I Cetacei non sono provvisti di narici. Le due cavità nasali, evidenziabili come orifizi detti sfiatatoi, sono provvisti di uno sfintere che consente la chiusura quando l’animale è sott’acqua e la riapertura quando riemerge. Nei Misticeti gli sfiatatoi sono pari e si trovano nella sommità del capo in posizione centrale; negli Odontoceti è invece presente un unico sfiatatoio che assume una posizione laterale solo nel capodoglio. Rispetto ai pesci i Cetacei hanno un numero ridotto di pinne, ricche di fibre muscolari abbondantemente irrorate da vasi sanguigni. Quelle pettorali derivano da una trasformazione degli arti anteriori, evidenziabili scheletricamente, sono di dimensioni molto ridotte rispetto alla mole del corpo ed hanno una funzione tipicamente direzionale. La pinna dorsale, la cui forma e posizione sono variabili, è presente nelle forme più veloci ed è un elemento distintivo, utile per il loro riconoscimento. Mancano di pinna dorsale quasi tutte le balene e alcuni odontoceti quali il narvalo e il lissodelfino. Il vero organo propulsore è la pinna caudale che è divisa in due lobi simmetrici, congiunti da una linea centrale. Grazie ad essa i Cetacei sono in grado di immergersi anche a grandi profondità, possono compiere spettacolari tuffi e  nuotare velocemente in senso verticale.

La forma, la colorazione e le dimensioni delle pinne sono caratteristiche della specie, ma variano anche da individuo a individuo ed è su di esse che si basano le ricerche scientifiche volte in particolare allo studio delle migrazioni.

Scheletro

La vita nell'ambiente acquatico, oltre a conferire a questi animali dimensioni talvolta colossali, ha profondamente modificato anche la struttura degli apparati interni. Lo scheletro dei Cetacei, che non deve sostenere il corpo, è formato da ossa spugnose e impregnate di grasso, per migliorare il bilanciamento idrostatico.

La colonna vertebrale ha un andamento rettilineo, consta di 4 regioni e non di 5 come nei mammiferi terrestri, mancando delle vertebre sacrali per l’atrofia del bacino. La parziale mobilità della colonna vertebrale è favorita dalla presenza di dischi di natura cartilaginea che consentono un discreto movimento soprattutto della zona lombare; il numero delle vertebre varia da un minimo di 41 ad un massimo di 98 a seconda delle specie, quelle della zona cervicale sono sempre in numero di 7.

Le coste variano di numero anche nell’ambito della stessa specie e presentano lasse articolazioni sulla colonna vertebrale per consentire ampi movimenti durante le immersioni. Lo scheletro dell'arto anteriore (pinna pettorale) presenta un diverso sviluppo: negli Odontoceti sono più allungate le ossa della mano, nei Misticeti hanno maggiore sviluppo le ossa del braccio. I Cetacei hanno conservato i rudimenti del cinto pelvico, due piccole ossa separate e inglobate nei tessuti addominali. Gli Odontoceti e i Misticeti si distinguono per la diversa conformazione del cranio. Nei primi le ossa mascellari e premascellari si allungano anteriormente e si espandono posteriormente; sono fortemente asimmetriche per lo sviluppo  di un particolare organo adiposo, detto melone, specializzato nella ricezione dei suoni. Nei Misticeti, invece, l’allungamento delle ossa mascellari e premascellari è solo anteriore ed è collegato allo sviluppo dei fanoni.

Alimentazione

Gli Odontoceti sono predatori e si alimentano prevalentemente di organismi marini a crescita veloce come pesci, gamberi e molluschi cefalopodi; l’orca è l’unico rappresentante del sottordine capace di attaccare altri mammiferi marini. La forma e il numero dei denti variano in relazione alle specializzazioni alimentari. I Delfinidi hanno mascelle corte con numerosi denti conici in grado di offendere ogni tipo di preda; i Focenidi sono provvisti di mascelle allungate e di denti la cui estremità appiattita è adatta alla cattura di pesci e di invertebrati; altre specie quali il capodoglio e il grampo hanno denti solo sulla mascella inferiore, mentre possono mancare completamente nello zifio e nei mesoplodonti. Il capodoglio, che si nutre e ingoia prede intere, possiede anche delle pieghe sottogolari che, espandendosi, facilitano l’ingestione.

I Misticeti hanno sostituito i denti con strutture filtranti detti fanoni. Sono delle lamine cornee inserite sulla mascella superiore e provviste di un ampio bordo sfrangiato che, rivolto verso la cavità orale, costituisce l'elemento filtrante. Il numero e la forma dei fanoni variano in relazione alle specie. Nelle balene, che si cibano nuotando lentamente con la bocca aperta, sono confinati nella parte posteriore della mascella e possono raggiungere anche i 5 metri di lunghezza. Nelle balenottere, che nuotano velocemente e si alimentano raccogliendo acqua e cibo in enormi quantità, i fanoni sono più numerosi e più corti; la stessa balenottera azzurra ha fanoni che non superano il metro di lunghezza. Al particolare tipo di alimentazione è anche collegata la presenza di pliche sottogolari, che consentono una dilatazione della bocca per accogliere le voluminose quantità di cibo e di acqua. In un giorno una balenottera azzurra può mangiare anche tre tonnellate di crostacei tra i quali gli eufausidi, gamberetti della lunghezza di circa 6 cm, noti con il nome di krill.

I Cetacei posseggono uno stomaco diviso in tre concamerazioni e, come i loro progenitori Ungulati, usano i batteri per digerire il cibo. Lo stomaco anteriore, riccamente muscoloso, è deputato allo sminuzzamento del cibo. L’esoscheletro dei crostacei, le mascelle dei cefalopodi e di altri organismi, costituiti prevalentemente di chitina, vengono digeriti con l'aiuto di batteri simbionti. Il secondo stomaco è ricco di ghiandole gastriche mentre il terzo abbonda di ghiandole piloriche. Il numero delle camere non è però costante e anche il loro volume è diverso a seconda delle specie.

L’intestino non presenta particolarità se non la mancanza del cieco.

Fisiologia

Per bilanciare la differenza osmotica tra la concentrazione di sali nei liquidi interni del corpo e quella dell'ambiente esterno, i Cetacei posseggono dei piccoli reni, molto efficienti, che concentrano i cataboliti consentendo il risparmio dell’acqua e l’escrezione dei sali in eccesso.

I polmoni sono di forma allungata ed hanno un volume che in proporzione al corpo non è maggiore di quello dei mammiferi terrestri, anzi è più piccolo nelle specie che raggiungono profondità molto elevate. Il sistema di ventilazione dipende dalla attitudine a compiere immersioni più o meno profonde. Ricambiano l’aria dei polmoni con espirazioni ed inspirazioni che avvengono in tempi molto brevi durante le emersioni in superficie. Quando il cetaceo espira emette attraverso lo sfiatatoio un caratteristico getto costituito da acqua nebulizzata mista a secrezione delle vie respiratorie. Il getto si ripete con caratteristiche diverse a seconda della specie e del tipo di immersione e consente comunque di ricambiare almeno l’80% dell'aria inspirata. Durante l’immersione l’ossigeno inspirato viene fissato in altissima percentuale (90%) nel sangue e nel tessuto muscolare, ricchi rispettivamente di emoglobina e mioglobina. Quest’ultima proteina è responsabile della caratteristica colorazione rosso scuro tipica della carne dei cetacei.

Particolare è l’apparato circolatorio per la presenza di numerose reti mirabili, fittissime e piccole diramazioni di natura arteriosa la cui funzione si ricollega ad un risparmio di energia e una riserva di ossigeno.

Riproduzione

Il sesso dei Cetacei non è riconoscibile quando essi nuotano in mare. Fanno eccezione alcune specie come l’orca i cui maschi, molto più grandi, presentano un’imponente pinna triangolare e il narvalo per il tipico dente che si sviluppa normalmente nel sesso maschile. Per tutte le altre specie la determinazione del sesso è possibile solo esaminando la regione ventrale degli individui. In corrispondenza degli organi genitali esterni, protetti in tasche per evitare l’attrito con l’ambiente esterno durante il nuoto, si notano delle fessure. Gli accoppiamenti sono di breve durata e sono preceduti da corteggiamenti talvolta complessi e da competizioni tra maschi che possono anche lasciare evidenti segni sulla pelle. Nelle megattere poi la scelta sessuale può essere determinata più dalle capacità canore del maschio che dalla sua prestanza fisica. I comportamenti riproduttivi sono influenzati da fattori individuali come l’età e il grado di socializzazione, ma anche da situazioni ambientali quali il clima e la disponibilità di cibo. Il periodo di gestazione dei Misticeti dura mediamente 12 mesi, quello degli Odontoceti è più variabile ed è in relazione alle dimensioni dell’animale: nel capodoglio è di 15 mesi, nell’orca di 16. I piccoli, normalmente uno per parto, alla nascita sono incapaci di succhiare per una particolare conformazione delle labbra. La madre provvede al loro nutrimento spremendo direttamente nella loro cavità orale il latte, che è molto più ricco di grassi rispetto a quello umano. Lo svezzamento avviene dopo parecchi mesi e in genere è in relazione alle dimensioni della specie, ma anche all’età della madre.