Adattamenti evolutivi degli Odontoceti alle immersioni profonde

In this paper, after a brief introduction about the origin of cetaceans and their adaptations to aquatic life, I focused on the suborder Odontocetes. I studied three examples of evolutionary adaptations to deep diving of some toothed whales, analyzing issues related to their physiology, bioacoustics and anatomy. Firstly, I reported a study concerning the physiological and biochemical mechanisms of tissue protection against reperfusion damage, caused by re-emerging from diving. In this article, the antioxidant mechanisms in T. truncatus (dolphin belonging to the family Delphinidae) and in the two species of the genus Kogia (K. sima and K. breviceps), "deep divers" belonging to the family Physeteridae, were compared. It emerged that, although the second ones are more subject to oxidative damage, due to the diving activities, the protein oxidative damage is almost the same in all the species. It suggests the presence, in these deep divers, of enhanced antioxidant mechanisms compared to those of dolphins. The second example of adaptation refers to the evolution of communication in the deep marine environment in Blainville’s beaked whales (Mesoplodon densirostris), a species of odontocetes belonging to the Ziphiidae family. In particular, the paper I chose analyzed the vocalizations emitted by these animals during dives, with the aim of interpreting their function in relation to the need to escape from large surface predators, such as, killer whales (Orcinus orca). The beaked whales, in fact, live in small groups, resulting more vulnerable than other species. In order to avoid being intercepted by shallow-water predators, they have adopted a technique of "acoustic encryption": they acoustically communicate only after 170 m of depth, when they are far from shallow-water predators, and then, going up to the surface, they keep silence. Four types of vocalizations have been identified, including whistles, normal echolocation clicks, quick series of clicks ("buzzes"), related to foraging activities, and series of clicks of different nature, which the authors have called "rasps". Data have shown that these last vocalizations seem to be used in the coordination of activities before the hunting phase of the dive. Finally, I reported a work about deep divers adaptation in foraging in deep marine environment. It is known that most toothed whales feed on cephalopods, as well as fish. However, there are some species that have a diet consisting exclusively of this type of prey: these are the members of the Ziphiidae family and the sperm whale (Physeter macrocephalus), which are the odontocetes that reach the highest depths. An anatomical study was made on the myology of the sperm whale tongue, which demonstrated a peculiar foraging technique: the sperm whale almost does not use the teeth in hunting, thanks to the development of certain lingual muscles and the morphology of the oral cavity. It ingests the whole prey by aspiration generating negative intraoral pressures with the retraction of the tongue towards the hyoid.

In questo elaborato, dopo una breve introduzione sull’origine dei cetacei e sui loro adattamenti alla vita acquatica, mi sono concentrata, in particolare, sul sottordine degli Odontoceti. Nello specifico, ho approfondito tre esempi di adattamenti evolutivi alle immersioni profonde di alcuni odontoceti, per questo definiti “deep divers”. Ho analizzato tematiche legate alla fisiologia, alla bioacustica e all’anatomia di questi animali. Come prima cosa, ho riportato uno studio riguardante i meccanismi fisiologici e biochimici di protezione tissutale contro il danno da riperfusione, causato dalla riemersione: in questo articolo, sono stati confrontati, in particolare, i meccanismi antiossidanti messi in atto in T. truncatus (delfino appartenente alla famiglia Delphinidae) e nelle due specie del genere Kogia (K. sima e K. breviceps), “deep divers” appartenenti alla famiglia Physeteridae. È emerso che, nonostante questi ultimi siano maggiormente soggetti al danno ossidativo da riperfusione, a causa delle attività di immersione, il danno ossidativo a livello proteico risulta essere pressocché simile, il che suggerisce la presenza, in questi deep divers, di meccanismi antiossidanti potenziati rispetto a quelli dei delfini. Come secondo esempio di adattamento, ho voluto trattare l’evoluzione della comunicazione nell’ambiente marino profondo nei mesoplodonti di Blainville (Mesoplodon densirostris), una specie di odontoceti appartenenti alla famiglia Ziphiidae. In particolare, lo studio, che ho scelto come riferimento, ha analizzato la natura delle vocalizzazioni emesse da questi animali in fase di immersione, con lo scopo di interpretarne la funzione, anche in relazione alla necessità che questi animali hanno di sfuggire ai grandi predatori di superficie, quali, ad esempio, le orche assassine (Orcinus orca). I mesoplodonti, infatti, vivono in piccoli gruppi, risultando, quindi, più vulnerabili rispetto ad altre specie. Sono stati individuate 4 tipologie di vocalizzazioni, tra cui fischi, normali click di ecolocalizzazione, serie rapide di click (“buzzes”), legati alle attività di foraggiamento, e serie di click di diversa natura, che gli autori hanno chiamato “rasps”. Dagli studi è emerso che queste ultime vocalizzazioni descritte sembrano essere utilizzate da questi animali nel coordinamento delle attività, precedente alla fase di caccia dell’immersione. I mesoplodonti di Blainville, quindi, hanno adottato una tecnica di “criptazione acustica”, che consiste nel comunicare acusticamente solo superati i 170 m di profondità, quando si è lontani dai grandi predatori, per poi risalire verso la superficie in silenzio per evitare di essere intercettati. Infine, ho scelto un lavoro che trattasse dell’adattamento della dieta di questi animali all’ambiente marino profondo. Si sa che la maggior parte degli odontoceti si ciba di cefalopodi, oltre che di pesci. Ci sono però alcune specie che hanno una dieta costituita esclusivamente da questa tipologia di prede: si tratta degli appartenenti alla famiglia Ziphiidae e del capodoglio (Physeter macrocephalus), che sono gli odontoceti che in assoluto raggiungono le profondità più elevate. Riguardo a quest’ultimo, è stato fatto uno studio anatomico sulla miologia della lingua, che ha dimostrato una peculiare tecnica di foraggiamento: il capodoglio, grazie allo sviluppo di determinati muscoli linguali e della morfologia della cavità orale, ingerisce le prede intere per aspirazione.