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Le tartarughe raggiungono la maturità sessuale mediamente tra i 5 e i 7 anni. Questo fattore è influenzato più dalla taglia raggiunta dall’animale che dall’età biologica. In cattività, inoltre, la maturità sessuale può essere raggiunta con largo anticipo anche a soli due anni di vita. Le tartarughe si riproducono per fecondazione interna e la stagione degli amori coincide, per la maggior parte delle specie, in primavera dopo il risveglio dal letargo. Per le specie tropicali l’accoppiamento avviene nella stagione umida. Può avvenire se le condizioni climatiche sono favorevoli anche due volte all’anno, mentre nelle specie marine, può verificarsi anche una volta ogni 2 o 3 anni. L’accoppiamento vero e proprio viene preceduto da una fase di corteggiamento in cui il maschio diventa molto aggressivo con la femmina, mordendola e graffiandola, e spesso ferendola anche gravemente alla testa, agli arti e al carapace. Inoltre in alcune specie i maschi combattono tra loro per conquistare la femmina in duelli all’ultimo sangue. Nell’atto riproduttivo il maschio monta la femmina dal di sopra e introduce il pene nella cloaca di quest’ultima aiutandosi con la coda e vi deposita lo sperma con cui verranno fecondate le uova.
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Le tartarughe sono soggette a dimorfismo sessuale, ovvero, alla presenza di una serie di differenze tra maschio e femmina che consentono di distinguere i due sessi. Differenze che, però, sono presenti solo negli esemplari adulti, rendendo impossibile quindi la determinazione del sesso nei nascituri. Tra gli elementi distintivi dei due sessi c’è il piastrone che nei maschi ha una forma più arrotondata, mentre nelle femmine è quasi piatto. Anche il carapace mostra alcune differenze. Nelle femmine ha una forma a cupola, mentre nei maschi è un po’ più allungato a formare un ovale. I maschi hanno una coda più lunga e robusta per aiutarlo nell’introduzione del pene nella cloaca della femmina durante l’accoppiamento. Ulteriori elementi distintivi sono le unghie che nei maschi assumono la forma di veri e propri artigli. Piccole differenze, a seconda della specie si ritrovano anche nei particolari della testa che generalmente è più grande nel maschio ad eccezione della specie Graptemys dove è la femmina ad avere la testa più sviluppata. L’iride, inoltre, nel maschio è spesso di colore rosso, mentre nella femmina è più giallo-arancio. Ultimo tratto distintivo è dato dalle dimensioni, in questo caso la femmina ha una taglia maggiore rispetto al maschio.
La gravidanza può avere una durata variabile a seconda della specie e delle condizioni ambientali e della temperatura esterna. Una volta fecondate le uova vengono deposte dalle 4 alle otto settimane successive all’accoppiamento. Tutte le specie depongono le uova sulla terra ferma, in buche scavate nel terreno o nella sabbia che poi vengono coperte con il terreno per proteggerle da eventuali predatori e garantire la temperatura di incubazione necessaria. Alcune tartarughe terrestri scavano buche di prova già due settimane prima della deposizione. Se la femmina non trova il sito adatto alla nidificazione non depone le uova andando in contro a gravi problemi di ritenzione. Prima della deposizione lo sviluppo dell’embrione all’interno del guscio è scarsissimo ed è per questo che le uova possono rotolare o essere capovolte al momento della deposizione senza creare nessun problema ai piccoli, mentre se lo si fa ad incubazione iniziata si può anche causare la morte del feto. Una volta deposte le uova le tartarughe abbandonano il nido e non forniscono alcuna cura parentale. Il calore necessario alle uova per svilupparsi viene, infatti, fornito dall’ambiente circostante. La durata dell’incubazione varia a seconda della temperatura esterna, più e alta più velocemente si verifica lo sviluppo dell’embrione. Nelle specie con climi temperati è di appena 2 mesi, mentre per le tartarughe che vivono in ambienti dal clima tropicale può durare anche 8 o nove mesi. In altre specie tipiche di regioni più fredde lo sviluppo dell’embrione subisce addirittura un blocco durante l’inverno per poi riprendere in primavera.
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