1
H. Curtis, N. S. Barnes, A. Schnek, G. Flores
Invito alla
biologia.blu
Dagli organismi alle cellule
2
Capitolo A4
Il regno
degli animali
3
Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2011
Che cos’è un animale
• Gli animali sono organismi eucariotici, pluricellulari ed
eterotrofi che assumono cibo per ingestione; le loro
cellule non hanno parete e sono interconnesse da
giunzioni caratteristiche.
Figura 36.1A
• Gli animali hanno
cellule diploidi
eccetto che per gli
ovuli e gli
spermatozoi, che
sono aploidi. Lo
zigote spesso si
sviluppa in una
blastula cava che si
introflette a formare
una gastrula.
Legenda
Spermatozoo
Aploide (n)
1
Diploide (2n)
2
1
Uovo
Meiosi
Zigote
(uovo fecondato)
Stadio a otto cellule
Adulto
8
Metamorfosi
4
Blastula
(sezione trasversale)
Tubo digerente
Ectoderma
5
Larva
7
Endoderma
Introflessione
Figura 36.1B
3
Stadio precoce di gastrula
(sezione trasversale)
6
Futuro mesoderma
Stadio
avanzato di gastrula
(sezione trasversale)
• Il regno degli animali probabilmente ha avuto origine
da protisti coloniali dotati di flagelli
• Probabilmente gli animali si sono evoluti da protisti
coloniali (coanoflagellati), le cui cellule gradualmente si
sono specializzate e stratificate.
Cellule somatiche
Cavità digerente
Cellule
riproduttive
1 Colonia iniziale
di protisti; un aggregato
di cellule identiche
Figura 36.2A
2 Sfera cava
(sezione)
3 Inizio della
specializzazione
cellulare (sezione)
4 Introflessione
(sezione)
5 Protoanimale simile
a una sezione gastrula
(sezione)
Caratteristiche degli animali
Gli animali sono organismi pluricellulari ed eterotrofi che
accumulano sostanze di riserva sotto forma di glicogeno o di
grasso.
Gli animali moderni sono classificati in circa 30 phyla, per
classificare i vari tipi di animali si possono usare i seguenti criteri:
• il numero di strati in cui si organizzano le cellule;
• la struttura di base del corpo e l’organizzazione delle varie parti;
• la presenza e il numero di cavità corporee;
• il modello di sviluppo dell’embrione.
7
Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2011
L’albero
filogenetico
del regno
degli
animali
I poriferi
Hanno il corpo a forma di sacco organizzato in due
strati di cellule, alcune differenziate in:
• coanociti, che sono flagellati e servono per il
nutrimento;
• cellule epiteliali, che rivestono l’animale e alcune di
esse hanno fibre contrattili;
• amebociti, che filtrano le particelle alimentari e
portano le spicole e i gameti sia maschili sia
femminili.
Si riproducono per via asessuata (per gemmazione)
o sessuata con formazione di una larva natante
che poi si fissa al substrato.
9
Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2011
Gli cnidari
Gli cnidari sono animali a
simmetria radiale dotati di
una cavità gastrovascolare.
Hanno un ciclo vitale
caratterizzato da due stadi
distinti: uno sessile (polipo) e
l’altro mobile (medusa).
Comprendono meduse,
anemoni di mare, coralli e
idrozoi.
Sadava et al. Biologia La scienza della vita © Zanichelli editore 2010
11
Gli cnidari
• Hanno una struttura più complessa
rispetto a quella dei poriferi.
• Comprendono animali acquatici con
simmetria raggiata, a forma di vaso
(polipi, sessili) o di campana (meduse,
mobili).
• Presentano simmetria radiale nel
corpo.
• Si riproducono sia per via sessuata che
asessuata.
• Hanno un sistema nervoso primitivo
formato da una rete di neuroni.
12
Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2011
• Gli cnidari sono animali a
simmetria radiale muniti
di filamenti urticanti
– Gli cnidari sono i più
semplici animali dotati
di tessuti.
– Una delle
caratteristiche
principali del phylum,
cui appartengono le
idre, le meduse, gli
anemoni di mare e i
coralli, è la simmetria
radiale.
• Gli cnidari possono avere due tipi di organizzazione
corporea a simmetria radiale:
la forma polipoide (o polipo), caratteristica di idre e
coralli;
la forma medusoide (o medusa).
–
●
–
●
Figure 36.4A–C
• Gli cnidociti presenti sui tentacoli degli cnidari pungono le
prede, mentre i tentacoli, controllati dai nervi, convogliano
il cibo dalla bocca in una cavità gastrovascolare, dove viene
digerito e distribuito al resto del corpo.
Filamento
avvolto
a spirale
Tentacolo
di Hydra
«Cnidocitio»
Filamento
estroflesso
Preda
Figura 36.4D
Cnidocita
Capsula
I platelminti
Comprendono sia specie a vita libera
come la planaria sia parassite come
la tenia.
Più complessi degli cnidari, questi
vermi piatti hanno simmetria
bilaterale, con testa e coda,
superficie dorsale e ventrale.
Cefalizzazione: organi di senso e
cellule nervose.
17
Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2011
• Una planaria ha un semplice sistema nervoso costituito da un
cervello, organi di senso, cordoni nervosi e nervi ramificati, e una
cavità gastrovascolare molto ramificata con un’unica apertura, la
bocca, posta sulla superficie del corpo.
Cavità gastrovascolare
Cordoni nervosi
Bocca
Macchie oculari
Aggregati di tessuto nervoso
Figura 36.6A
23/11/11
Schistosoma (Weinland, 1858) è un
genere di platelminti della classe dei
trematodi. Include numerose specie di
parassiti, responsabili di parassitosi
umane e animali. Nell'uomo sono l'agente
eziologico della schistosomiasi.
L'adulto vive nei vasi sanguigni dei
mammiferi, dove si riproduce
sessualmente. Possono essere
riconosciuti due sessi distinti che
presentano dimorfismo sessuale, caso
singolare tra i platelminti che sono di
norma ermafroditi. Le uova fuoriescono
dall'organismo ospite tramite l'urina. Allo
stadio larvale detto miracidio il parassita
infetta un ospite intermedio gasteropode
acquatico. Al termine di una fase di
riproduzione asessuata le larve effettuano
la metamorfosi ad un secondo stadio
larvale detto cercaria ed emergono
dall'ospite uccidendolo. La cercaria vive
allo stato libero nell'acqua ed è in grado di
penetrare la cute sana dei mammiferi.
Una volta trovato l'ospite definitivo il
parassita passa alla forma adulta e
ricomincia il ciclo.
Ciclo vitale di Schistosoma
Figura 36.6B
Le tenie (Taenia) sono vermi parassitari appartenenti al phylum Platelminti, classe
Cestoda. Sono perciò, rispettivamente, vermi piatti e di aspetto nastriforme.
Per l'esattezza, esse sono endoparassiti di animali onnivori o carnivori, in alternanza
con le loro prede. La tenia è priva di una bocca e di un tubo digerente, ma ciò non
rappresenta un problema per il suo metabolismo, dal momento che essa vive
nell'intestino dell'ospite, immersa in un brodo di sostanze già digerite che assorbe
attraverso la superficie del corpo.
Strutture riproduttive
testa
La tenia è un Platelminta (verme piatto) parassita che può raggiungere anche alcuni metri di
lunghezza; con gli uncini e le ventose presenti sul capo la tenia si aggancia alle pareti dell’intestino
dell’animale che la ospita e assorbe le molecole alimentari attraverso tutto il proprio corpo.
I nematodi
Questi animali non hanno corpo segmentato, inoltre presentano
lo pseudoceloma, una cavità corporea piena di liquido posta tra
l’endoderma e il mesoderma che funziona come uno scheletro
idrostatico e permette maggiore libertà di movimento.
A
B
Due esempi di nematodi: uno a vita libera Caenorhabditis elegans A, e un parassita
Trichinella spiralis B (nella fotografia al microscopio si vede una larva all’interno del
muscolo dell’ospite).
– La maggior parte degli animali possiede una cavità
corporea, cioè uno spazio ripieno di liquido tra il tubo
digerente e la parete corporea.
– Si tratta di uno pseudoceloma oppure di un vero e
proprio celoma.
• La presenza di una cavità
corporea dà forma al corpo,
lo rende più flessibile e
contribuisce al movimento,
funzionando da scheletro
idrostatico, inoltre protegge
gli organi interni e può
rendere più efficiente la
circolazione.
Rivestimento
esterno
Regione non cava
riempita di tessuto
Tubo digerente
Rivestimento esterno
Strato muscolare
Tubo digerente
Pseudoceloma
Celoma
Rivestimento
esterno
Strato di tessuto
Tubo digerente
Figure 36.7A–C
– I vermi cilindrici, del phylum nematodi, hanno lo
pseudoceloma, una cavità corporea non completamente
circondata dal mesoderma e sono rivestiti da una cuticola
che offre protezione e conferisce rigidità al corpo, anche se
periodicamente devono fare la muta.
– Come la maggior parte degli animali, i nematodi hanno un
tubo digerente completo, cioè con un’apertura boccale e una
anale.
• Molti nematodi conducono vita libera, mentre altri sono
parassiti di piante e animali.
Tessuto muscolare
Figure 36.8A, B
LM 350
Bocca
Colorizzata SEM 400
Stadio giovanile di Trichinella
Gli anellidi
Gli anellidi, appartenenti al phylum Annellida,
comprendono i lombrichi e altri vermi segmentati.
Hanno corpi metamerici e comprendono tre gruppi
principali:
●
gli oligocheti (poche setole)
(come i lombrichi, che ingeriscono e filtrano il terreno);
●
i policheti (molte setole)
●
gli irudinei (hirūdo-ínis, sanguisuga).
Molti animali presentano segmentazione, o metameria, cioè la
suddivisione di parte del corpo in una serie di segmenti ripetuti.
27
Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2011
– Anche la libellula presenta una segmentazione, sebbene
meno regolare di quella del lombrico.
– I muscoli addominali umani sono segmentati; questa
caratteristica è più evidente negli atleti.
Figura 36.10B, C
Gli Oligocheti,
Oligochaeta, (dal greco ὀλίγος
oligo, poco e latino, chetae
setole), sono un gruppo di
animali di cui si conoscono
oltre 3000 specie, facenti
parte del phylum degli
anellidi; il gruppo è
rappresentato da organismi di
acqua dolce e di terra, ma
anche da diverse forme
marine. Un noto
rappresentante del suolo di
questa sottoclasse è il
comune lombrico del suolo.
Essi variano in lunghezza da
meno di mezzo millimetro
fino a 2 a 3 metri, nel caso di
specie, come Megascolides
australis, il lombrico gigante
del Gippsland.
• I policheti hanno molte setole
– I policheti formano il gruppo più numeroso di anellidi: la
maggior parte è marina ma alcune specie dimorano negli
estuari e nelle acque dolci.
– Comprendono forme sedentarie sospensivore sui fondali
marini e forme erranti predatrici attive.
– Molte specie marine vivono all’interno di tubi da cui
fuoriescono appendici sfrangiate che intrappolano le particelle
di cibo in sospensione.
Figure 36.11A, B
• Gli irudinei sono privi di setole
– Gli irudinei, più noti con il nome di sanguisughe,
rappresentano il terzo grande gruppo di anellidi.
– Anche se questi animali sono noti per la loro capacità di
succhiare il sangue, molte specie sono carnivore e
conducono un’esistenza libera.
Figura 36.11C
I molluschi
Il corpo dei molluschi può essere suddiviso:
• piede, che contiene organi sensoriali e motori;
• massa viscerale, con i sistemi digerente, escretore e riproduttore;
• mantello, che avvolge e racchiude la massa viscerale, e secerne la
conchiglia.
• Hanno un vero celoma e un sistema circolatorio.
Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2011
Molti molluschi sono forniti di un apparato raschiante per
l’alimentazione, la radula, che viene utilizzato per raccogliere il
cibo.
Sacco dei visceri
Organi riproduttori
Celoma
Rene
Cuore
Tubo digerente
Mantello
Conchiglia
Tubo digerente
Cavità del
mantello
Radula
Ano
Radula
Bocca
Branchia
Bocca
Piede
Cordoni nervosi
Le classi dei molluschi
Le principali classi in cui
sono divisi i molluschi sono:
• (A) i bivalvi, che hanno
un’estremità cefalica ridotta
e una conchiglia a due
valve connesse da una
cerniera flessibile (cozze e
vongole);
• (B) i cefalopodi, alcuni dei
quali hanno una conchiglia
concamerata (argonauta)
mentre altri ne sono privi
(calamari e polpi).
• (C) i gasteropodi, in cui la
conchiglia, quando
presente, è formata da un
unico pezzo (patelle e
lumache);
• I gasteropodi sono molluschi a conchiglia spiralata
• Con oltre 40.000 specie (tra cui chiocciole e lumache), i
gasteropodi costituiscono il gruppo di molluschi più
numeroso.
Figure 36.9B, C
• I bivalvi possiedono una doppia conchiglia con cerniera
• I bivalvi comprendono molte specie di vongole, ostriche,
mitili e pettini.
Figura 36.9D
• I cefalopodi sono predatori attivi
• I cefalopodi sono animali agili e veloci; ne fanno parte
polpi, seppie e calamari.
Figure 36.9E, F
Gli artropodi
Sono il gruppo di animali più numeroso sulla Terra, hanno
zampe articolate, e comprendono vari gruppi tra cui i chilopodi
(centopiedi) , i diplopodi (millepiedi) e i limuli oltre a:
• gli insetti;
• gli aracnidi;
• i crostacei.
La respirazione avviene tramite:
• trachee (insetti);
• polmoni a libretto (aracnidi);
• branchie (crostacei).
L’esoscheletro riveste completamente l’animale, ma non si
accresce; di conseguenza negli artropodi si ha la muta.
Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2011
• Il phylum degli artropodi, animali dagli arti articolati, è
il più ampio e diffuso di tutto il regno animale
• Il phylum degli artropodi comprende animali metamerici dotati
di esoscheletro e appendici articolate.
Cefalotorace
Antenne
(per la
recezione
sensoriale)
Addome
Torace
Capo
Appendici
specializzate
(per nuotare)
Arti (per camminare)
Figura 36.12A
Chele (per la difesa)
Apparato boccale (per mangiare)
• I limuli sono animali molto antichi
• I limuli esistono da centinaia di milioni di anni; sono animali
acquatici comuni lungo le coste atlantiche nordamericane.
Figura 36.12B
• Gli aracnidi (scorpioni, ragni e acari) sono per lo più terrestri e
carnivori.
• L’estremità cefalica di questi animali è provvista di due coppie di
appendici (cheliceri) e il tronco ha quattro paia di appendici per
la mobilità.
Una vedova nera
(larga circa 1 cm)
Uno scorpione (lungo circa 8 cm)
Figura 36.12C
Un acaro della polvere
• I crostacei sono quasi tutti acquatici
• Al gruppo dei crostacei appartengono astici, aragoste, gamberi e
granchi, hanno il corpo diviso in testa, torace, addome e
appendici specializzate che si sviluppano in ciascuna parte.
Figura 36.12D
I diplopodi (millepiedi) e i chilopodi (centopiedi)
Questi animali hanno il corpo bipartito in capo e tronco, quest’ultimo è
segmentato e su di esso si inseriscono numerose paia di zampe.
– I diplopodi (millepiedi) hanno due paia di arti per ogni segmento
corporeo.
– I chilopodi (centopiedi) hanno un solo paio di arti per segmento.
Figura 36.12E
• Gli insetti comprendono più specie di tutti gli altri
animali messi insieme
– Gli insetti sono gli artropodi più numerosi e diffusi.
– Il loro corpo è suddiviso in capo, torace e addome.
– Hanno tre paia di zampe e sono per la maggior parte
dotati di ali.
– Il loro sviluppo prevede una metamorfosi che può
essere incompleta (come nelle cavallette) oppure
completa (come nelle farfalle).
Nel corso del loro ciclo
vitale gli insetti subiscono
una metamorfosi
(completa o incompleta).
Essi sono stati i primi
animali a volare grazie a
due paia di ali
membranose inserite nel
torace che possono
ripiegare sul corpo (neotteri)
oppure no (paleotteri).
Sadava et al. Biologia La scienza della vita © Zanichelli editore 2010
45
Metamorfosi
Col termine metamorfosi (sensu lato) si indica
quel complesso più o meno notevole di
trasformazioni e di modificazioni che gli Insetti
subiscono, durante lo sviluppo postembrionale,
per raggiungere lo stadio definitivo di
immagine.
I giovani Insetti che fuoriescono dall'uovo si
possono distinguere in due tipi:
quelli che appaiono più o meno somiglianti
all'immagine (Eterometaboli) e quelli che
differiscono radicalmente dall'immagine
stessa (Olometaboli).
Per gli Eterometaboli lo stadio giovanile è detto
neanide , negli alati, alla neanide succede la
ninfa, stadio in cui cominciano a spuntare le ali.
Per gli Olometabolii, lo stadio giovanile è detto
larva, al quale succede quello di pupa.
• Gli ortotteri
• L’ordine Orthoptera comprende cavallette, grilli, cicale, locuste, insetti stecco
e mantidi religiose.
Figura 36.13A
23/11/11
23/11/11
• Gli odonati
• L’ordine Odonata include circa 5000 specie di libellule.
Figura 36.13B
• Gli emitteri
• L’ordine Hemiptera (circa 55 000 specie) comprende le
cimici degli animali, le cimici delle piante, le cimici
domestiche e le idrometre.
Figura 36.13C
• I coleotteri
• L’ordine Coleoptera è il più numeroso del regno animale e
comprende specie molto note come gli scarabei, i cervi
volanti, i maggiolini e le coccinelle.
Figura 36.13D
• I lepidotteri
• All’ordine Lepidoptera appartengono le falene e le farfalle
(circa 140 000 specie).
Figura 36.14E
• I ditteri
• I moscerini delle frutta, le mosche, i pappataci e le zanzare
appartengono all’ordine Diptera, costituito da circa 120.000
specie.
Bilancieri
Figura 36.13F
L’occhio composto di una mosca è formato da 4000 piccoli
occhi, detti ommatidi , ognuno dei quali è fornito di un
cristallino e di una serie di cellule che captano la luce.
• Gli imenotteri
• L’ordine Hymenoptera (circa 110 000 specie) comprende le
formiche, le api e le vespe.
Figura 36.13G
Gli echinodermi
Il phylum degli echinodermi (come stelle marine e ricci di
mare) comprende quasi 6000 specie tutte marine con
caratteristiche peculiari:
• possiedono un endoscheletro rigido munito di spine protettive;
• si spostano tramite pedicelli ambulacrali collegati dal sistema
acquifero.
Stella marina
Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2011
Riccio di mare
Cetriolo di mare
• Esclusivo degli echinodermi è il loro peculiare sistema
acquifero, con pedicelli ambulacrali muniti di ventose, che
svolge funzioni respiratorie e locomotorie.
Tale sistema ,che è una cavità
celomatica modificata, è
costituito da un canale a
forma di anello (canale
anulare) da cui partono cinque
canali radiali .
Questa struttura serve a
collegare il canale anulare
pieno di acqua con numerose
coppie di pedicelli
ambulacrali munite di
ventose.
Grazie a questo sistema gli
echinodermi aderiscono ad un
substrato, si muovono o
afferrano le loro prede.
I cordati
Le circa 45 000 specie di vertebrati insieme alle circa 2500
specie di invertebrati (raggruppate in cefalocordati e
urocordati) appartengono al phylum dei cordati.
Tutti i cordati presentano quattro caratteristiche comuni:
• una struttura cartilaginea di sostegno chiamata corda
dorsale o notocorda;
• un cordone nervoso dorsale cavo;
• una faringe con fessure branchiali;
• una coda;
Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2011
Caratteristiche dei CORDATI
VERTEBRATI: hanno scheletro interno differenziato, sistema nervoso e circolatorio, apparato
locomotorio
UROCORDATI: presenza della corda solo allo stato di larva
CEFALOCORDATI: presenza della corda per tutta la vita
AGNATI: mascella assente
GNATOSTOMI: mascella presente
PESCI: branchie, assenza di arti, eterotermi
ANFIBI: pelle e polmoni, stadio larvale, quattro arti, eterotermi
RETTILI: polmoni, uovo amniotico, quattro arti, eterotermi
UCCELLI: polmoni, uovo amniotico, quattro arti, omeotermi
MAMMIFERI: polmoni, embrione interno, quattro arti, omeotermi
CLASSIFICAZIONE dei
CORDATI
CORDATI
NO
Invertebrati
NO
SI
HANNO SCHELETRO
INTERNO DIFFERENZIATO
SI
HANNO LA CORDA
TUTTA LA VITA?
Vertebrati
Cefalocordati
Urocordati
NO
SI
HANNO LA MASCELLA?
Gnatostomi
Agnati
SI DISTINGUONO IN
Pesci Anfibi
Rettili
Uccelli Mammiferi
BRANCHIE
POLMONI
POLMONI
POLMONI
POLMONI
ASSENZA DI ARTI
4 ARTI
4 ARTI
UOVO AMNIOTICO
EMBRIONE INTERNO
ETEROTERMI
ETEROTERMI
UOVO AMNIOTICO
4 ARTI
4 ARTI
ETEROTERMI
OMEOTERMI
OMEOTERMI
I CEFALOCORDATI
Il Branchiostoma lanceolatum, detto anche
anfiosso, è un animale marino appartenente al
subphylum dei Cephalochordata . Vivono
infossati nella sabbia con la coda rivolta verso il
basso, in zone molto ossigenate, dove si
alimentano per filtrazione. Sarebbe difficile
immaginare un modello migliore dell’anfiosso
per illustrare i caratteri diagnostici dei cordati:
notocorda persistente prolungata fino alla testa,
cordone nervoso dorsale superiore alla
notocorda, fenditure branchiali nella faringe,
coda cospicua estesa posteriormente all’ano
(postanale). Attraverso la bocca, l’acqua entra
nella faringe e, mentre questa viene espulsa
attraverso le fessure branchiali, nell’atrio le
sostanze alimentari vengono trattenute e
convogliate al canale alimentare rettilineo che
sbocca all’esterno con un ano posteriore.
Dai cefalocordati ai vertebrati
I vertebrati
• Nell’adulto la notocorda viene sostituita, completamente o in
parte, dalla colonna vertebrale formata da vertebre e da dischi
intervertebrali e lo scheletro è interno.
• La pelle è rivestita di scaglie, squame, penne o peli.
• Il sistema nervoso, altamente specializzato, presenta un
cervello protetto dal cranio.
• Gli organi di senso sono sviluppati e complessi.
• La riproduzione è sessuata e l’embrione può svilupparsi
all’interno dell’uovo oppure nel corpo della madre.
Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2011
• Gli agnati hanno la bocca circolare con
dentelli e ventose priva di mascelle e
scheletro cartilagineo, vivono in mare
(missine) o anche in acqua dolce
(lamprede).
(Missina)
(Lampreda)
Figura 36.17A
• Si ritiene che le mascelle dei vertebrati si siano evolute da
modificazioni dei supporti scheletrici delle fessure
branchiali di un ipotetico predecessore che utilizzava le
branchie come filtri, per trattenere le particelle alimentari
sospese nell’acqua.
Elementi
Cranio
Fessure scheletrici
branchiali (archi branchiali)
Bocca
Figura 36.17B
I pesci
• Sono animali perfettamente adattati alla vita acquatica.
• La pelle è rivestita di scaglie.
• Possiedono pinne per nuotare e un organo di senso speciale.
• La circolazione è semplice; respirano per mezzo di branchie.
• La riproduzione è sessuata; la fecondazione può essere interna
o esterna;
• La maggior parte dei pesci è ovipara, cioè depone uova. In
alcuni casi è ovovivipara cioè le uova maturano all’interno del corpo fino
alla schiusa.
Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2011
i pesci
I pesci sono vertebrati acquatici dotati di mascelle
articolate, branchie e pinne (pelviche, pettorali e caudale).
Sadava et al. Biologia La scienza della vita © Zanichelli editore 2010
67
Respirazione nei pesci
La linea laterale nei pesci
Classe CONDROITTI
(pesci cartilaginei) (squali, razze e mante)
Sono caratterizzati dalla presenza di uno scheletro cartilagineo opportunamente
indurito grazie ad un processo di infiltrazione salina. Le uniche strutture ossee di
questi animali sono costituite dai denti e dalle squame placoidi sul tegumento. La
classe comprende animali molto diversi tra loro dal punto di vista anatomico, come gli
squali che presentano un corpo estremamente idrodinamico, le razze e le mante. I
condroitti possiedono pinne impari dorsali ed anale e pinne pari dette anche
pterigi. Tranne poche eccezioni i condroitti vivono tutti in acque marine
Classe OSTEITTI
(pesci ossei)
Classe molto estesa e diversificata
comprendente individui provvisti, allo stadio
adulto, di un endoscheletro di natura ossea. I
primitivi pesci ossei possedevano delle sacche
polmonari che coadiuvavano la respirazione
branchiale in ambienti poco ossigenati. In molte
forme moderne di osteitti, queste sacche
polmonari si sono trasformate in un organo
idrostatico dorsale, la vescica natatoria, che
funge da camera di risonanza per la percezione
dei suoni, da organo di senso per rilevare la
pressione e come dispositivo di equilibrio e di
galleggiamento a varie profondità. Il tegumento
degli osteitti è rivestito da scaglie, sottili strutture
ossee a superficie liscia e disposte in modo
embricato. Gli osteitti vivono sia nel mare che in
ambienti di acqua dolce.
• I pesci ossei sono caratterizzati da:
– uno scheletro rigido rinforzato da depositi di fosfato di calcio;
– opercoli che coprono le branchie;
– una vescica natatoria
Scheletro osseo
per regolare il
Pinna dorsale
Branchie
galleggiamento.
Opercolo
Pinna pettorale
Figura 36.18B
Cuore
Pinna anale
Vescica natatoria
Pinna pelvica
Come
nei
condroitti,
le
appendici
degli
osteitti
consistono in pinne pari e pinne
impari e sono provviste di un
sostegno scheletrico. Le pinne
impari, situate sulla linea
mediana
del
corpo,
comprendono una o più pinne
dorsali, una pinna caudale ed
una o più pinne anali. Le pinne
pari o pterigi comprendono le
pinne pettorali e pelviche e sono
connesse rispettivamente al
cinto toracico ed al cinto
pelvico. Dalle pinne pari, per
successive
trasformazioni,
deriva l’arto dei tetrapodi.
Gli Anfibi
Gli anfibi, comparsi tra i 400 e i 345 milioni di
anni fa (Devoniano), costituiscono tra i
vertebrati i primi colonizzatori delle terre
emerse, anche se i loro adattamento sono
ancora inadeguati ad assicurare una
sopravvivenza totalmente indipendente
dall’ambiente acquatico, al quale gli anfibi
rimangono quindi strettamente vincolati. In
particolare la riproduzione, lo sviluppo
embrionale e la vita larvale sono solitamente
acquatici. Rispetto ai pesci, la pelle degli anfibi è
sottile e priva del rivestimento a scaglie; questo
consente che la respirazione avvenga anche a
livello cutaneo in modo da coadiuvare il
funzionamento dei rudimentali polmoni. La
porzione dorsale dell’arco branchiale si
modifica, negli anfibi, a formare l’orecchio
medio, mentre le pinne si trasformano in arti.
Gli anfibi
I primi tetrapodi a conquistare la terraferma sono stati gli anfibi, questi
animali si disidratano rapidamente attraverso la pelle e dipendono
strettamente dall’ambiente acquatico. Comprendono circa 3000 specie.
Si dividono in tre ordini principali: apodi (cecilie), sono privi di arti; anuri
(rane e rospi), sono privi di coda con arti posteriori allungati adatti per il
nuoto e per il salto; e urodeli (salamandre e tritoni), possiedono la coda.
Sadava et al. Biologia La scienza della vita © Zanichelli editore 2010
75
I rettili
I rettili sono vertebrati del tutto indipendenti dall’acqua, gli
adattamenti che permettono la vita sulla terraferma sono:
• l’uovo amniotico che consente lo sviluppo fuori dall’acqua
grazie al guscio, alle membrane extraembrionali e al vitello;
• respirano per mezzo di polmoni più efficienti di quelli degli
anfibi;
• la cute impermeabile e rivestita di scaglie modificate;
• i reni che eliminano urina molto concentrata.
76
I rettili
I vantaggi dell’uovo amniotico.
– L’uovo amniotico è rivestito da un guscio impermeabile all’acqua e permette
all’embrione di svilupparsi in un ambiente acquoso protetto
– Il guscio, impregnato di carbonato di calcio, limita l’evaporazione dei liquidi
contenuti al suo interno permettendo allo stesso tempo gli scambi gassosi.
– All’interno dell’uovo vengono immagazzinate notevoli quantità di riserve
nutritive sotto forma di vitello; queste riserve permettono all’embrione di
raggiungere uno stadio di sviluppo avanzato prima della schiusa.
– Internamente al guscio si trovano le membrane extraembrionali, che
proteggono l’embrione e favoriscono gli scambi gassosi e l’escrezione dei rifiuti
azotati.
Un uovo adatto a svilupparsi all’asciutto
L’evoluzione dell’uovo amniotico ha
rappresentato la tappa principale della
colonizzazione dell’ambiente terrestre.
L’allantoide raccoglie i prodotti di rifiuto
metabolici dell’embrione; il sacco vitellino
racchiude il vitello, che nutre l’embrione
in via di sviluppo. L’amnios produce il
liquido che protegge l’embrione, mentre il
corion provvede agli scambi gassosi.
I rettili
ANIMALI ESOTERMI
• I rettili (come pesci e anfibi) sono animali esotermi, la cui temperatura
corporea dipende da fonti di calore esterne; al contrario, mammiferi e
uccelli sono endotermi, cioè possono mantenere costante la propria
temperatura producendo calore grazie alle reazioni metaboliche o
disperdendo calore per mezzo di meccanismi attivi come la sudorazione.
I rettili
•
•
•
•
•
•
SCHELETRO
Scheletro completamente ossificato
la colonna vertebrale può avere da trenta
(tartarughe) a cinquecento vertebre
(serpenti
possesso, tipicamente, di quattro arti
(tetrapodi), con cinque dita;
nei serpenti e in alcuni sauri gli arti sono
scomparsi o variamente regrediti;
Le specie dotate di zampe ne presentano
generalmente quattro, sono collocate
lateralmente e mantengono il tronco
leggermente sollevato e si spostano
alternativamente in avanti mentre viene
impresso un movimento sinuoso alla
colonna vertebrale
La pelle, poverissima di ghiandole, in
genere presenta un rivestimento corneo,
nel quale si distinguono squame e placche
di forme e dimensioni assai varie
I rettili
Attualmente comprendono circa 6000 specie suddivise in:
• cheloni, come le tartarughe e le testuggini;
• loricati, come i coccodrilli e gli alligatori;
• squamati, che si dividono in sauri (lucertole, iguane,
camaleonti) e ofidi (serpenti).
Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2011
Gli uccelli
Sono animali endotermi con numerosi adattamenti al volo:
• polmoni ben sviluppati;
• speciali sacchi aerei, che aumentano la capacità polmonare;
• arti anteriori modificati in ali;
• il corpo rivestito da penne;
• ossa cave, che riducono il peso.
Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2011
Gli uccelli
ORIGINE
•
Sebbene gli uccelli possiedano molti
caratteri esclusivi, i biologi sono da
tempo concordi nelle stretta
parentela con i rettili. Si ritiene infatti
che gli antenati degli uccelli comparsi
circa 175 milioni di anni fa (periodo
Giurassico) siano stati un gruppo di
dinosauri predatori (Archaeopteryx)
con i quali essi condividono molti
caratteri
•
•
•
zampe e dita ricoperte da squame cornee
unghie
articolazione del cranio dotata di un solo
condilo occipitale in modo da renderla
molto più mobile rispetto a quella dei
mammiferi
depongono uova
i piccoli sono dotati come i rettili di un
“dente” per rompere le uova
•
•
Gli uccelli
•
•
•
•
LE ALI
Arti anteriori degli uccelli trasformati in
organi di volo
costituisce un'ampia superficie di volo
grazie alla sovrapposizione delle penne
che, pur essendo staccate le une dalle
altre, sono sistemate in modo tale da
formare un unico piano
La penna è formata da un asse sul quale è
impiantato il vessillo, cioè la parte larga
della penna stessa. Il vessillo è costituito
da tanti filamenti, chiamati barbe, dalle
quali si dipartono tanti altri peletti, le
barbule, unite fra loro per mezzo di piccoli
uncini. In questo modo ogni penna ha una
struttura molto compatta.
Le penne delle ali si chiamano remiganti;
le penne della coda, che fungono da
timone e controllano i cambiamenti di
direzione, si chiamano timoniere.
•
•
Sotto le penne si trovano le piume, che
sembrano batuffoli di cotone perché
hanno le barbe separate fra loro. Esse
contribuiscono a mantenere costante la
temperatura corporea dell'uccello,
imprigionando l'aria che, al contatto con il
corpo, si riscalda e fa da isolante.
Penne e piume altro non sono che una
modificazione estrema delle squame dei
rettili (le squame sono invece ben visibili
sulle zampe degli uccelli)
I mammiferi
• Hanno il corpo rivestito da peli.
• le ghiandole sudoripare per la regolazione
della temperatura corporea;
• Come gli uccelli sono endotermi, hanno
una circolazione efficiente e il cuore diviso
in quattro cavità.
• Secernono latte per i piccoli da ghiandole
specializzate, le ghiandole mammarie.
• Si ritiene che, come gli uccelli, discendano
dai rettili.
• Le uova vengono fecondate all’interno del
corpo materno e gli embrioni si sviluppano
per un certo periodo nell’utero.
Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2011
I mammiferi placentati
• Possiedono la placenta che collega
l’utero materno all’embrione.
• I neonati hanno bisogno di cure
parentali per un periodo di tempo
diverso a seconda della specie.
• Lo sviluppo del cervello e del
sistema nervoso è superiore agli altri
vertebrati.
Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2011
La classificazione dei mammiferi
I monotremi depongono le
uova, non hanno i capezzoli e
il latte viene leccato
direttamente dalla pelliccia.
Nei marsupiali i piccoli
nascono immaturi e terminano
lo sviluppo in una tasca
ventrale esterna della madre
(marsupio).
Nei placentati i piccoli
nascono più sviluppati grazie
alla placenta che connette
l’embrione ai tessuti materni.
Sadava et al. Biologia La scienza della vita © Zanichelli editore 2010
86
I monotremi sono i mammiferi più antichi
•I monotremi, come l’echidna e l’ornitorinco,
hanno i caratteri più primitivi
•non hanno denti ma becco;
•la termoregolazione è imperfetta;
•l’intestino, il sistema escretore e quello
genitale comunicano all’esterno con la cloaca;
•la riproduzione avviene con la deposizione
delle uova.
I monotremi sono i mammiferi più antichi
•le uova possono essere incubate in un nido, come nel
caso dell‘ornitorinco, oppure in una speciale borsa
cutanea, come nel caso dell‘echidna
•Alla schiusa dell’uovo i monotremi allattano i piccoli,
ma le ghiandole mammarie non sono organizzate in
vere mammelle.
•La temperatura del corpo è minore di quella degli altri
mammiferi (circa 32 °C), e solitamente viene diminuita
per risparmiare energia.
I marsupiali possiedono una tasca nella
quale il neonato termina il proprio sviluppo
•I marsupiali devono il loro nome alla presenza nella femmina di una tasca
addominale cutanea, il marsupio, al fondo della quale si trovano le
mammelle.
I marsupiali possiedono una tasca nella
quale il neonato termina il proprio sviluppo
Le grandi differenze tra i marsupiali e gli altri mammiferi
riguardano lo sviluppo dell’embrione e del feto.
• le uova dei marsupiali non hanno sostanze di riserva;
• l’embrione si insedia nell’utero dove trae nutrimento dal
sangue materno attraverso una struttura chiamata
placenta;
• la placenta dei marsupiali è poco efficiente e non
consente il completo sviluppo dell’animale che alla nascita
pesa circa 1 g e misura 2 cm.
Nei placentati lo sviluppo embrionale avviene
nell’utero materno
•I placentati costituiscono il gruppo
principale dei mammiferi.
•Sono diffusi in tutti i climi e in tutti gli
habitat.
Il nome placentati deriva dal fatto la placenta è molto più
efficiente di quella dei marsupiali e consente al piccolo di
svilupparsi completamente all’interno del corpo della madre.
Partoriscono i cuccioli vivi perciò sono detti vivipari.