Biologia animale e zoologia

BIOLOGIA ANIMALE

La biologia è lo studio delle cara1eris2che e dei funzionamen2 degli esseri viven2, mentre

la zoologia è lo studio scien2fico della vita animale in tu; i suoi aspe;.

Di un essere vivente è possibile studiare l’anatomia, la fisiologia, i metodi di classificazione

ed evoluzione, il comportamento e gli ada1amen2.

Fino alla fine dell’800 la zoologia è stata considerata una scienza descri;va, un conce1o

sperimentale che si concentrava sullo studio del funzionamento dell’essere vivente, è stato

solo in seguito alla pubblicazione delle Teorie Evolu2ve di Darwin che la zoologia è divenuta

una vera e propria scienza, espandendo le conoscenze con la formulazione di ipotesi e le

specializzazioni.

Questa è una scienza che può essere affrontata da due pun2 di vista:

- Scienza di base: studia le cara1eris2che e le funzioni vitali degli animali, il suo scopo è

quello di arrivare a una conoscenza sempre più approfondita della vita;

- Scienza applicata: u2lizza le conoscenze acquisite per risolvere problemi specifici,

lega2 alla presenza e alla convivenza con gli animali.

Il metodo scien2fico è il procedimento che ha origine dall’osservazione e dalla raccolta dei

da2 qualita2vi e quan2ta2vi, prevede poi anche la formulazione di ipotesi e previsioni e ne

verifica la corre1ezza, affermando delle conclusioni.

Questo metodo è composto da due fasi di ragionamento:

- Indu0vo, parte da molte osservazioni coeren2 fra loro e giunge alla formulazione di

una legge generale;

Ipote3co dedu0vo, prevede la formazione delle ipotesi da verificare o falsificare per

- via sperimentale, in modo tale da arrivare alla formulazione di una teoria.

GLI ESSERI VIVENTI

Gli esseri viven2 hanno un’organizzazione gerarchica che ha origine dagli atomi di ossigeno,

che formano le molecole, fino ad arrivare alla biosfera, ossia l’ambiente in cui gli esseri

viven2 vivono.

Quando si parla di essere vivente si parla di un’unità gene2ca organizzata, cara1erizzata da

un metabolismo e capace di riprodursi ed evolvere.

Le proprietà emergen2 sono cara1eris2che che compaiono a un determinato livello di

organizzazione biologica e derivano dall'interazione tra le componen2 del sistema; esse

non possono essere dedo1e dall'analisi delle singole componen2 considerate

isolatamente. Per esempio, si può considerare una singola formica, si possono studiare le

sue cara1eris2che ma, osservando il singolo animale, non sono in grado di determinare i

comportamen2 di un’intera colonia, dal momento che in questa è presente

un’organizzazione dei compi2 e dei ruoli. Di conseguenza bisogna tenerne conto perché è

una proprietà fondamentale di ogni popolazione. 1

Tu; gli esseri viven2 condividono delle cara1eris2che di base:

- Ordine: hanno alla base una stru1ura ordinata;

- Omeostasi: fanno parte di questa tu; i meccanismi regolatori in grado di mantenere

la variazione dei parametri ambientali interni entro determina2 limi2 tollerabili,

questa va garan2ta sempre per il benestare dell’organismo;

- Riproduzione: può avvenire tramite generazioni filiali e per via asessuata o sessuata;

- Crescita: i meccanismi con cui gli organismi si accrescono per raggiungere i tra;

morfo-funzionali specifici, ques2 sono regola2 da un set di informazioni ereditabili

codificate nel DNA;

- Energia: gli organismi sono in grado di assimilarla, incamerarla, trasformarla e cederla

all’ambiente in quanto rappresentano un sistema termodinamico aperto;

- Ereditarietà gene3ca: ogni organismo è in possesso delle informazioni e delle

istruzioni che controllano e definiscono la sua stru1ura e funzione.

REGNI DEGLI EUCARIOTI

Gli eucario2 comprendono tu; gli organismi cara1erizza2 dalla presenza di cellule con

nucleo delimitato da membrana e da organuli cellulari specializza2 (

es. mitocondri, re0colo

). Quest’organizzazione cellulare più complessa li dis2ngue

endoplasma0co, apparato di Golgi

dai procario2.

Gli organismi eucario2ci presentano una grande

diversità morfologica e funzionale, includono sia

forme unicellulari che pluricellulari altamente

organizzate. La loro evoluzione ha portato allo

sviluppo di diverse linee evolu2ve principali,

suddivise in qua1ro grandi regni:

- Pro3s3, sono organismi unicellulari o

pluricellulari;

- Funghi, sono muffe, lievi2 e funghi;

- Piante, sono pluricellulari fotosinte2ci;

- Animali, sono pluricellulari eterotrofi.

Esiste un’ipotesi riguardo l’antenato degli animali:

si tra1a dell’ipotesi del flagellato coloniale.

Secondo quest’ipotesi tu; gli animali discenderebbero da un antenato formato da cellule

flagellate organizzate in una colonia sferica cava. Si parla, quindi, di un antenato pro2sta. 2

Regno Animale

Gli animali sono definibili come eterotrofi complessi, possono essere sia acqua2ci che

terres2 e trovano la loro origine nel periodo precambriano ( ).

600.000.000 anni fa

Ne sono state descri1e circa 2.000.000 di specie.

Gli animali hanno cara1eris2che che li differenziano dagli altri eucario2 pluricellulari:

- Sono eterotrofi, in quanto ricavano energia e sostanze nutri2ve da altri organismi;

- Hanno un differenziamento cellulare con cellule specializzate nello svolgimento di

funzioni specifiche;

- Si sviluppano partendo dalla blastula, ovvero uno stadio embrionale cara1eris2co;

- Sono dota3 di movimento in almeno una delle fasi del loro ciclo vitale;

- Respirano ossigeno, quindi impiegano una respirazione aerobica;

- Si riproducono principalmente per via sessuata.

Durante lo sviluppo embrionale degli animali si formano i cosidde; foglie; embrionali,

ovvero degli stra2 cellulari che originano nelle prime fasi dello sviluppo embrionale.

È da ques2 che derivano tu; i tessu2 e gli organi dell’organismo adulto. In base a quan2

foglie; si sviluppano, si possono dividere due 2pologie di animali:

- Diblas3ci, sono tu; quegli animali che presentano solo due foglie; embrionali:

- Ectoderma; - Endoderma;

- Triblas3ci, tu; quegli animali che presentano tre foglie; embrionali:

- Ectoderma;

- Mesoderma, questo perme1e lo sviluppo di stru1ure più complesse, come

muscoli, scheletro e appara2 interni;

Endoderma.

- 3

Per capire l’organizzazione del corpo di un animale in base a un asse o a un piano, si

possono usare le cosidde1e simmetrie:

- Si parla di simmetria radiale se il corpo è organizzato intorno a un asse centrale ed

esistono più piani di simmetria che lo dividono in par2 equivalen2. Si parla di

simmetria radiale perché le

stru1ure corporee sono disposte

“a raggiera”. È 2pica degli animali

sessili o poco mobili;

- Si parla di simmetria bilaterale

quando il corpo è diviso in due

metà speculari: lato destro e lato

sinistro. Esiste un unico piano di

simmetria e perme1e una chiara

direzionalità del movimento.

È 2pica degli animali più complessi e mobili.

La metameria è una suddivisione del corpo lungo l’asse longitudinale in unità stru1urali

ripetute, le quali prendono il nome di metameri. Può essere:

- Omonoma, se i metameri sono tu; simili fra loro, la specializzazione regionale è

scarsa o assente, questa è 2pica degli organismi con organizzazione segmentata

uniforme come gli anellidi ( );

es. lombrico

- Eteronoma, nel caso in cui i metameri fossero diversifica2 e specializza2, ques2

vengono raggruppa2 i gruppi de; tagmi e si ha la specializzazione funzionale delle

regioni corporee, questa è 2pica degli artropodi ( ).

inse=, crostacei

Una stru1ura cara1eris2ca degli animali è la cavità corporea. Gli animali che non la

possiedono sono de; aceloma2 (es. platelmin2), quando invece ne possiedono una ma

non è completamente rives2ta dal mesoderma, allora si parla di pseudoceloma2.

La stragrande maggioranza degli animali, invece, fa parte dei celoma2, in cui è presente un

vero celoma, ovvero la cavità posta tra il canale alimentare e la parete corporea, la quale ha

origine da un’escavazione del mesoderma.

La presenza di questa cavità corporea perme1e lo sviluppo di

organi e sistemi di organi complessi e ha la funzione di

deposito e trasporto delle sostanze nel corpo.

Durante lo sviluppo embrionale, nei celoma2 si ha la

formazione di un’apertura chiamata blastoporo, in base a

dove si ha la formazione della bocca o dell’ano si ha la

suddivisione dei celoma2 in:

- Protostomi, nei quali la bocca si forma in corrispondenza

o in vicinanza del blastoporo;

- Deuterostomi, nei quali a livello del blastoporo compare

l’ano e la bocca avrà origine da una nuova apertura. 4

Gli animali possono essere anche suddivisi in base alla presenza o meno di un

endoscheletro, così si dis2nguono in:

- Invertebra3, privi di endoscheletro, car2lagine o tessuto osseo (

es. spugne, coralli,

;

molluschi, vermi)

- Vertebra3, possessori di un endoscheletro o tessuto car2lagineo e osseo ( es. re=li,

).

mammiferi, pesci GLI APPARATI

APPARATO DIGERENTE

La diges2one è determinata da diverse fasi:

- -

Inges3one; Assorbimento;

- -

Diges3one meccanica; Eliminazione.

- Diges3one chimica;

I diversi meccanismi di inges2one esisten2 sono:

- Sospensivora, gli animali sono in grado di filtrare l’acqua in modo tale da tra1enere

solo par2celle alimentari ( );

es. molluschi bivalvi, anellidi, pesci, crostacei e balene

- Detri3vora, gli animali si cibano del substrato in cui vivono, dal quale estraggono le

sostanze organiche ( );

es. anellidi e molluschi scafopodi

- Liquida, gli animali consumano alimen2 liquidi come sangue, linfa o ne1are (

es.

);

flebotomi

- Solida, gli animali sono mas2catori ( ).

es. carnivori ed erbivori

La 2pologia di mas2cazione varia in base alla specie animale presa in considerazione.

La diges2one meccanica ha inizio in bocca e prosegue nello stomaco e nelle altre par2 del

tubo digerente, consiste nella frantumazione e nello sminuzzamento del cibo ingerito,

impastandolo con la saliva ( ); mentre, la diges2one chimica,

formazione del bolo alimentare

richiede l’intervento di enzimi secre2 dal tubo digerente o da ghiandole accessorie ( salivari

) per o1enere molecole abbastanza piccole da poter essere assorbite dal tubo

e tubolari

digerente.

Gli erbivori sono in possesso di un tubo digerente lungo e suddiviso in compar2men2

specializza2, i quali ospitano dei microrganismi capaci di digerire la cellulosa, mentre i

carnivori hanno tubi digeren2 molto più cor2. Il loro cibo è, infa;, molto più facile da

digerire e, nel caso in cui sia presente un cieco, questo presenta dimensioni rido1e.

Alcuni erbivori sono de; ruminan2 in quanto presentano uno stomaco suddiviso in qua1ro

grandi compar2men2, specializza2 nella fermentazione e diges2one della cellulosa, ques2

prendono il nome di:

- -

Rumine; Omaso;

- -

Re3colo; Abomaso.

Alcuni erbivori possono anche pra2care la cosidde1a osteofagia, ovvero il nutrirsi anche di

ossa col fine di integrare una dieta povera di fosfato di calcio. 5

APPARATO CIRCOLATORIO

Tu; gli animali hanno bisogno di scambiare materiali ed energia col proprio ambiente,

questo avviene a livello cellulare.

I nutrien2 e l’ossigeno sono in grado di passare a1raverso la membrana cellulare verso il

citoplasma, mentre i cataboli2 e l’anidride carbonica si muovono in senso opposto.

La diffusione da sola non è sufficiente per trasportare le sostanze su lunghe distanze ed è

per questo che esistono sistemi interni che promuovono la circolazione di liquidi e

garan2scono una con2nuità tra l’ambiente che circonda le cellule con gli organi adibi2 allo

scambio di sostanza chimiche con l’ambiente esterno.

Negli animali provvis2 di tessu2 e organi, la cavità gastrovascolare non è abbastanza per

garan2re i processi di diffusione; infa;, in ques2 animali è il sistema circolatorio che si

occupa di ridurre al minimo le distanze che le sostanze devono percorrere al fine di

raggiungere o lasciare una cellula tramite la diffusione.

Il sistema circolatorio, trasportando liquidi in tu1o l’organismo, collega funzionalmente

l’ambiente acquoso che circonda le cellule con gli organi deputa2 agli scambi gassosi,

all’assorbimento dei nutrien2 e all’eliminazione dei rifiu2.

Si può parlare di due 2pologie di sistemi circolatori:

- Sistema circolatorio chiuso, è cara1eris2co degli anellidi, dei cefalopodi e dei

vertebra2. Il sangue è chiuso all’interno dei vasi sanguigni e si differenzia dal fluido

inters2ziale; possono essere presen2 uno o più cuori che si occupano di pompare il

sangue in grandi vasi ramifica2 ripetutamente fino a dare vita a vasi via via sempre più

piccoli, che raggiungono tu; gli organi del corpo; in questo sistema lo scambio fra

sangue e liquido inters2ziale avviene per diffusione;

- Sistema circolatorio aperto, cara1eris2co degli inse;, degli artropodi e dei molluschi;

il fluido circolatorio bagna dire1amente gli organi e non si dis2ngue dal liquido

inters2ziale; prende il nome di emolinfa. Anche qui possono essere presen2 uno o più

cuori che imme1ono quest’emolinfa in un sistema di seni collega2 fra loro, ovvero

spazi che circondano gli organi. Tra l’emolinfa e le cellule corporee avviene uno

scambio chimico.

Il sistema circolatorio chiuso è comune a tu; i vertebra2 ed è chiamato più corre1amente

sistema cardiovascolare in quanto è formato da un cuore e da un sistema di vasi sanguigni.

Le arterie sono quei vasi che convogliano il sangue dal cuore ai capillari, mentre le vene dai

capillari verso il cuore. Il cuore è diviso in due par2 ( ) dal se9o cardiaco. La

destra e sinistra

parte destra pompa sangue deossigenato ai polmoni, mentre la sinistra pompa sangue

ossigenato ai tessu2. Le due camere superiori del cuore sono de1e atri ( ), le due

atrio dx/sx

camere inferiori prendono il nome di ventricoli ( ). Delle valvole si assicurano

ventricolo dx/sx

che il sangue scorra nella giusta direzione. 6

Animali vertebra2 come mammiferi e uccelli hanno un cuore formato da qua1ro camere e

una circolazione doppia, questo perché vi sono due circui2:

- Circuito polmonare, dove il sangue viene pompato solo verso i polmoni;

- Circuito sistemico, dove il sangue viene pompato in tu1o il resto del corpo.

Se fra i due circui2 vi è una ne1a divisione si parla allora di circolazione completa.

I pesci hanno una circolazione semplice, ossia cara1erizzata da un unico circuito, il cuore

infa; presenta un solo atrio e un solo ventricolo, a1raversa2 solo da sangue venoso e in

una sola contrazione questo cuore deve pompare il sangue in tu1o il corpo.

Gli anfibi hanno un cuore formato da un unico ventricolo e due atri separa2, uno riceve il

sangue ossigenato dai polmoni, l’altro il sangue deossigenato dal circuito sistemico. Il

sistema circolatorio è doppio e la circolazione è incompleta; quindi, vi è un mescolamento

tra il sangue ossigenato e deossigenato nel cuore.

Nei re;li, il cuore ha due ventricoli solo parzialmente separa2 da un se1o e due atri

separa2. Vista la separazione incompleta del ventricolo si arriva alla formazione di sangue

misto che scorre a1raverso l’arteria centrale di tu1o il corpo. La circolazione è doppia e

incompleta. I coccodrilli rappresentano un’eccezione in quanto i due ventricoli sono

completamente separa2. 7

APPARATO RESPIRATORIO

Lo scambio gassoso include l’assunzione di ossigeno molecolare dall’ambiente e

l’eliminazione di anidride carbonica dall’organismo; tu1o questo è indispensabile per la

produzione di ATP nella respirazione cellulare e coinvolge sia il sistema respiratorio che

quello circolatorio. Negli animali terrestri la fonte principale di ossigeno è l’aria, mentre

negli animali acqua2ci è l’acqua.

Il movimento dei gas a1raverso le membrane della superficie respiratoria avviene tramite

la diffusione. I pigmen2 respiratori sono forma2 da emoglobina o emocianina.

Alcune specie ( ) a1uano lo

es. poriferi, cnidari, ctenofori, platelmin., alcuni anellidi e anfibi

scambio gassoso a1raverso tu1a la superficie corporea, in questo caso si parla di

respirazione cutanea. Questa può essere la modalità di scambio gassoso esclusiva oppure

può essere affiancata a quella che avviene tramite branchie o polmoni e quindi essere

ausiliare. Per esempio:

- Le rane adulte respirano grazie tramite i polmoni e la cute e durante i periodi di

ibernazione solo da quest’ul2ma;

- Alcune salamandre respirano esclusivamente a1raverso la cute e le mucose buccali e

della gola;

- Alcuni pesci, come le anguille, respirano sia tramite la cute che

tramite le branchie.

Le branchie non sono altro che estroflessioni della superficie corporea

( ) a conta1o con l’acqua, queste possono essere esterne

ectoderma

( ) o interne ( ). Il funzionamento del meccanismo di

invertebra0 e anfibi pesci

ven2lazione delle branchie di un pesce avviene grazie all’azione di due

muscoli scheletrici che agiscono da pompa, uno nella cavità buccale e

l’altro nella cavità opercolare. L’acqua viene fa1a entrare nella bocca,

passa da sopra le branchie ed esce poi a1raverso le coperture delle

branchie, che prendono il nome di fessure opercolari.

I polmoni, invece, sono cavità interne in conta1o con l’aria e molto vascolarizzate.

Negli anfibi i polmoni sono stru1ure molto semplici; innanzitu1o sono evaginazioni ventrali

del canale alimentare e non rappresentano il principale mezzo di respirazione per ques2

animali. Al contrario, i re;li, gli uccelli e i mammiferi posseggono polmoni più complessi e

con una superficie di scambio maggiore grazie alla presenza di lobuli e pieghe.

Gli uccelli, per poter volare hanno un enorme dispendio di energie, infa; il

volo richiede molte energie e per questo i sacchi aerei alleggeriscono l&rs