Modelli Animali completo di tutti i phyla

Tegumento

Il tegumento è una struttura che offre protezione da agenti esterni, in alcuni casi ha funzione respiratoria o secernente, ed è caratterizzato da pigmenti che le conferiscono varie colorazioni. Può avere delle appendici come piume, peli, corna, unghie ecc.

Poriferi

I poriferi possiedono pori che permettono l’ingresso dell’acqua. Hanno un rivestimento di cellule chiamate pinacociti che formano il pinacoderma, strato che è interrotto dai porociti, cellule specializzate all’interno delle quali passa l’acqua. Infine, ci sono i coanociti che sono cellule che formano il rivestimento interno i cui flagelli richiamano acqua generando una pressione negativa. Esempio: spugna.

Cnidari

I cnidari possiedono due foglietti embrionali: l’ectoderma, che origina l’epidermide, e l’endoderma, che origina il gastroderma; questi due sono separati dalla mesoglea, una sostanza lucida che si trova comunemente fra gli strati di cellule. Esempio: idra.

Platelminti

I platelminti hanno tre foglietti embrionali. L’epidermide è spessa una cellula, quindi si dice monostratificata. Ci sono cellule ghiandolari che producono muco e ci sono i rabditi, bastoncelli che, una volta in acqua, si gonfiano e formano un muco protettivo attorno al corpo del platelminta. Sono dotati inoltre di cellule con ciglia che favoriscono la deambulazione. Esempio: planaria e tenia. La planaria è una forma libera, mentre la tenia è una forma parassita che ha il tegumento sincizio, questo significa che le cellule non sono separate e il tegumento è sottile e ricco di estroflessioni in grado di assorbire i liquidi intestinali dell'ospite che serviranno a nutrire il parassita.

Nematodi e anellidi

Hanno un'epidermide monostratificata che secerne una cuticola pluristratificata fatta da collagene e proteine (la cui composizione cambia da un phylum a un altro). I nematodi fanno muta, gli anellidi (lombrichi) no, hanno una cuticola più semplice che si può distendere e cresce con l’animale.

Molluschi

Come la chiocciola terrestre, spesso hanno conchiglia; sopra l’epidermide c’è una cuticola molto sottile.

Echinodermi

Il tegumento è formato da epidermide più derma con gli ossicoli, cioè strutture di carbonato di calcio per protezione.

Artropodi

La cuticola è complessa e svolge tutte le funzioni del tegumento più quelle di sostegno. I muscoli sono attaccati alla cuticola esterna (tegumento) attraverso i legamenti. Lo strato esterno della cuticola è ricoperto da cere che permettono protezione dalla perdita d’acqua (disidratazione). La cuticola viene secreta da uno strato di epidermide monostratificato che poggia su una membrana basale. Lo strato più esterno della cuticola si chiama epicuticola, che protegge dalla disidratazione per via di cere. Versatilità: il modulo di Young esprime la relazione fra l’elasticità e la durezza.

Vertebrati

Lo strato epiteliale è pluristratificato nel quale le cellule nascono a partire dalla membrana basale e man mano salgono fino allo strato più esterno dove cheratinizzano. Sotto l’epidermide si trova il derma, cioè il tessuto connettivo che deve nutrire quello epiteliale. Le colorazioni del tegumento possono fungere da riconoscimento o criptiche con funzioni mimetiche.

Scheletro

Lo scheletro è la struttura che offre sostegno e permette il movimento oltre che dare protezione agli organi interni; si divide in idrostatico e rigido.

Scheletro idrostatico

È una sacca di liquido sulla quale i muscoli esercitano pressione e permettono movimenti.

• Cnidari: esempio anemone di mare, vivono attaccati al substrato, hanno una cavità gastrovascolare con dei tentacoli sulla cima; questa cavità può accorciarsi o allungarsi con particolari cellule contrattili (non ancora muscolatura) che agiscono su una struttura rigida che si genera quando il sistema digerente (cavità) si chiude (si chiude la bocca/ano).
• Nematodi: vermi cilindrici, non sono più piatti ma circolari, sono pseudocelomati quindi non c’è mesoderma, le strutture dentro la cavità sono a contatto con il liquido pseudocelomatico che fornisce sostegno e rappresenta lo scheletro idrostatico.
• Anellidi: scheletro ben organizzato (esempio: lombrico) liquido racchiuso nel celoma che crea struttura rigida su cui lavora la muscolatura; l’avanzamento è garantito da muscoli circolari che permettono l’allungamento e longitudinale che permettono l’accorciamento.

Scheletri rigidi

Divisi in endoscheletro (vertebrati e echinodermi: dermascheletro) e esoscheletro (artropodi e conchiglia molluschi).

• Vertebrati: endoscheletro (scheletro interno) per puntare sulle grandi dimensioni, deriva dalla notocorda (phylum cordati) dalla quale si origina la colonna vertebrale. Pesci: cartilaginei (squali, razze) e ossei (tutti gli altri). L'antenato dei vertebrati, l’anfiosso, è un animale piccolo che vive nella sabbia e sporge con i tentacoli che richiamano l’acqua verso la bocca che entra nel digerente. La notocorda è un asse dal capo alla coda, tra l’intestino e il cordone nervoso dorsale (mentre negli insetti la notocorda è ventrale).

Altri tipi di tessuto

• Poriferi: hanno spicole di carbonato di calcio o silice in quelle più evolute che sostengono la spugna, hanno forme diverse.
• Cnidari: esempio madrepore (costruttori barriera corallina) producono carbonato di calcio e ospitano i vari polipi.

Alimentazione

L’alimentazione è tutto ciò che serve ad un individuo per vivere. Gli esseri viventi possono essere autotrofi se sono in grado di produrre da soli ciò di cui hanno bisogno oppure eterotrofi se invece non riescono a farlo. L’alimentazione può essere:

• Liquida: ectoparassiti come zanzare hanno stiletti che perforano e succhiano, le sanguisughe hanno lamine che perforano il tegumento; hanno entrambi anticoagulanti e anestetizzanti. In generale, i parassiti esterni hanno bisogno di perforare il tegumento. Altri animali si nutrono di nettare, come le farfalle che hanno un apparato succhiante chiamato spiritromba, molto flessibile per avvolgersi su se stessa. Anche i colibrì mangiano nettare con il becco lungo.
• Endoparassiti: si nutrono di liquidi nel digerente, come la tenia priva di bocca e digerente perché assorbe attraverso il tegumento.
• Filtratori: questo tipo di alimentazione è possibile solo in acqua. Gli organismi catturano l’alimento disperso nel mezzo acquatico, producendo correnti direzionate verso la bocca con delle ciglia, che trasportano l’acqua verso le strutture mucose che trattengono cibo che poi verrà portato nel digerente.
• Poriferi: ancorati al substrato, l’acqua entra attraverso i porociti e fuoriesce dagli osculi. C’è una pressione negativa che richiama acqua (coanociti che formano coanoderma), passa per il collaretto che contiene muco che intrappola particelle.
• Anellidi: vivono in mare in tubi protettivi con dei tentacoli. Hanno delle ciglia che fanno correnti che convogliano il cibo verso i tentacoli che hanno doccia con muco che intrappola particelle.
• Molluschi: possiedono dei sifoni (tubicini) a contatto con l’acqua, sifone inalante ed esalante che garantiscono flusso acqua. Anche se l’animale è infossato nella sabbia, l’acqua riesce a circolare; le particelle vengono trattenute dalle branchie che hanno muco sulla superficie.
• Crostacei: balani hanno piastre di carbonato di calcio che si chiudono. Quando c’è l’acqua sono aperte e l’animale esce con tentacoli ciliati che intrappolano alimento, il cibo viene poi trasferito alla bocca.
• Vertebrati: pesce o balenottera azzurra.
• Substrati detritivori: il lombrico per esempio mangia mentre scava e defeca, è importante perché ara il terreno e lo arricchisce. Altri animali (vermi) con i tentacoli prendono il substrato e lo avvicinano alla bocca.
• Erbivori: si nutrono del materiale vegetale su cui vivono, le chiocciole terrestri staccano il materiale dal substrato e hanno un apparato boccale idoneo, sia in ambiente terrestre che acquatico. Hanno poi la radula, una lingua con dentelli per staccare e triturare; i dentelli si rinnovano quando si consumano.

Circolatorio

I poriferi non hanno sangue ma circola di continuo l'acqua (liquido circolante) attraverso i porociti richiamata dai coanociti interni, con questo metodo la spugna mangia e respira.

Cnidari

Senza sistema circolatorio, hanno una cavità gastrovascolare a fondo cieco che si riempie e si svuota di liquido (acqua che entra e porta cibo e acqua che esce con sostanze di rifiuto). Fornisce nutrimento alle cellule dislocate nel corpo, oltre che trasportare ossigeno alle cellule che riversano CO₂. L’acqua riesce a muoversi a causa dei movimenti dell’animale.

Platelminti

Senza sistema circolatorio, hanno una cavità ramificata che serve a portare nutrimento al corpo. Sistema adatto per animali piccoli.

Nematodi

Hanno un apparato digerente completo, non hanno un circolatorio, sono pseudocelomati quindi usano il liquido pseudocelomatico come trasportatore di sostanze nutritive.

Anellidi

Circolatorio chiuso con vasi longitudinali e più cuori; il liquido scorre nei vasi. Circolatorio chiuso: il sangue circola nei vasi, c’è un cuore muscolarizzato che funge da pompa; gli scambi a livello dei tessuti avvengono presso i capillari, il sangue cede O₂ e carica CO₂. (Più efficiente, circolazione più rapida con pressione più alta).

Artropodi e molluschi

Hanno un sistema aperto (perché sono animali piccoli). I cefalopodi lo hanno chiuso.

Come cambia il sistema circolatorio nel corso del tempo e nel corso del passaggio sulla terraferma

Nei pesci, in ambiente acquatico, la respirazione avviene attraverso le branchie che ossigenano il sangue, questo va verso i tessuti, si carica di CO₂ per poi tornare alle branchie e così via; il sangue passa solo una volta per il cuore con solo 2 cavità: atrio e ventricolo (circolazione semplice con flusso lento).

Con la conquista delle terre emerse, si sviluppano i polmoni e servirà una maggiore velocità; il sangue passa 2 volte per il cuore che si divide in parti che via via si separeranno sempre di più. Nei rettili il sangue passa 2 volte per il cuore (3 cavità), il ventricolo non è completamente separato e il sangue si mescola. Con i gruppi che compariranno, il ventricolo si divide del tutto e la circolazione sarà doppia con una sistemica e una polmonare. Omeotermia: produzione di calore metabolico (uccelli e mammiferi).

Bruciare cibo (scambi gassosi)

Poriferi, cnidari e platelminti non hanno organi respiratori e quindi gli scambi di gas avvengono attraverso il tegumento; l’ossigeno passa per diffusione dall’esterno all’interno, poi, grazie alla cavità gastrovascolare, avviene il trasporto nel corpo.

Invertebrati

In ambiente acquatico hanno branchie. Il tipo più semplice è costituito da pliche o estroflessioni del tegumento (stella marina).

Echinodermi

Il dermascheletro è interrotto da queste pliche.

Policheti

Sono anellidi adattati all’ambiente marino, hanno i parapodi, espansioni del tegumento, che sono tipo delle lamine estremamente irrorate dai capillari. I parapodi hanno setole laterali (oltre che nella respirazione possono essere coinvolte pure nel nuoto e movimento).

Crostacei e molluschi

Nelle vongole, l’apertura inalante ed esalante serve alla respirazione, quindi hanno branchie chiuse all’interno e protette perché rivestite da cuticola. Nei crostacei, per esempio l’aragosta, hanno esoscheletro ma dal tegumento anche qui formano branchie (pliche del tegumento) coperte dell’esoscheletro. In ambiente terrestre le branchie non funzionano.

Molluschi

Chiocciola terrestre, polmonati, hanno un polmone che si apre all’esterno con lo pneumostoma; il polmone deriva dal mantello (secerne la conchiglia), cavità del mantello che avrebbe contenuto le branchie.

Artropodi

Polmoni a libro, pliche di tessuto rivestite da cuticola, c’è un’apertura che fa entrare l’aria. Insetti: respirazione tracheale, tubi che trasportano O₂, ai lati del corpo ci sono dei cerchietti chiamati spiracoli, fori che interrompono la cuticola e immettono in un sistema di tubi rivestiti da cuticola che portano l'ossigeno ai muscoli ramificandosi. Trachee semplici, trachee con sacchi aerei che servono per alleggerire o da riserva di ossigeno, trachee con sifone con unico spiracolo, la larva di zanzara si attacca al pelo dell’acqua che permette l’ingresso di O₂ per il sifone, trachee con tracheobranchie per estrarre O₂ dall’acqua (sono adattamenti secondari).

Vertebrati

Hanno strutture respiratorie diverse (tegumento, branchie, polmoni). Nei pesci adulti ci sono le branchie interne che sostengono le lamelle branchiali attraversate da sangue ricco di CO₂ che si ossigena e porta ai tessuti. L’acqua passa 2 volte, prima passa nel vaso che porta il sangue ai tessuti e cede il suo ossigeno al sangue e la seconda nel vaso che lo porta ad ossigenarsi. Polmoni: 1 o più sacche a fondo cieco, rivestite da epitelio sottile molto vascolarizzato. Esistono dei pesci polmonati che hanno imparato a sopravvivere in ambienti acquatici di acqua dolce soggetti a disidratazione; sanno vivere anche in carenza di acqua costruendo bozzoli di terra attorno al corpo e vivono respirando con la vescica natatoria, una sacca che si può riempire di aria a piacimento.

Eliminare le scorie

L’ammoniaca è il prodotto principale che viene dal processo di smaltimento delle proteine. È un composto tossico che va allontanato dal corpo. L’escretore elimina ammoniaca e non c'entra con il digerente. Le cellule a cloruri fanno trasporto attivo contro gradiente, hanno mitocondri che producono energia e rendono possibile la cattura di ioni dall’ambiente contro gradiente per portarli nel corpo.

Vertebrati in acqua dolce

La concentrazione di sali è maggiore di quella in acqua, incamerano acqua e perdono ioni. Risolvono il problema attraverso la produzione di urina molto diluita per eliminare l'acqua in eccesso; i reni riassorbono anche grande quantità di sali, cellule a cloruri a livello delle branchie.

Vertebrati marini

La concentrazione ambientale di sali è molto superiore quindi devono risolvere il problema opposto; tendenzialmente prendono acqua e assumono sali, rischio disidratazione. L'acqua salata entra e i reni producono urina con grande quantità di sali. A livello delle branchie ci sono cellule a cloruri che fanno l’opposto: portano fuori sali di continuo (sempre contro gradiente).

Escrezione

È il meccanismo che allontana ammoniaca; gli animali si dividono in 3 gruppi:

• Ammoniotelici: eliminano l’ammoniaca tal quale, energicamente è la più efficiente, non viene consumata energia. Situazione che può essere messa in atto solo in acqua a causa della tossicità dell’ammoniaca, la quale in acqua si dissolve essendo solubile.
• Ureotelici: trasformano l'ammoniaca in urea (essere umano), serve energia ed è meno tossico dell’ammoniaca. È necessaria una quantità di acqua per diluirla perché sebbene meno tossica mantiene comunque tossicità.
• Uricotelici: producono acido urico, è la molecola più complessa e richiede molte energie, ma l’acido urico è atossico quindi non richiede acqua per essere eliminato (risparmio di acqua); uccelli, insetti e rettili lo sono.

Poriferi e cnidari

Le cellule sulla superficie regolano il rapporto acqua e sale ed eliminano sostanze di rifiuto. La maggior parte di loro sono isoosmotici (stessa concentrazione dell’ambiente), i prodotti di rifiuto possono essere eliminati dal rinnovo del contenuto della cavità gastrovascolare negli cnidari. Nei poriferi, senza cavità, si eliminano con il ricambio di acqua.

Animali a simmetria bilatera

Hanno organi tubulari di escrezione, con funzione di regolare concentrazione acqua e sali e allontanare scarti. Riescono a raccogliere acqua o sali o scarti attraverso uno o più dei seguenti meccanismi: ciglia che vibrano nei tubuli che creano pressione negativa che fa entrare liquidi nel tubulo; cellule che fanno trasporto attivo di sali con consumo energetico contro gradiente; pressioni positive del sangue o emolinfa che spinge i liquidi nel tubulo. Il liquido nel tubo si chiama urina primaria che percorre il tubulo e nel mentre viene modificato, viene concentrato.

Platelminti

Hanno il sistema più primitivo, il protonefridio. Quelli più semplici sono le cellule a fiamma. C’è una rete di tubuli ramificati che si estendono per tutto il corpo; i tubuli presentano pori escretori che si aprono sul tegumento per eliminare prodotti di rifiuto. Presentano anche le cellule a fiamma che hanno un nucleo e al loro interno c’è un ciuffo di flagelli vibranti in un tubulo che richiama acqua al suo interno.

Anellidi

Un sistema più evoluto è quello metanefridiale, tipo di nefridio aperto, si trova nei celomati ed è aperto nel liquido celomatico. Nell’imbuto che si apre sul liquido celomatico c’è il nefrostoma che ne permette l’ingresso; il liquido passa nel tubulo, giunge in un’area a stretto contatto con il circolatorio e si apre con una vescica in comunicazione con l’esterno per il nefridioporo. Questo sistema filtra il liquido celomatico, incontra vasi sanguigni che assorbono acqua e sali e rilasciano scarti. L’urina si accumula nella vescica e viene fatta uscire per il nefridioporo. Intorno ai vasi ci sono cellule, i podociti.