Zoologia 8 - Protostomi Eucelomati, Phyla Onychophora, Tardigrada e Artropoda

Celomati clade ecdisozoa

Le specie di questo gruppo condividono, oltre al celoma, la presenza di un esoscheletro esterno rigido che deve essere mutato per consentire l'accrescimento degli individui (ecdisi).

Phylum Onychophora

Dal greco onys = unghia.

• Circa 165 specie di animali simili a bruchi
• Lunghi tra 1,5 e 15 cm
• Vivono nelle foreste pluviali, tropicali o sub-tropicali
• Originariamente erano animali marini (lo indicano reperti fossili di 500 milioni di anni fa)
• Le specie attuali sono tutte terrestri
• Dalle abitudini prevalentemente notturne, escono solo quando l'atmosfera è satura di umidità

Sono coperti da una cuticola molle che contiene chitina e proteine. Il numero delle zampe è variabile, tra 13 e 43 paia. Le zampe, corte e non articolate, terminano con un cuscinetto e due unghie. Il capo porta un paio di antenne flessibili, con alla base un paio di occhi.

Respirazione

Respirano per mezzo di un sistema tracheale. Si tratta di un adattamento necessario alla vita terrestre, volto a massimizzare gli scambi O₂-CO₂, ma che, al tempo, limita la perdita di acqua. Consta di una rete di tubuli che si ramificano all'interno del corpo e che si apre all'esterno mediante un foro sul tegumento.

Sistema circolatorio

Il sistema circolatorio è di tipo aperto. Il cuore è tubulare e la cavità corporea è un emocele, similmente agli artropodi. Come questi, presentano un cervello piuttosto grande. Possiedono anche caratteristiche anatomiche simili a quelle degli anellidi tra cui:

• Nefridi disposti in maniera segmentale
• Parete del corpo costituita da strati muscolari
• Ocelli a coppa pigmentati

Riproduzione

Gli onicofori sono dioici.

• In alcune specie vi è una connessione tra madre e piccolo e, in questo caso, nascono forme giovanili simili all'adulto, vivipari.
• Altre specie sono ovovivipare, ovvero i piccoli si sviluppano nell'uovo trattenuto nell'utero, senza che vi stabiliscano delle connessioni.
• Nel phylum esistono anche specie ovipare.

Phylum Tardigrada

Dal latino tardus = lento, legato alle modeste capacità di movimento di questi animali (strisciatori lenti).

Caratteristiche

• 1045 specie note, più corti di 1 mm
• La maggior parte terrestri (Vivono sul film d'acqua che circonda muschi e licheni)
• Altre specie sono dulcacquicole o marine
• 8 zampe corte non articolate, ciascuna dotata di unghie
• Corpo coperto da una cuticola non chitinosa che viene cambiata diverse volte nel corso della vita

La cavità del corpo è un emocele e i muscoli sono inseriti all'esoscheletro cuticolare (come negli artropodi). Un paio di stiletti affilati consente loro di perforare la parete di vegetali o di piccoli invertebrati (quali rotiferi o nematodi) e di succhiarne il liquido cellulare.

Sistema nervoso

Il sistema nervoso è simile a quello degli anellidi:

• Gangli cerebrali
• 2 cordoni nervosi ventrali fusi
• Gangli e ramificazioni laterali

In alcune specie vi è una coppia di macchie oculari. Mancano organi di respirazione e di circolazione. L'escrezione avviene per mezzo di tubi malpighiani, come negli insetti. Si tratta di tubuli a fondo cieco che si aprono presso la cloaca. La riproduzione avviene sia per partenogenesi sia per via sessuale.

Estremofili

Una caratteristica che lo rende unico nel regno animale: presenta adattamenti alle condizioni estreme. I tardigradi appartengono alla categoria degli organismi estremofili riuscendo a sopravvivere in ambienti con fattori limitanti molto forti.

• Possono sopravvivere senz'acqua anche 10 anni
• Sopravvivono sia a T° prossime allo 0° assoluto che a +150°C
• Non temono nemmeno le radiazioni, i raggi UV-A e UV-B o le altissime pressioni
• Si trovano a loro agio anche nel vuoto e negli ambienti privi di ossigeno

Forse è proprio per questo che ne è stata documentata l'esistenza in ogni angolo del mondo, dalla cima dell'Himalaya ai fondali oceanici. Quando si trovano in condizioni avverse, i tardigradi sospendono ogni attività metabolica visibile. In caso di disidratazione ritraggono le 6 zampe e si ritirano all'interno della loro pelle, che si trasforma in una guaina impermeabile riducendo il contenuto d'acqua corporea dall'85% al 3%.

Criptobiosi

Phylum Arthropoda

Dal greco arthron = articolazione e podos = piede e fa riferimento alle caratteristiche zampe articolate. Comprende ragni, scorpioni, zecche, acari, crostacei, millepiedi, centopiedi, insetti e altri gruppi minori. Si tratta degli animali più abbondanti e diversificati: 2 specie animali note su 3 sono artropodi!

Membri del phylum praticamente in ogni habitat. Gli ecdisozoi: Cuticola secreta dall'epidermide e cambiata per muta o ecdisi. Ormone ecdisone regola la muta.

Diversità e successo

Legati a:

• Segmentazione
• Esoscheletro duro (Fatto di chitina)
• Appendici articolate

Segmenti combinati in gruppi funzionali specializzati chiamati tagmata come capo, torace, addome. Processo di tagmatizzazione. Appendici modificate per diverse funzioni.

Caratteristiche

• Esoscheletro cuticolare contenente chitina che deve essere mutato per consentire l'accrescimento dell'animale (muta o ecdisi)
• Organizzazione metamerica con somiti dotati di un paio di appendici articolate
• Somiti che si combinano o si fondono in unità funzionali (Tagmata o Tagmi) specializzate in determinate funzioni (Diversamente dagli anellidi)
• Organi di senso ben sviluppati

Sono abbastanza variabili in dimensioni, ma mai troppo grandi. Difficilmente superano i 60 cm e in genere sono molto più piccoli. Macrocheira kaempferi, artropode più grande, è il granchio giapponese 3,7 m. Artropode più piccolo, minuscolo acaro parassita, è lungo meno di 1/10 di mm.

Gli artropodi si trovano ovunque, in tutti i tipi di ambienti e a tutte le latitudini, così come dalle maggiori profondità degli oceani alle quote più elevate, dalle acque marine a quelle salmastre e dolci. Sebbene manifestino diverse strategie alimentari (carnivori, erbivori o onnivori) le specie fitofaghe sono di gran lunga le più abbondanti. Molte specie parassite. La vita dell'uomo dipende totalmente dalla presenza degli artropodi per i diversi ruoli ecologici che svolgono in natura e, tra i tanti, fondamentale è il ruolo svolto dagli impollinatori. Il successo degli artropodi va ricercato in alcuni modelli fisiologici e strutturali che si sono rivelati particolarmente utili.

1) Esoscheletro versatile

Gli artropodi possiedono un esoscheletro che li protegge efficacemente (nei confronti di urti meccanici e dalla disidratazione) e nel contempo non limita le capacità di movimento. Esso è formato da una cuticola secreta dall'epidermide sottostante. La cuticola consta di:

• Epicuticola: Esterna e sottile, costituita da proteine e spesso lipidi
• Procuticola: Interna e più spessa, a sua volta formata da:
  • Esocuticola: Secreta prima di ogni muta
  • Endocuticola: Secreta dopo la muta

Entrambi gli strati di procuticola contengono chitina (polisaccaride azotato) legata ad una matrice proteica. Nella maggior parte dei crostacei la procuticola si impregna di sali di calcio, che ne riducono notevolmente la flessibilità, ma la rendono estremamente robusta (vedi granchi e aragoste), formando una vera e propria corazza. A livello delle articolazioni rimane sempre molto sottile e flessibile in modo da favorire i movimenti. La muta o ecdisi che deve essere svolta affinché l'animale possa accrescersi viene compiuta da 4 a 7 volte prima di raggiungere lo stadio maturo e molti continuano a mutare anche da adulti. L'esoscheletro è una struttura relativamente pesante e diviene più pesante in parallelo con la crescita della taglia corporea. Ciò limita la possibilità degli artropodi di raggiungere le dimensioni che tipicamente si possono realizzare disponendo di un endoscheletro (vertebrati).

2) Segmentazione e appendici per una locomozione più efficiente

• Ciascun somite (metamero) del corpo segmentato (metamerico) presenta un paio di appendici articolate, spesso deputate a svolgere funzioni particolari (Specializzazione adattativa).
• I segmenti che compongono gli arti sono cilindri cavi mossi da specifici muscoli.
• Oltre ai somiti specializzati, anche le appendici articolate dei somiti possono essere modificate al fine di svolgere funzioni specifiche:
  • Organi sensoriali
  • Manipolazione
  • Locomozione
  • Nuoto
• Spesso dotate di peli sensoriali

3) Aria convogliata direttamente alle cellule

La maggior parte delle specie terrestri ha un efficiente sistema tracheale costituito da tubi che portano l'ossigeno direttamente ai tessuti e alle cellule rendendo possibile alti livelli metabolici. Limita le dimensioni corporee. Le specie acquatiche respirano per mezzo di differenti forme di branchie.

4) Organi di senso altamente specializzati

Gli artropodi sono dotati di una grande varietà di organi di senso, quali:

• Occhi composti
• Organi di senso per:
  • Tatto
  • Olfatto
  • Udito
  • Equilibrio (Statocisti)
  • Chemioricezione (Antenne)

Interno di un recettore di gravità (Statocisti), un organo di equilibrio comune di molti invertebrati.

5) Modelli comportamentali complessi

Gli artropodi hanno diversificato molti modelli comportamentali, la maggior parte dei quali è di tipo innato (geneticamente determinati). Tuttavia, anche i comportamenti appresi svolgono un ruolo importante nella vita di molti artropodi.

6) Metamorfosi

Competizione intraspecifica ridotta. Le larve possono differire molto dagli adulti. Molti artropodi subiscono profondi cambiamenti che comprendono forme larvali la cui morfologia, biologia e fisiologia, sono molto differenti dallo stadio adulto. La metamorfosi è funzionale anche alla riduzione della competizione intraspecifica poiché forme larvali e adulti occupano spazi fisici e/o ecologici differenti.

Sistematica

Suddiviso in 5 sub-phylum:

• Subphylum Triloboti (Estinti)
• Subphylum Miriapodi (Centopiedi, Millepiedi)
• Subphylum Chelicerati (Ragni, Scorpioni, Zecche e Limuli)
• Subphylum Crostacei (Granchi, Gamberi, Cirripedi)
• Subphylum Esapodi (Insetti)

Sub-phylum Trilobita

Sub-phylum estinto. I Trilobiti si originarono alcuni milioni di anni prima dell'inizio del Cambriano (>540 M.a.) e si estinsero nel Giurassico (circa 200 M.a.). Persistono circa 300 milioni di anni. Il nome deriva dalla suddivisione del corpo in tre lobi per la presenza di due solchi longitudinali. "Spazzini" bentonici. Corpo in 3 lobi (o tagmata):

• Cephalon: Con bocca, occhi composti, antenne e 4 coppie di appendici locomotorie.
• Tronco: Con n° variabile di segmenti e appendici biramose.
• Pygidium: Segmenti fusi in una piastra.

Particolarità: Capaci di arrotolarsi. Occhi composti, ampi e complessi.

Sub-phylum Chelicerata

Caratteristica 6 paia di appendici:

• 1 paio di cheliceri
• 1 paio di pedipalpi
• 4 paia di zampe ambulacrali

Nei limuli, i pedipalpi divengono arti ambulacrali (5 paia di zampe). Mancano di mandibole e antenne.

Sistematica

• Classe Euripteridi (Estinti)
• Classe Merostomata (Limuli)
• Classe Arachnida (Ragni, Zecche, Acari, Scorpioni)
• Classe Pycnogonida (Ragni di mare)

Classe Merostomata

Sono un gruppo marino antico che risale al Cambriano. Sottoclasse Xifosuri: 3 generi 5 specie. Possiedono:

• Prosoma o cefalotorace con carapace (Scudo dorsale a ferro di cavallo)
• 2 cheliceri e 8 appendici ambulacrali
• Opistosoma (Largo addome)