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ALIMENTAZIONE CON LIQUIDI

I liquidi biologici sono generalmente una ricca fonte di sostanze nutritive, benché

certi siano più accessibili e più idonei di altri come alimento.

Nei mammiferi, il sangue che fluisce nei vasi vicini alla superficie del corpo è

accessibile a molti artropodi ematofagi.

Un liquido idoneo fornisce una dieta equilibrata contenente le sostanze nutritive

essenziali.

Il sangue degli animali e la linfa delle piante forniscono carboidrati, proteine e

amminoacidi, vitamine e sostanze minerali, ma queste sostanze sono alimenti

completi soltanto per certi animali. Alcuni consumatori di liquidi bevono liquidi che

sono incompleti sotto l'aspetto nutrizionale e sono molto diluiti.

Per esempio, molte farfalle bevono nettare principalmente per l’acqua, avendo gia

costituito riserve di grassi e proteine durante lo stadio larvale (bruco).

Molti consumatori di liquidi hanno tipi simili di adattamenti.

Per esempio, animali ematofagi come le zecche e le zanzare

presentano comportamenti che aumentano la probabilità di

successo del furto di un pasto di sangue e sono

frequentemente provvisti di un anticoagulante che facilita lo

scorrimento del sangue.

Inoltre, gli animali ematofagi sono di solito piccoli rispetto

all'ospite, un carattere che può risparmiare all'ospite gravi

danni, permettendogli di rimanere disponibile come fonte di

alimento.

I più notevoli adattamenti per l'alimentazione con liquidi

sono modificazioni delle strutture boccali. Tra i relativamente

pochi vertebrati consumatori di liquidi, la lampreda marina

(Petromyzon marinus), un animale anguilliforme privo di

mascelle, ha una struttura imbutiforme che circonda la

bocca: L'imbuto è tappezzato da circa 250 denti atti a

raspare e la bocca stessa è provvista di una lingua simile a

una raspa. La lampreda usa l'imbuto come una ventosa,

tenendo saldamente fermo un pesce mentre la lingua,

agendo come una raspa, pratica un foro nella parete del

corpo della vittima. Poi la lampreda succhia il sangue e i

liquidi organici dalla ferita, uccidendo di solita il pesce.

Gli afidi (o pidocchi delle piante) hanno notevoli adattamenti di alimentazione.

Alcuni hanno parti boccali che formano tubi filiformi affilati (stiletti) che perforano le

piante, aiutati da un enzima salivare che rende lasse le cellule vegetali.

Un afide pompa la linfa nel proprio intestino dove la concentra per facilitare

l'assorbimento degli amminoacidi espellendo dall'ano l'acqua e lo zucchero in

eccesso, sotta forma di un liquido dolce detto melata.

Adattamenti “perforanti-succhianti” confrontabili si trovano nelle zanzare, nelle cimici

e in molti altri insetti ematofagi.

Molti consumatori di liquidi sono importanti sotto l'aspetto economico e medico. Gli

afidi e certi nematodi succhiano liquidi dalle piante, provocando gravi perdite di

raccolto. Gli insetti ematofagi trasmettono numerose e gravi malattie.

Le zanzare trasmettono la malaria e le mosche tse-tse trasmettono certi protozoi

flagellati (Trypanosoma) che causano la malattia del sonno o tripanosomiasi

africana.

La peste bubbonica, famosa nel medioevo come morte nera, è

una malattia batterica dei roditori trasmessa all'uomo da pulci

ematofaghe. Gli animali ematofagi possono anche provocare

una grave malattia a causa della quantità di liquido che

sottraggono. Gli anchilostomi (Nematodi), pompano sangue

dalle ferite che producono nella mucosa intestinale dell'uomo e

del cane, la perdita di sangue può essere tanto ingente da

causare una grave anemia (riduzione del numero di eritrociti).

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FILTRAZIONE

soltanto gli animali provvisti di adattamenti specializzati sono capaci di estrarre la

sostanza in sospensione dall'ambiente circostante.

La filtrazione richiede un apparato filtrante e un mezzo per fare fluire l'acqua

attraverso il filtro.

Gli organismi viventi in sospensione nell'acqua sono detti collettivamente plancton.

Gli organismi planctonici essendo incapaci di governare la propria rotta generale

vanno alla deriva con le correnti d'acqua e le onde. I filtratori possono scegliere il

fitoplancton (alghe e batteri in sospensione), lo zooplancton (animali in

sospensione), o tutti questi organismi.

I più grandi e molti dei più piccoli animali sono filtratori.

Molti filtratori usano il muco come trappola

per l'alimento, di solito in combinazione con

ciglia o altre strutture per convogliare il muco

verso la bocca.

Altri filtratori che ricorrono a ciglia e muco per

intrappolare particelle alimentari

comprendono molte meduse, coralli, attinie (o

anemoni di mare), molluschi bivalvi e certi

echinodermi.

I molluschi bivalvi, comprendenti le ostriche, sono provvisti di branchie che

probabilmente sono più importanti nella filtrazione che nella respirazione.

Non tutti i filtratori usano ciglia o muco, per esempio, i poriferi o spugne usano

cellule flagellate o coanociti, per convogliare l'acqua all'interno e catturare le

particelle alimentari. Filizzola

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I filtratori macrofagi comprendono la balenottera azzurra (Balaenoptera

musculus), la quale si alimenta di crostacei che filtra dalle acque antartiche.

Il Fenicottero rosa (Phoenicopterus ruber) è sia macrofago che microfago: usa il

becco per filtrare invertebrati macroscopici e alghe microscopiche dal fondo fangoso

degli stagni.

La balenottera azzurra, che raggiunge una lunghezza di circa 30 m è una massa di

circa 102 Ton, è il più grande animale che sia mai esistito. Questa specie enorme,

insieme al suo alimento principale illustrano l'importanza della filtrazione nelle catene

alimentari marine. La balenottera azzurra è un filtratore che si alimenta

principalmente di piccoli crostacei planctonici simili a gamberetti, detti comunemente

krill.

Anche il krill è costituito da filtratori, che prelevano per filtrazione organismi più

piccoli dal mare.

La balenottera azzurra e gli altri misticeti

filtratori sono privi di denti. I misticeti sono

provvisti di una serie di lamine cornee a

margini sfrangiati, dette fanoni, impiantate su

ciascun lato della mascella superiore.

I fanoni formano una sorta di filtro che viene

usato per trattenere il plancton contenuto

nell'acqua introdotta in bocca e poi espulsa

dall'animale. Filizzola

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CONSUMATORI DI MASSE ALIMENTARI.

Alcuni animali ingeriscono l'alimento intero o mediante un'azione di pompaggio e

aspirazione, o usando dei tentacoli. Un esempio di questo tipo e fornito dai cnidari

come l'Hydra. La maggior parte degli animali però riduce l'alimento in frammenti con

mezzi fisici o enzimatici prima di ingerirlo.

Gli animali che secernono enzimi nella o sulla preda prima di ingerirla, comprendono

molti platelminti (planarie). La planaria dulciacquicola Dugesia cattura piccoli animali

acquatici nel muco e poi sparge la parte anteriore (faringe) dell'intestino e la lancia

attraverso la parete del corpo della vittima. Giunta all'interno della preda, la faringe

esploratrice frammenta i tessuti con l'aiuto di enzimi e, la planaria succhia il succo

che così si produce. Anche molti asteroidei (o stelle di mare) e ragni

pre-digeriscono la preda con enzimi.

I ragni iniettano un veleno paralizzante negli insetti

catturati nella ragnatela e poi fanno stillare enzimi digestivi

nelle ferite inferte con i denti veleniferi; riescono così ad

aspirare poi il contenuto liquefatto del corpo della vittima.

La maggior parte degli animali, tra cui molti

vertebrati, usa le parti boccali per tagliare e

masticare l'alimento prima di deglutirlo.

Spesso, vengono miscelati enzimi digestivi con

l'alimento mentre esso viene masticato.

Le strutture boccali usate per frammentare l'alimento sono assai variabili e sono

correlate con il tipo di alimenti che un animale ingerisce.

Ne sono esempi le mandibole degli insetti e dei crostacei, le radule delle chiocciole, i

becchi dei calamari e dei polpi e, i denti e i becchi dei vertebrati.

Alcuni animali rammolliscono e frammentano l'alimento internamente, dopo averlo

deglutito. Molti animali hanno un organo sacciforme, detto ingluvie, nella parte

anteriore del canale alimentare, l'alimento vi viene immagazzinato temporaneamente

e rammollito. Gli uccelli sono privi di denti e deglutiscono l'alimento intero in un

ingluvie (o gozzo). Triturano l'alimento in un ventriglio (stomaco muscolare o

stomaco trituratore), una parte dello stomaco tappezzata di placche dure.

Molte specie di uccelli deglutiscono sassolini o altri materiali sabbiosi che triturano

l'alimento quando le pareti del ventriglio si muovono. Quando il materiale triturante

diventa liscio per effetto dell'usura, esso defluisce lungo il canale alimentare e deve

essere sostituito. Senza il materiale triturante, anche gli uccelli ben alimentati sono

privi dei mezzi per digerire l'alimento che ingeriscono e possono morire di inanizione.

Anche molti invertebrati sono provvisti di un ventriglio o di un organo triturante

interno simile. Molti insetti e crostacei triturano l'alimento in un ventriglio provvisto

di denti. I lombrichi hanno un ventriglio che schiaccia e agita l'alimento prima di

convogliarlo nell'intestino. Filizzola

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L'alimento utilizzato da diverse specie animali è difficile da digerire o carente di

alcuni principi nutritivi essenziali (per esempio alcuni amminoacidi o alcune

vitamine). Questi animali vivono generalmente in stretta associazione con dei

microrganismi a cui sono legati da un rapporto di simbiosi mutualistica.

Per esempio le termiti si alimentano di legno, un alimento costituito essenzialmente

di cellulosa e lignina. La cellulosa e la lignina sono entrambi carboidrati molto difficili

da digerire. Le termiti risolvono il problema ospitando nel loro intestino dei protozoi

che, a loro volta, portano all'interno dei batteri simbionti (ipersimbiosi).

I protozoi, con l'aiuto dei batteri, digeriscono cellulosa e lignina e, utilizzando questi

carboidrati come alimento, si accrescono e si moltiplicano. Parte di questa

popolazione microbica viene periodicamente digerita dall'insetto che ne trae quindi i

principi nutritivi necessari.

Un rapporto di simbiosi di

questo tipo è presente

anche nei ruminanti che

ospitano un'abbondante

flora microbica nel rumine.

Altri organismi, come gli insetti che succhiano linfa vegetale, hanno a disposizione un

alimento che manca di alcuni amminoacidi essenziali. Questi insetti vivono in

simbiosi con dei batteri in grado di sintetizzare tali amminoacidi.

Anche nell'intestino dell'uomo è presente una flora batterica impegnata nella sintesi

di vitamine del gruppo B. Filizzola

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ALIMENTAZIONE CON DEPOSITI

I lombrichi sono rappresentanti particolarmente interessanti di questo tipo di

alimentazione e sono stati studiati ampiamente.

A differenza di molti consumatori selettivi di depositi, che ingeriscono soltanto

sostanza organica, il lombrico è un consumatore non selettivo di depositi, aprendosi

letteralmente la strada attraverso il terreno per mezzo di una potente faringe

muscolosa che usa per aspirare una miscela di particelle inorganiche del terreno,

umidità e sostanza organica parzialmente decomposta.

Le sostanze nutritive vengono estratte, mentre il residuo indigerito, che ammonta al

grosso di quanto è stato ingerito, può venire espulso sulla superficie del terreno

sotto forma di deiezioni.

RASCHIAMENTO DEL SUBSTRATO

Molte chiocciole raspano l'alimento, che può essere costituito

da alghe, dalle superfici servendosi di una radula simile a una

raspa, situata immediatamente all'interno della bocca.

La teredine o verme delle navi, un mollusco bivalve marino, è un altro tipo di

consumatore di substrati. Vive nel legno di cui si alimenta. La conchiglia della

teredine è costituita da minuscole valve con bordi taglienti, le quali si aprono e si

chiudono come mascelle, agendo come una raspa e penetrando nel legno.

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Attraverso l'alimentazione gli animali si procurano l'energia e le molecole semplici

necessarie per il proprio metabolismo cellulare.

Per procurarsi energia attraverso l'alimentazione l'animale deve spendere energia.

Il massimo dispendio di energia lo troviamo nei grossi predatori che per individuare

la preda spesso devono spostarsi di molti chilometri e fare uno sforzo non

indifferente all'atto della cattura. Comunque anche animali molto semplici, che

vivono attaccati al fondo marino, come le idre e le spugne, devono spendere energia

per il movimento dei tentacoli o dei flagelli e, soprattutto, per la sintesi degli enzimi

digestivi. Filizzola

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CIRCOLAZIONE & SISTEMA CIRCOLATORIO

Le sostanze nutritive assorbite dal tubo digerente devono essere trasportate a tutte

le cellule dell'organismo. In molti animali questa funzione di trasporto è assolta dal

sistema circolatorio.

Poriferi, Cnidari, Platelminti e Nematodi sono privi di sistema circolatorio.

Gli elementi che costituiscono tutti i sistemi circolatori sono:

- Un organo pompante detto cuore.

- Un sistema di vasi.

- Il liquido circolante.

Il sistema circolatorio può essere aperto o chiuso.

Nei sistemi circolatori APERTI il cuore pompa il liquido circolante in una o più

arterie aperte all'estremità. Il sangue quindi esce dai vasi e lambisce direttamente

tutti i tessuti dell'organismo. In questo caso non c'è distinzione tra sistema

circolatorio e sistema linfatico. Infatti il sangue, uscendo dai vasi si mescola con il

liquido interstiziale che riempie gli spazi tra una cellula e l'altra. Questo liquido

interstiziale, negli animali con sistema circolatorio chiuso costituisce la linfa.

Quindi negli animali con sistema circolatorio aperto non abbiamo distinzione tra

sangue e linfa per cui il liquido circolante prende il nome di emolinfa.

L'emolinfa che esce dalle arterie e bagna i tessuti tende a tornare verso il cuore

spinta dalla nuova emolinfa che esce dai vasi e per il movimento muscolare

dell'animale.

Ritornata in prossimità del cuore l'emolinfa entra nuovamente nell'organo pulsante

attraverso delle aperture dette osti, fornite di una valvola.

La valvola permette l'entrata del liquido circolante ma non la fuoriuscita.

Grazie alla presenza di questa valvola, quando il cuore si contrae l'emolinfa è

sospinta nelle arterie senza uscire attraverso gli osti.

La maggior parte degli invertebrati ha un sistema circolatorio aperto.

Fanno eccezione gli anellidi (lombrico) e i molluschi cefalopodi (polpi, calamari, ecc.).

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Negli anellidi il sistema circolatorio è

costituito da un vaso dorsale e un vaso

ventrale messi in comunicazione da una

serie di vasi trasversali. I vasi trasversali

sono in numero di 2 per ogni segmento.

Non c'è un vero e proprio cuore. La

funzione del cuore è svolta da alcuni vasi

trasversali in grado di contrarsi.

Nel sistema circolatorio CHIUSO il cuore pompa il liquido circolante, detto

sangue, in un'arteria che, a sua volta si divide dando una rete di arterie e di

arteriole sempre pili piccole. Le arteriole confluiscono in un sistema di capillari.

Gli scambi di sostanze nutritive, gas e sostanze di rifiuto tra sangue e cellule avviene

per l'appunto a livello dei capillari.

I capillari poi confluiscono insieme a costituire delle venule e poi delle vene via, via

più grandi. Le singole vene confluiscono infine in un'unica vena che riporta il sangue

al cuore.

Quindi nei sistemi chiusi il sangue non esce mai dai vasi.

I sistemi circolatori chiusi sono più efficienti dei

sistemi circolatori aperti perchè in questi ultimi

l'emolinfa torna lentamente e in maniera irregolare

al cuore ed è sempre possibile che si formino delle

sacche di ristagno.

Hanno sistema circolatorio chiuso tutti i vertebrati.

Nel sistema circolatorio chiuso la struttura dei vasi

(arterie, vene, capillari) è in stretta correlazione con

la loro funzione nel sistema circolatorio.

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LE ARTERIE presentano un rivestimento interno costituito da un epitelio

pavimentoso semplice. L'epitelio poggia su una lamina basale (come tutti gli epiteli).

Esternamente all'epitelio sono presenti uno strato di tessuto connettivo elastico, uno

strato di tessuto muscolare liscio, un secondo strato di tessuto connettivo elastico e,

infine una guaina esterna di tessuto connettivo lasso.

Il sangue che fluisce nelle arterie è in pressione a causa dell'azione pompante del

cuore.

Il tessuto connettivo elastico ha la funzione di restituire energia al sangue in modo

da ridurre il più possibile la perdita di pressione durante il passaggio nei vasi.

LE VENE presentano la stessa struttura delle arterie con la sola differenza che il

tessuto connettivo elastico è assente.

All'interno delle vene sono presenti delle valvole che permettono l'avanzamento del

sangue solo in direzione del cuore.

La pressione idrostatica del sangue che scorre nelle vene è scarsa. Infatti il sangue

entra nelle venule dai capillari e poi da questi si riunisce nelle vene, a pressioni che

sono troppo basse per spingere il sangue a ritroso verso il cuore dalle estremità del

corpo.

Il sangue viene spinto verso il cuore per azione della muscolatura liscia che riveste le

pareti del vaso e soprattutto, per il movimento dei muscoli degli arti che comprime le

vene costringendo il sangue ad attraversare le valvole, ma senza refluire quando i

muscoli si rilassano. I movimenti respiratori forniscono una spinta aggiuntiva al

flusso del sangue venoso.

I capillari sono rivestiti esclusivamente da un tessuto epiteliale pavimentoso molto

permeabile in modo da permettere gli scambi tra il sangue e i tessuti circostanti.

Il risultato totale è che il 99% del liquido che esce dai capillari vi rientra.

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Sistema Linfatico

Se quell'1% del liquido che filtra dalle reti capillari non vi rientra, si accumula negli

spazi tissutali, provocando edema.

Perciò, il meccanismo omeostatico che assicura lo scambio tra sangue e liquido

interstiziale contiene un sistema di ricupero dei liquidi, detto sistema linfatico.

Ai capillari vascolari sono intrecciati piccoli capillari linfatici ciechi che captano il

liquido in eccesso dagli spazi interstiziali.

Il liquido presente nel sistema linfatico è detto Linfa e contiene principalmente

proteine.

Il sistema linfatico assicura soltanto un flusso unidirezionale verso l'apparato

vascolare sanguigno. l capillari linfatici si fondono in vasi più grandi contenenti

valvole unidirezionali. Quando i liquidi si accumulano nei vasi linfatici, le contrazioni

muscolari e i movimenti respiratori fanno defluire la linfa dalla parte inferiore del

corpo e dalla parte sinistra del torace e del capo nel grande dotto toracico.

Nel gatto, il dotto toracico si svuota nella vena giugulare esterna sinistra, vicino alla

sua giunzione con la vena giugulare interna.

La linfa proveniente dalla parte destra del torace e del capo viene fatta defluire nel

dotto linfatico destro, che si svuota nella vena giugulare esterna destra.

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LA RESPIRAZIONE

Come si è visto la maggior parte degli animali richiede ossigeno molecolare (O ) per

2

far funzionare i meccanismi metabolici che forniscono l'energia necessaria per

l'accrescimento, il movimento e il mantenimento dei tessuti.

Quando l'ossigeno è disponibile, gli atomi di idrogeno asportati dai composti organici

durante il metabolismo possono percorrere il sistema mitocondriale di trasporto degli

elettroni e verrà prodotto ATP.

Dato che poche cellule sono capaci di accumulare ossigeno, queste devono venire

rifornite continuamente di questo gas o altrimenti non sono in grado di soddisfare le

loro esigenze energetiche.

Nello stesso tempo, l'anidride carbonica (CO ) prodotta come rifiuto nel metabolismo

2

cellulare deve venire liberata nell'ambiente.

Gli organismi animali hanno bisogno di assumere ossigeno ed eliminare anidride

carbonica, lo scambio di questi gas è chiamato RESPIRAZIONE.

Gli animali si procurano l'ossigeno dall'ambiente in cui vivono e possono accumularne

una quantità assai modesta.

Gli esseri viventi terrestri respirano l'ossigeno dell'aria. L'ossigeno nell'aria

rappresenta il 21% del totale. Questi non possono respirare l’ossigeno disciolto

nell’acqua perché la sua concentrazione è troppo bassa, inoltre i Sali disciolti

nell’acqua creano nei polmoni gravi squilibri osmotici.

Gli esseri viventi acquatici respirano l'ossigeno gassoso disciolto nell'acqua.

L'acqua contiene una percentuale variabile di ossigeno disciolto ma comunque molto

più bassa rispetto all'atmosfera. In generale le acque fredde e in movimento hanno

un contenuto di ossigeno disciolto maggiore rispetto alle acque calde e stagnanti.

L’acqua a 15°C contiene solo lo 0,7% di ossigeno, inoltre non è

l’ossigeno presente nella molecola di acqua (H O) ad essere disponibile

2

alla respirazione, ma alla respirazione partecipa l’ossigeno gassoso

disciolto nell’acqua.

Questi possono anche respirare l’ossigeno atmosferico purché non si

disidratino le branchie.

Tutti i sistemi respiratori si basano sulla presenza di una

membrana permeabile umida attraverso la quale CO e

2

O si diffondono secondo la loro pressione parziale.

2

La quantità relativa di un gas in una miscela come l'aria

è misurata dalla pressione parziale, quella parte della

pressione totale del gas che è dovuta a un particolare

gas. gli animali scambiano gas con il loro ambiente per

diffusione, che, in questo caso è il movimento di

molecole di gas da una regione di più alta pressione

parziale a una regione di più bassa pressione parziale.

L'ossigeno e l'anidride carbonica diffondono attraverso le

superfici respiratorie di un animale che sono membrane

cellulari sottili e umide, esposte all'ambiente.

La superficie respiratoria deve essere umida, poiché

soltanto i gas che sono in soluzione diffonderanno

entrando in un animale o uscendone.

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Fabbisogno di Ossigeno

La maggior parte degli animali consuma ossigeno in maniera indipendente dalla

concentrazione di questo gas nell'ambiente esterno e in funzione delle proprie

esigenze. Quindi solitamente, ad una diminuzione della concentrazione di ossigeno

corrisponde un aumento del ritmo respiratorio. Se la concentrazione scende al di

sotto di un limite minimo si verificano danni irreversibili.

Il fabbisogno di ossigeno varia da una specie animale all'altra.

Animali che vivono attaccati al fondo marino hanno per esempio un minor fabbisogno

di ossigeno rispetto ad animali che si muovono rapidamente, oppure i vertebrati

omeotermi, che mantengono costante la temperatura corporea hanno un fabbisogno

di ossigeno maggiore rispetto ai vertebrati eterotermi e agli invertebrati.

Alcuni animali sono però in grado di regolare il metabolismo in base alla disponibilità

di ossigeno. È il caso di alcuni anellidi del genere Glicera. Questi anellidi vivono in

gallerie scavate nella sabbia dei fondali marini. Durante le basse maree l'acqua nel

cunicolo diventa stagnante e la concentrazione di ossigeno si abbassa notevolmente.

Questi anellidi sono in grado di abbassare il proprio metabolismo quando la

disponibilità di ossigeno diminuisce. Quindi adeguano i consumi di ossigeno alla

disponibilità. Diffusione

È EFFICIENTE SOLO NEL CASO DI ANIMALI MOLTO PICCOLI

Alcuni animali respirano per diffusione attraverso la superficie esterna del corpo e,

sempre per diffusione, l'ossigeno raggiunge tutte le cellule dell'organismo, cosi

come, per diffusione l'anidride carbonica passa dalle cellule alla superficie esterna.

Respirano in questo modo:

I poriferi (spugne),

I cnidari (idre, meduse),

I platelminti (vermi piatti),

I nematodi (vermi cilindrici),

Le larve di alcuni insetti che vivono da parassiti nella cavità del corpo di altri insetti.

Gli scambi gassosi sono influenzati dal rapporto fra area della superficie e volume di

un animale.

Infatti gli animali molto piccoli possono fare affidamento soltanto sulla diffusione di

gas attraverso le superfici del corpo a poiché il loro rapporto fra area della superficie

e volume è grande. Ciò significa che tutte le cellule interne possono essere rifornite

di ossigeno dalla diffusione attraverso la superficie.

Per contro, gli animali più grandi hanno generalmente un minore rapporto fra area

della superficie e volume. L'area della superficie cresce come il quadrato delle

dimensioni di un animale, mentre il volume cresce come il cubo delle dimensioni.

Per esempio, consideriamo due animali ipotetici che siano grossolanamente sferici.

Se il diametro di un animale è 2 volte quello dell'altro, l'animale più grande ha

un'area della superficie che è 4 volte quella dell'animale più piccolo e un volume che

è 8 volte quello dell'animale più piccolo. Perciò il rapporto fra area della superficie e

volume dell'animale più grande è 1/2 di quello dell'animale più piccolo.

In termini biologici, ciò significa che la velocità di diffusione dell'ossigeno, riferita

all'unita di metabolismo, nell'animale più grande sarà pari a 1/2 di quella

dell'animale più piccolo.

Rimanere piccoli non è l'unico modo di risolvere il dilemma del rapporto fra area

della superficie e volume. Per esempio, varie forme adattive possono aumentare

l'area della superficie. Filizzola

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Non sorprende che gli animali non siano sferici, poiché la sfera è il solido geometrico

che ha il minimo rapporto fra l’area della superficie e volume. Gli animali più grandi

che sono privi di organi respiratori hanno forme che assicurano una grande area

della superficie e minime distanze di diffusione fra le superfici del corpo e i tessuti

interni.

Per esempio, i platelminti sono allungati e appiattiti e quindi la maggior parte delle

loro cellule è vicina alla superficie esterna. Molti altri animali sono tubolari e,

sebbene possano avere un corpo lungo, hanno un diametro piccolo, di conseguenza,

è piccola la distanza di diffusione fra la superficie esterna e le cellule più interne.

Alcuni animali ventilano le superfici del corpo in modo che non si sviluppi uno strato

limite privo di ossigeno all'interfaccia critica fra l’ambiente e la membrana

respiratoria. Per esempio, le cellule superficiali dei poriferi, dei cnidari e di molti

platelminti hanno flagelli o ciglia che creano una corrente d'acqua e, i nematodi si

dimenano frequentemente nell'acqua. Ciò aiuta ad agitare sia i liquidi interni sia

quelli esterni e mantiene gradienti di pressione parziale per gli scambi gassosi.

La presenza di un rivestimento esterno secco e

impermeabile rappresenta infine un

ostacolo insormontabile alla respirazione

attraverso la superficie del corpo anche in

animali relativamente piccoli.

Nella maggior parte degli animali si sono evolute

regioni respiratorie specializzate:

Gli animali acquatici più grandi hanno

estroflessioni della parete del corpo, dette

branchie, che aumentano l'area della superficie

per gli scambi gassosi.

Nella maggior parte degli animali terrestri le

superfici respiratorie non possono essere esposte

altrimenti si disseccano rapidamente. fanno

eccezione solo gli animali che vivono in

microambienti molto umidi come il terreno.

Con la conquista dell'ambiente terrestre, quindi,

le superfici respiratorie si sono approfondite

formando delle sacche interne (i polmoni) a dei

tubuli (le trachee).

La maggior parte degli artropodi terrestri (tra cui

gli insetti) respira attraverso trachee. Le trachee

sono un sistema di tubi che deriva da

invaginazioni del tegumento esterno e la parete di

questi tubuli ha anche la stessa struttura del

tegumento esterno. L'aria entra nell'apparato

attraverso aperture dette spiracoli nella parete

laterale del corpo.

Peli idrofobi che circondano uno spiracolo impediscono

l'ingresso di polvere e acqua. Gli spiracoli si aprono in trachee,

i più grandi tubi dell'apparato.

Le trachee, sono mantenute aperte da un sottile rivestimento

di cuticola che forma una cresta elicoidale e si dividono in

delicate tracheole che alla fine terminano in sottili tubuli ciechi

pieni di liquido, distribuiti in tutto il corpo. Il liquido contenuto

nei tubuli è necessario per gli scambi gassosi: discioglie i gas in

modo che possano diffondere.

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I vertebrati terrestri respirano attraverso polmoni. Un polmone non è altro che una

cavità tappezzata da un epitelio umido. La superficie di scambio dell'epitelio

polmonare è aumentata dalla presenza di alveoli. Sul lato interno il polmone è

fortemente irrorato da una rete di capillari in modo da favorire il passaggio

dell'ossigeno dal polmone al sangue.

Anche alcuni invertebrati sono provvisti di polmone: è il caso

dei Gasteropodi Polmonati (le chioccioline terrestri) e di

alcuni artropodi come gli scorpioni e i grossi ragni.

Nel caso dei gasteropodi il polmone deriva dalla cavità del

mantello.

Negli artropodi il polmone è probabilmente un residuo delle

branchie.

Il polmone degli artropodi viene detto lamellare o a libro,

perchè la sua struttura a lamelle ricorda le pagine di un libro.

Il polmone è chiuso in una sacca che si apre all'esterno

attraverso degli spiracoli.

Internamente è presente una serie di lamelle umide.

Le lamelle sono esposte sul lato esterno all'aria che entra

attraverso gli spiracoli e sono lambite sul lato interno

dall'emolinfa dell'animale.

I polmoni degli invertebrati differiscono però da quelli dei vertebrati per un aspetto

molto importante: I polmoni dei vertebrati sono ventilati mentre quelli degli

invertebrati sono a diffusione.

Un polmone ventilato è quando dispone di un meccanismo che forza l’aria a

entrare e a uscire dal polmone stesso.

Nei vertebrati il polmone è collocato nella cavità toracica. L'aria affluisce ed effluisce

grazie alle variazioni di volume della cavità toracica che crea una pressione positiva o

una pressione negativa.

Il volume toracico viene fatto aumentare dalla dilatazione della gabbia toracica,

che viene effettuata dalla contrazione del diaframma, una grande lamina muscolare

a forma di cupola che separa la cavità toracica e la cavità addominale e, dalla

contrazione dei muscoli intercostali esterni fra coste adiacenti.

La dilatazione del torace crea una pressione negativa di circa 3 mmHg.

L'aria affluisce nell'apparato

respiratorio e fa dilatare gli

alveoli a pareti sottili finche

la pressione intratoracica

non uguaglia la pressione

atmosferica. Filizzola

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L'inspirazione richiede la massima, quantità di energia nel ciclo respiratorio, poiché il

tessuto alveolare è elastico e deve essere stirato e poiché le attrazioni muscolari

nello strato sottile d'acqua che tappezza gli alveoli esercitano una tensione

superficiale che si oppone alla dilatazione.

Benché la tensione superficiale possa apparire trascurabile, la forza totale esercitata

da milioni di alveoli può offrire una notevole resistenza, come si può dimostrare

cercando di separare due lastre di vetro tenute unite da uno strato sottile d'acqua.

La tensione superficiale è importante, poiché fornisce una parte della forza di rinculo

negli alveoli, aiutando i polmoni ad espellere l'aria durante l'espirazione. Però, senza

una compensazione, la tensione superficiale sarebbe tanto intensa da fare collassare

i polmoni, impedendo loro di dilatarsi; di conseguenza, i vertebrati terrestri, in realtà

forse tutti gli animali che respirano aria, possiedono fosfo-lipo-proteine, dette

surfananti polmonari (dall'inglese surfactant, tensioattivo), che riducono la tensione

superficiale negli alveoli. Quando gli alveoli sono piccoli e sgonfi, i surfattanti hanno

un'alta concentrazione rispetto all'area della superficie e gli alveoli non si afflosciano

per effetto della tensione superficiale. Durante l'inspirazione, i surfattanti aiutano a

dilatare gli alveoli rimpiccioliti. Poi, quando gli alveoli si dilatano, i surfattanti si

distribuiscono su una superficie più ampia e diventano meno efficaci. Quindi, la

tensione superficiale aumenta negli alveoli dilatati ed essi cessano di dilatarsi.

Ciò permette all'aria di affluire negli alveoli non ancora dilatati, finche tutti gli alveoli

non si sono gonfiati raggiungendo lo stesso volume.

L'espirazione può essere un processo attivo oppure un processo passivo.

L'espirazione passiva avviene quando la gabbia toracica si restringe per effetto del

rilassamento dei muscoli intercostali e di quelli de! diaframma.

L'elasticità del tessuto alveolare, la tensione superficiale e il peso della gabbia

toracica creano poi una pressione intratoracica positiva di 3 mmHg, la quale espelle

l'aria dagli alveoli.

L'espirazione attiva avviene quando i muscoli intercostali interni e i muscoli

addominali si contraggono e spingono i visceri in avanti contro il diaframma, facendo

aumentare la pressione esercitata sui polmoni.

La pressione toracica può raggiungere valori fino a 60 mmHg. Gli alveoli, però, non

si afflosciano mai completamente, neppure nella respirazione forzata.

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Gli anfibi ventilano i polmoni con un meccanismo detto pompaggio boccale, che è

assai diverso dal meccanismo aspirante usato dai rettili, dagli uccelli e dai

mammiferi.

Durante l'inspirazione, un anfibio abbassa il pavimento della bacca chiusa per

aspirare aria attraverso le narici. Poi le narici si chiudono e il pavimento della bocca

si solleva facendo fluire l'aria all'indietro nella faringe. Qui l'aria entra nella trachea,

attraverso un'apertura detta glottide. La trachea si divide in un bronco sinistro e un

bronco destro, ciascuno dei quali convoglia aria ai polmoni. I polmoni si riempiono e

l'aria vi viene trattenuta per un certo tempo prima di venire espirata.

L'espirazione è determinata dalla contrazione dei muscoli della parete del corpo e

dall'elasticità del tessuto polmonare.

Gli anfibi utilizzano questo diverso meccanismo di ventilazione perchè mancano di

costole. Il meccanismo di ventilazione degli anfibi è meno efficiente di quello dei

vertebrati terrestri. Anche il polmone degli anfibi è più semplice. Esso manca del

sistema di alveoli e la superficie di scambio è aumentata semplicemente dalla

presenza di pieghe.

Per questo motivo gli anfibi generalmente integrano la respirazione polmonare con

quella cutanea.

Gli animali acquatici respirano per lo più attraverso branchie. Le branchie sono

costituite da pieghe del tegumento esterno con un'ampia superficie per facilitare lo

scambio gassoso. Sul lato interno le branchie sono abbondantemente irrorate dal

liquido circolante che svolge la funzione di trasporto dell'ossigeno dalla branchia a

tutte le cellule del corpo.

Tutti i pesci hanno branchie respiratorie e la maggior parte di essi ha un meccanismo

per pompare l'acqua su di esse. L'acqua entra nella bocca di un pesce e viene

espulsa attraverso fenditure (o fessure) branchiali, che si aprono fra quattro archi

branchiali situati nelle pareti laterali della faringe o gola.

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L'esterno di ogni arco branchiale reca molte coppie di filamenti branchiali piumosi.

Gli apici dei filamenti che si dipartono da archi adiacenti sono allacciati a formare un

“setaccio” attraverso il quale passa l'acqua proveniente dalla faringe.

Ogni ramo laterale di un filamento reca lamelle dove avvengono gli scambi gassosi.

Cellule specializzate situate nell'epitelio delle branchie producono muco che riveste la

superficie delle branchie impedendo l'invasione per opera di microrganismi.

I movimenti coordinati della bocca e degli opercoli delle fessure branchiali assicurano

sia l'aspirazione sia la pressione necessaria per spingere l'acqua sopra le branchie di

un pesce. Quando comincia l'inspirazione, gli opercoli vengono chiusi, la bocca si

apre e la cavità boccale si dilata, ciò crea nella cavità boccale una pressione negativa

(depressione) e l'acqua viene aspirata. Poi la bocca si chiude e un lembo di tessuto

molle, la valvola orale, chiude l'interno dell'apertura boccale. Poi lo spazio fra le

branchie e gli opercoli si dilata, creando aspirazione e muscoli costringono la cavità

boccale, spingendo l'acqua sopra le branchie. Infine, l'acqua viene espulsa quando gli

opercoli si aprono rapidamente.

Quando nuotano velocemente, molti pesci ventilano le branchie passivamente,

aprendo semplicemente la bocca e gli opercoli. Altri, come lo sgombro, sono privi di

un meccanismo di pompaggio e devono nuotare continuamente con la bocca aperta

per ventilare le branchie; questi pesci muoiono quando vengono tenuti in piccoli

acquari in cui è limitata la possibilità di nuotare.

Le branchie sono ricche di vasi sanguigni.

Gli scambi gassosi nelle branchie dei pesci, come pure nelle branchie di molti

invertebrati, vengono notevolmente favoriti dal flusso in controcorrente: l'acqua

fluisce sopra le branchie in un verso opposto al flusso del sangue all'interno delle

branchie. Filizzola

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Gli scambi gassosi nei molluschi avvengono per mezzo di branchie dette ctenidi e

attraverso la superficie del corpo. Nei bivalvi, come le ostriche e le vongole, gli

ctenidi vengono usati principalmente nell'alimentazione per filtrazione e lo scambio

di gas avviene

principalmente

attraverso la

superficie del

mantello, l'estensione

appiattita della

superficie del corpo. Il

mantello è

abbondantemente

irrorato di liquidi

organici circolanti che

contengono un

pigmento respiratorio.-

Gli ctenidi delle chiocciole marine e di molte chiocciole dulciacquicole sono organi

respiratori ben sviluppati, situati nella cavità del mantello (o cavità palleale).

Ogni ctenidio ha una

forma piumosa ed è

costituito da un asse

centrale con file di

filamenti situati su

uno dei lati o su

entrambi, una

disposizione simile a

quella che si osserva

nelle branchie dei

crostacei e dei pesci.

Questa forma assicura

un'ampia area della

superficie per una

piccola quantità di

tessuto.

I crostacei decapodi, un gruppo che comprende i gamberi, le aragoste e i granchi,

hanno branchie piumose situate lateralmente in un paio di camere branchiali

ricoperte dal duro esoscheletro

esterno.

L'acqua viene fatta fluire sulle

branchie dall'azione di

aggottamento di un'appendice

specializzata, lo scafognatite,

situata vicino alla bocca. Lo

scafognatite batte con una

frequenza fino a 5 volte al

secondo, espellendo l'acqua dalle

camere branchiali. L'acqua entra

nelle camere attraverso aperture

situate vicino alla base degli arti

ambulatori. Filizzola

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Gli insetti che vivono in ambienti acquatici si dividono in due gruppi:

INSETTI ACQUAIOLI, che respirano l'ossigeno atmosferico

(coleotteri, ditiscidi, larve di zanzara)

INSETTI ACQUATICI veri e propri che respirano l'ossigeno disciolto

nell'acqua (odonata, neuroptera).

Gli insetti acquatici respirano attraverso branchie tracheali.

Si tratta di espansioni del tegumento esterno sottili e permeabili ai

gas, al di sotto delle quali è presente una rete di tracheole. L'ossigeno

passa quindi dalle branchie alle tracheole.

Le tracheole confluiscono in rami tracheali più grandi che entrano

verso l'interno del corpo per poi suddividersi nuovamente in tracheole

che distribuiscono l'ossigeno a tutti i tessuti.

Nella maggior parte degli animali dotati di un sistema respiratorio il liquido cellulare

(sangue o emolinfa) ha funzione di trasporto dell'ossigeno e dell'anidride

carbonica. Il trasporto di questi gas è facilitato dalla presenza di pigmenti respiratori

che si legano con legame debole e reversibile all'ossigeno e all'anidride carbonica.

Nei vertebrati questo pigmento e rappresentato dall'emoglobina, contenuta in

cellule specializzate del sangue, i globuli rossi o eritrociti.

Nei mammiferi gli eritrociti maturi sono privi di nucleo e hanno la forma di una lente

biconcava.

Gli invertebrati che respirano tramite polmoni o branchie sanguigne presentano

pure pigmenti respiratori, in questo caso disciolti direttamente nel liquido circolante

(gli eritrociti sono assenti). Il pigmento più diffuso negli invertebrati è l'emocianina.

Nel caso degli artropodi che respirano mediante trachee l'emolinfa non svolge

funzione di trasporto dei gas perchè il sistema tracheale trasporta l'ossigeno

direttamente a tutte le cellule del corpo.

Gli anellidi respirano attraverso la superficie umida del corpo. Il diametro degli

anellidi è però troppo grande perchè l'ossigeno possa raggiungere per semplice

diffusione tutte le cellule, come avviene nel caso dei platelminti e dei nematodi.

Nel caso degli anellidi, quindi, il sistema circolatorio svolge anche la funzione di

trasporto dei gas. L'ossigeno passa per diffusione attraverso la superficie del corpo e

si lega ai pigmenti respiratori disciolti nel sangue.

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ESCREZIONE

La maggior parte dei prodotti azotati di rifiuto deriva dalla demolizione metabolica

degli amminoacidi prodotti dall'idrolisi delle proteine.

Un amminoacido libera il suo gruppo amminico sotto forma di ammoniaca nella

reazione detta deamminazione. 4+

L'ammoniaca NH (in realtà ione ammonio NH al pH dei liquidi organici) insieme

3 + + +2

agli ioni Sodio (Na ) ioni Potassio (K ) e ioni Calcio (Ca ) sono composti

tossici poiché tendono a fare aumentare il pH dei liquidi (a renderli basici) e questo

effetto può influenzare negativamente gli enzimi cellulari.

Gli animali eliminano l'ammoniaca in differenti modi, secondo il loro ambiente.

Poiché l'ammoniaca è altamente solubile nell'acqua e si diffonde rapidamente

attraverso le membrane cellulari, gli ANIMALI ACQUATICI di solito la eliminano

rapidamente attraverso le branchie o altre superfici del corpo.

Non essendo circondati da acqua, gli ANIMALI TERRESTRI non sono in grado di

smaltire allo stesso modo l'ammoniaca nell'ambiente, infatti convertono

metabolicamente la NH in sostanze meno tossiche che possano essere accumulate

3

ed eliminate periodicamente.

Questo processo conserva l'acqua, che altrimenti sarebbe perduta per diluire

l'ammoniaca a livelli meno tossici, ma questo processo implica un elevato costo in

energia, infatti deve essere spesa energia per modificare chimicamente l'ammoniaca

e per produrre enzimi che catalizzino le reazioni di conversione.

Il prodotto finale del metabolismo azotato cambia quindi da specie a specie.

Liberano direttamente ammoniaca molti vertebrati e invertebrati acquatici.

L'ammoniaca viene trasformata in urea (solubile in acqua) nei mammiferi, nelle

tartarughe e negli anfibi.

I rettili terrestri, gli uccelli e alcuni insetti, producono invece acido urico,

insolubile, che viene eliminato assieme alle feci.

I ragni trasformano l'ammoniaca in guanina.

I rifiuti azotati vengono eliminati dall'apparato escretore.

Non tutti gli animali sono dotati di apparato escretore. Spugne e Cnidari eliminano

l'ammoniaca per semplice diffusione attraverso la superficie del corpo. .

Nel mondo animale troviamo vari tipi di apparato escretore ma in tutti i casi il

processo può essere facilmente riassunto in 3 punti:

- FILTRAZIONE

Prodotti di rifiuto arrivano nel glomerulo e passano nella capsula di Bowman.

- RIASSORBIMENTO DIFFERENZIALE,

Avviene nel tubulo contorto massimale e può implicare consumo di energia per

l’assorbimento di NaCl, Glucosio, Calcio e H O.

2

- ELIMINAZIONE DELL'URINA,

Filtrazione di tutto il sangue 30-36 volte nelle 24 ore.

In generale il sistema escretore è costituito da tubuli di vario tipo:

protonefridi, metanefridi, ghiandole antennali o mandibolari, tubi malpighiani,

nefroni.

I protonefridi sono presenti in vari invertebrati, comprendenti i platelminti, i rotiferi,

alcuni anellidi e i molluschi larvali, nonché nell'anfiosso, che è un cordato

invertebrato. Filizzola

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Il tipico Apparato PROTONEFRIDIALE è costituito da 2 tratti ramificati di tubuli

terminanti con bulbi cavi, chiusi, che raccolgono liquidi da tutto il corpo ed espellono

urina attraverso piccoli pori escretori detti nefridiopori.

Una cellula a ditale espanso, detta cellula a fiamma, forma il fondo cieco

bulbiforme di un tubulo e contiene ciglia che spargono nel lume dell'apparato.

Le ciglia vibratili sono soggette a un movimento che somiglia al tremolio della

fiamma di una candela e, per questa ragione, i primi microscopisti chiamarono

cellule a fiamma queste cellule.

METANEFRIDI: Questi organi escretori tubulari sono presenti in molti anellidi.

Il liquido celomatico entra nei metanefridi dalla cavità del corpo attraverso un

nefrostoma, estremità aperta del tubulo metanefridiale. Il tubulo segue un percorso

ad anse fino a una vescica di accumulo. Il liquido celomatico viene modificato nei

tubuli per riassorbimento delle sostanze utili e secrezione dei sali in eccesso.

La vescica si svuota all'esterno attraverso un nefridioporo (o poro nefridiale).

I Lombrichi hanno un paio di metanefridi in ciascun metamero o segmento del corpo

(eccetto i primi pochi metameri e l'ultimo). Ogni metamero contiene liquido

celomatico che si forma come un filtrato dal sangue presente nei capillari

dell'apparato circolatorio.

Mentre i liquidi celomatici percorrono i tubuli, sali e sostanze nutritive vengono

riassorbiti e si trasferiscono nei capillari che circondano ogni tubulo metanefridiale.

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APPARATI DI TUBI MALPIGHIANI E INTESTINO POSTERIORE

Nella maggior parte degli artropodi terrestri, l'apparato costituito dai tubi (o vasi)

malpighiani e dall'intestino posteriore, interviene nell'escrezione e

nell'osmoregolazione. Nella maggior parte degli insetti, i tubi malpighiani sono tubuli

a estremità chiusa che si svuotano nell'intestino posteriore contenuto nell'addome. Si

+

bagnano nell'emolinfa e formano un filtrato trasportando attivamente ioni K (e

+

talvolta ioni Na ) dall'emolinfa nei tubuli.

L'acqua segue osmoticamente, trasportando con se piccole molecole disciolte,

comprendenti sostanze di rifiuto. L'acido urico, il prodotto terminale del metabolismo

azotato, passa nel lume dei tubuli sotto forma di sali solubili detti urati (in

prevalenza urato di potassio).

Le grandi molecole come le proteine vengono escluse e rimangono nell'emolinfa.

Le cellule che tappezzano l'intestino posteriore riassorbono le sostanze utili che

passano in esso dai tubi malpighiani, nonché dall'intestino medio. L’acqua viene

+ +

eliminata osmoticamente dall'intestino posteriore quando gli ioni K e Na vengono

trasportati attivamente negli spazi tissutali circostanti.

Le sostanze che non vengono trasportate attivamente fuori dell'intestino posteriore

vengono espulse come una miscela di urina e feci. Via, via che il liquido percorre i

tubi malpighiani e l'intestino posteriore, il pH decresce e avvengono altre variazioni,

facendo si che gli urati formino cristalli insolubili di acido urico.

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APPARATO ESCRETORE NEI MAMMIFERI L'apparato escretore nei mammiferi

è costituito da 2 reni a forma di

fagiolo, ciascuno connesso con un

condotto detto uretere che

trasporta l'urina dal rene alla

vescica urinaria.

Nel rene distinguiamo una regione

corticale esterna e una regione

midollare interna.

Le unità funzionali del rene sono i

nefroni tubulari, che raccolgono un

filtrato sanguigno dai capillari e

modificano il filtrato con un

processo di riassorbimento selettivo.

Canali collettori ricevono il filtrato

da più nefroni (glomeruli).

Un nefrone è costituito da due parti

principali: un unità deputata alla

filtrazione del sangue detta

corpuscolo renale e, un tubulo

renale (o urinifero) che conduce dal

corpuscolo renale a un canale

collettore.

Il corpuscolo renale è costituito da un intreccio di

anse capillari, dette collettivamente GLOMERULO

di Malpighi, circondate da una CAPSULA

glomerulare di Bowman, che le avvolge come

un sacco a doppia parete.

La capsula di Bowman è formata dall'estremità

chiusa espansa del tubulo renale.

I corpuscoli renali si trovano nella parte periferica

del rene, detta sostanza corticale del rene.

Il liquido che grazie alla pressione del sangue

fuoriesce dai capillari, si raccoglie nel lume della

capsula di Bowman, che è continua con il lume del

resto del nefrone.

Il tubulo renale ha tre regioni distinte, che elaborano il filtrato ottenuto dal sangue.

La prima regione, che è adiacente alla capsula di Bowman, è detta tubulo contorto

prossimale a cui segue un decorso altamente tortuoso.

La seconda regione, detta ansa di Henle, ha una lunghezza piuttosto variabile,

secondo la specie e la posizione del nefrone nel rene. L’ansa di Henle assume una

forma a “U” allungata.

L'ansa di Henle ha un ramo discendente che può dipartirsi dalla sostanza corticale

del rene e approfondirsi nella parte centrale del rene (sostanza midollare).

Nella sostanza midollare, l'ansa di Henle inverte il proprio decorso e ritorna verso la

sostanza corticale come ramo ascendente. A valle del ramo ascendente si trova la

terza regione del tubulo renale, detta tubulo contorto distale.

L'elaborazione del filtrato comincia nel tubulo contorto prossimale, dove circa il

75% del filtrato viene ricuperato dal sangue nei capillari peritubulari.

Le cellule del tubulo contorto prossimale secernono attivamente idrogenioni nel lume

tubulare e trasportano attivamente ioni sodio fuori del lume convogliandoli nel

liquido interstiziale: acqua, ioni cloruro e altri soluti seguono passivamente gli ioni

sodio.

Il movimento degli idrogenioni regola il pH del sangue e rende acido il filtrato.

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Il liquido nel quale sono immersi i

tubuli presenta un gradiente di

concentrazione minore al livello della

sostanza corticale e concentrazione

maggiore nella sostanza midollare.

L'ansa di Henle ha regioni con pareti

sottili e regioni con pareti spesse.

Il ramo discendente è altamente

permeabile all'acqua.

Man mano che il tubulo si

approfondisce nella zona a

concentrazione maggiore, l'acqua è

richiamata all'esterno del tubulo.

La regione sottile del ramo

ascendente è relativamente

impermeabile all'acqua, ma è

permeabile agli ioni sodio e cloro che

passano dal filtrato al liquido

interstiziale. La regione spessa del ramo ascendente ha una bassa permeabilità

all'acqua. In questo tratto il NaCl viene trasportato attivamente fuori dal tubulo.

Di conseguenza quando il filtrato giunge nel tubulo contorto distale è iposmotico

rispetto al liquido interstiziale e l'acqua è richiamata velocemente verso l'esterno.

Questo meccanismo permette di concentrare le urine recuperando acqua.

Animali che vivono in ambienti aridi hanno normalmente anse lunghe e producono

un'urina molto concentrata. Filizzola

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OSMOREGOLAZIONE

L'osmoregolazione è il mantenimento di un equilibrio, capace di sostenere la vita, tra

acqua e soluti nei liquidi organici (regolazione dell’equilibrio idro-salino).

Gli animali acquistano acqua bevendo, ingerendo alimenti contenenti acqua,

attraverso il metabolismo e attraverso l'osmosi.

Perdono acqua per escrezione, defecazione, scambi gassosi (negli animali terrestri),

o evaporazione.

Nell'OSMOSI l'acqua passa attraverso la membrana mediante processo di natura

totalmente passiva, cioè, non utilizza energia metabolica.

Il meccanismo osmotico è semplice: l’acqua migra dalla regione in cui la sua

concentrazione è maggiore, alla regione in cui la sua concentrazione è minore.

Se due soluti presentano una medesima concentrazione esse vengono definite

ISOSMOTICHE.

Se le due soluzioni non sono isosmotiche, allora saranno:

- IPOSMOTICA la soluzione che presenta una concentrazione MAGGIORE.

- IPEROSMOTICA la soluzione che presenta una concentrazione MINORE.

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La concentrazione osmotica è la pressione osmotica di una soluzione, è una misura

della sua concentrazione dei soluti a una misura della sua capacità di fare affluire

acqua nella soluzione stessa per osmosi. Perciò, le soluzioni isosmotiche hanno

uguali pressioni osmotiche.

Il movimento osmotico dell'acqua attraverso le superfici del corpo non è determinato

dalla concentrazione di un particolare sale o composto organico: tutti i sali, gli

amminoacidi, gli zuccheri, le proteine e le altre molecole in soluzione contribuiscono

alla pressione osmotica.

Quando ci sono differenze nella concentrazione totale delle sostanze disciolte e, di

conseguenza, c'e una differenza nella pressione osmotica, fra due regioni, per

esempio tra l'ambiente esterno e i liquidi organici di un animale, l'acqua tende ad

affluire nella regione dove la pressione osmotica è maggiore.

L'acqua di mare è isosmotica con i liquidi intracellulari e i liquidi extracellulari della

maggior parte degli invertebrati marini, cioè, la pressione osmotica dei liquidi

organici è uguale a quella dell'acqua di mare e quindi in questi animali non c’è alcun

movimento netto di acqua in entrata e in uscita.

Gli animali dulciacquicoli tendono ad acquistare

acqua essendo iperosmotici rispetto al loro ambiente:

i loro liquidi organici hanno una più alta concentrazione

dei soluti e una più alta pressione osmotica rispetto

all'acqua.

La maggior parte dei pesci marini tende a perdere

acqua avendo liquidi organici che sono meno

concentrati dell'acqua di mare e perchè sono

iposmotici rispetto al loro ambiente.

L'acqua è necessaria per la vita, ma, nella sua forma pura, può essere nociva per le

cellule animali. Quando viene collocata in acqua distillata, una cellula animale si

rigonfia osmoticamente, il suo contenuto si diluisce e il metabolismo cellulare viene

compromesso. Se il rigonfiamento continua, la cellula può rompersi. Con l'aggiunta

di un singolo sale, come il cloruro di sodio, l'ambiente esterno può essere reso

isosmotico con il citoplasma della cellula e il rigonfiamento si arresta. Però, la

maggior parte delle cellule animali muore in un mezzo contenente soltanto cloruro di

sodio poiché i processi biologici richiedono una miscela equilibrata di soluto.

La capacità degli animali di regolare la composizione ionica delle proprie cellule e dei

propri liquidi extracellulari è un componente del processo globale di osmoregolazione

ed è detta regolazione ionica.

Ioni vanno perduti con l'acqua nell'escrezione e per trasporto attraverso le superfici

del corpo. Le cellule animali spendono continuamente energia per procurarsi e

conservare certi ioni essenziali a concentrazioni maggiori delle corrispondenti

concentrazioni nell'ambiente e spendono anche energia per escludere certi ioni dai

loro liquidi organici.

Il problema di mantenere l'equilibrio tra acqua e ioni nei liquidi interni è

strettamente legato al processo dell'escrezione. Le cellule liberano sostanze di

rifiuto nei liquidi extracellulari e molti animali eliminano per escrezione rifiuti

metabolici come soluti nell'acqua. Il termine urina è usato in senso generale per

indicare qualsiasi tipo di rifiuto metabolico azotato prodotto dai reni a da altre

strutture deputate all'escrezione. Molti dei meccanismi cellulari, dei tessuti e degli

organi che intervengono nell'osmoregolazione, intervengono anche nella produzione

e nell'escrezione dell'urina. Perciò, l'osmoregolazione e l'escrezione sono aspetti

strettamente legati dell'omeostasi.

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Gli ambienti terrestri sono osmoticamente difficili per gli animali, poiché l'acqua

evapora continuamente dalle superfici corporee umide e molti animali usano notevoli

quantità di acqua per eliminare i prodotti di rifiuto. Dei circa 34 phyla di animali,

soltanto 6 sono riusciti a colonizzare le terre emerse. Gli animali terrestri si

procurano l'acqua soltanto periodicamente bevendo o alimentandosi e devono

accumulare quantità di acqua sufficienti a compensare le perdite continue.

Poiché l'acqua ingerita non ha una composizione ionica capace di sostenere la vita,

gli ioni in eccesso devono essere eliminati e gli ioni scarsi devono essere conservati.

Gli ambienti terrestri non sono omogenei nei problemi osmotici che presentano agli

animali. Adattamenti Negli Animali Acquatici

L'acqua di mare contiene ioni essenziali in quantità sufficiente a sostenere la vita e

gli animali marini si conformano osmoticamente all'acqua di mare oppure non si

conformano.

Le specie dulciacquicole, devono rimanere iperosmotiche rispetto

all'acqua dolce per sostenere il metabolismo cellulare.

Gli animali marini, dulciacquicoli e di estuario che sono iperosmotici e

iposmotici devono spendere energia per mantenere concentrazioni

osmotiche diverse da quelle dell'ambiente, tali animali sono detti osmore-

golatori.

Gli animali marini i cui liquidi rimangono isosmotici con l'acqua di

mare sono detti osmoconformisti.

È importante tenere presente che essere isosmotico con l'acqua

circostante non equivale ad avere la stessa composizione ionica

dell'acqua circostante. Perciò, pur essendo isosmotici con l'acqua di

mare, gli osmoconformisti regolano la composizione ionica dei propri

liquidi organici, specialmente dei loro liquidi intracellulari e hanno

concentrazioni di ioni specifici differenti da quelle presenti nell'acqua

di mare.

A causa di queste differenze ioniche, gli osmoconformisti devono

spendere una certa quantità di energia per mantenere l'omeostasi

dei liquidi.

TOLLERANZA ALLE VARIAZIONI DI SALINITÀ

Gli animali acquatici variano nella tolleranza per le salinità variabili.

Sono dette STENOALINE le specie che sono capaci di tollerare soltanto uno

stretto intervallo di salinità.

Sono dette EURIALINE le specie che sono capaci di tollerare notevoli variazioni

della salinità esterna, come quelle che vivono negli estuari (Salmoni e Anguille).

ANGUILLA SALMONE

La maggior parte, delle specie dulciacquicole e marine è stenoalina.

Le specie stenoaline e le specie eurialine possono essere osmoconformisti oppure

osmoregolatori. Filizzola

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ORGANISMI DULCIACQUICOLI

Per ottenere un mezzo idoneo all'attività delle cellule, gli animali dulciacquicoli

devono mantenete la concentrazione dei liquidi organici a un livello più alto di quello

dell'acqua dolce, perciò sono tutti osmoregolatori.

Devono compensare una perdita costante di sali per diffusione e un acquisto netto di

acqua attraverso gli organi per gli scambi gassosi e le superfici generali del corpo.

Gli animali dulciacquicoli compensano l'acquisto d'acqua e la perdita di sali in tre

modi.

In primo luogo, alcuni hanno basse concentrazioni

di soluti nei liquidi extracellulari, abbassando il

gradiente osmotico tra i liquidi extracellulari e

l'ambiente.

I bivalvi dulciacquicoli, per esempio, hanno liquidi

extracellulari la cui concentrazione è pari a soltanto

1/25 di quella dei liquidi extracellulari dei loro

equivalenti marini.

In secondo luogo, il rivestimento esterno di molti

animali, come quello del gambero e di altri crostacei, è

impermeabile all'acqua, ciò riduce la superficie

attraverso cui viene acquistata l'acqua.

In terzo luogo, la maggior parte degli animali dulciacquicoli spende energia per

pompare l'acqua in eccesso dai liquidi organici nell'ambiente e per trasportare

attivamente sali dall'ambiente nei liquidi organici.

GLI OSTEITTI DULCIACQUICOLI RISOLVONO I PROBLEMI OSMOTICI.

A differenza dei loro equivalenti marini, questi

vertebrati non bevono acqua, bensì acquistano

acqua per osmosi attraverso le branchie e per

ingestione di alimenti.

Il loro rene agisce come una pompa idraulica,

producendo giornalmente una massa di urina diluita

pari a circa 1/3 della massa corporea.

Le cellule assorbenti ioni cloruro situate nelle loro

branchie sostituiscono i sali perduti nell'urina e sali

essenziali vengono anche prelevati dall'alimento.

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ORGANISMI MARINI

OSTEITTI marini (pesci ossei)

Nella maggior parte degli osteitti (pesci ossei) marini i liquidi organici hanno

concentrazioni saline pari a circa 1/3 delle concentrazioni presenti nell'acqua di mare

forse poiché alcuni di questi animali si evolsero in acqua dolce e poi invasero il mare.

Di conseguenza, questi vertebrati perdono continuamente acqua per osmosi e

acquistano sali per diffusione attraverso le branchie. Per compensare la perdita

d'acqua, bevono acqua di mare.

(Se l'ingestione di acqua viene impedita sperimentalmente, questi animali si

disidratano rapidamente, perdendo durante un giorno circa il 7/35 % della massa

corporea sotto forma di acqua).

Acqua e molti sali vengono assorbiti dalle cellule intestinali e i sali in eccesso devono

essere eliminati. Ma i reni degli osteitti marini non sono molto efficaci nell'eliminare i

sali poiché producono soltanto una piccola quantità di urina che è isosmotica con i

liquidi organici. Come fanno allora questi pesci per eliminare i sali in eccesso?

La risposta sta nelle branchie, in cui cellule di escrezione degli ioni cloruro

-

(Cl ), specializzate, trasportano attivamente ioni cloruro dal sangue al mare.

ORATA

CONDRITTI o pesci cartilaginei (squali e razze)

I liquidi organici dei condritti o pesci cartilaginei (squali e razze) hanno una

concentrazione salina pari a circa la metà di quella dell'acqua di mare e quindi ci si

attende che essi, come gli osteitti, perdano acqua per osmosi. Però, gli squali e le

razze mantengono l'omeostasi interna in un modo molto diverso da quello adottato

dagli osteitti e in realtà acquistano acqua per osmosi. Gli squali e le razze

conservano il prodotto di rifiuto azotato (urea) ad alte concentrazioni (fino al

2,5 %) nei loro liquidi organici. Inoltre, producono e conservano il composto ossido

di trimetilammina a concentrazioni comprese nell'intervallo 0,25/1,43 %.

L'ossido di trimetilammina protegge le proteine del corpo dagli effetti

destabilizzanti delle alte concentrazioni dell'urea. Queste sostanze, nel loro insieme,

rendono la concentrazione osmotica dei liquidi extracellulari degli squali lievemente

maggiore di quella dell'acqua di mare.

Negli squali e nelle razze entra per osmosi tanta

acqua quanta basta perchè essi non debbano

bere acqua di mare. I sali in eccesso, come quelli

ingeriti con l'alimento, vengono eliminati dal rene e

da una ghiandola rettale che elimina cloruro di sodio

nella parte posteriore dell'intestino.

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La maggior parte dei vertebrati marini, non è in grado di alleviare la disidratazione

bevendo acqua di mare, infatti bevendo acqua marina, i Sali in eccesso vengono

eliminati nell’urina insieme all’acqua e la quantità di acqua perduta sarebbe

maggiore di quella acquistata. Ciononostante, parecchi rettili, uccelli e mammiferi

sono marini.

Come fanno questi animali ad eliminare i sali in eccesso senza perdere troppa acqua?

Gli uccelli e i rettili marini hanno ghiandole (di escrezione) del sale specializzate,

le quali eliminano i sali in eccesso dal sangue conservando al tempo stesso l'acqua.

Negli uccelli, le ghiandole (nasali) del sale, situate in prossimità degli occhi,

eliminano dal sangue il cloruro di sodio in eccesso, conservando acqua dolce per le

necessità dell'animale. Una soluzione salina altamente concentrata passa dalle

ghiandole nelle narici. Nelle tartarughe, la ghiandola del sale e una ghiandola

lacrimale modificata.

Le ghiandole (di escrezione) del sale permettono agli animali di desalinare l'acqua di

mare e di sopravvivere senza accedere all'acqua dolce. l'escrezione del sale non è

continua ed è regolata dal sistema nervoso. Alte concentrazioni di sale nel sangue

stimolano osmorecettori situati, si pensa vicino al cuore. Questi recettori inviano

impulsi all'encefalo, che a Sua volta stimola le ghiandole a eliminare sale finché la

concentrazione del sale nel sangue non è scesa a livelli tollerabili.

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SOSTEGNO

Nel regno animale esistono 3 tipi di scheletro:

1. SCHELETRO IDROSTATICO

Liquidi mantenuti in pressione in compartimenti del corpo.

2. ESOSCHELETRO

Per esempio la cuticola degli artropodi o la conchiglia dei molluschi.

3. ENDOSCHELETRO

Ossa e cartilagini dei vertebrati, spicole delle spugne.

Quasi tutti gli animali, ricevono un notevole sostegno dai tessuti connettivi.

Tutti i tipi di tessuto connettivo sono costituiti da cellule immerse in una matrice.

Fibre proteiche nella matrice formano reticoli di rinforzo in tutto il corpo dell'animale.

Tessuti connettivi fibrosi, per esempio, conferiscono la forma e mantengono al loro

posta gli organi.

Il collageno, che può essere considerato come una fune molecolare, è il tipo più

comune di proteina fibrosa di rinforzo nei tessuti connettivi.

Gli endoscheletri e gli

esoscheletri sono materiali

costituiti da fibre immerse in sali

minerali. Nel tessuto osseo, per

esempio, sali di calcio circondano

le fibre collagene nella matrice

intercellulare. Circa la metà, in

volume, del tessuto osseo è

costituita da collageno.

Quando un animale si muove, il

suo scheletro è sottoposto a

differenti tipi di sollecitazioni che

provocano sforzi corrispondenti.

Nel sostenere un carico, le parti

scheletriche devono resistere a

una sollecitazione di

compressione, se l'elemento

scheletrico è debole, essa si può

fratturare.

La natura composita del tessuto osseo fa di esso un eccellente materiale strutturale.

I sali di Calcio resistono alla sollecitazione di compressione, mentre le fibre collagene

resistono alla sollecitazione di trazione. Grazie al suo contenuto di fibre, il tessuto

osseo è anche resistente alla fessurazione. Le cellule del tessuto osseo (osteociti)

sono capaci di riparare piccole fessure nella sostanza fondamentale dura.

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Scheletro idrostatico

I liquidi organici all'interno delle cavità del

corpo possono contribuire al sostegno

idrostatico di un animale. L'acqua trasmette la

pressione in uguale misura in tutte le direzioni

(principio di Pascal).

Se si applica una forza ai liquidi presenti nel

corpo di un animale il corpo si irrigidirà in

uguale misura dappertutto.

Questo effetto è analogo all'irrigidimento che

subisce un tubo flessibile percorso dall'acqua

quando viene chiuso l'ugello. Uno scheletro

idrostatico manipolato da muscoli può anche

permettere il movimento idraulico.

Come un palloncino pieno d'acqua si allunga

se viene premuto a un'estremità, il liquido in

pressione può dilatare quella parte

dell’animale. Certi organismi acquatici, come

le idre e le attinie (o anemoni di mare), fanno

affidamento quasi esclusivamente sul

sostegno idrostatico e sul movimento

idraulico.

La parete del corpo di molti animali con scheletro

idrostatico è provvisto di muscoli, alcuni dei quali (mu-

scoli circolari) abbracciano il corpo, mentre altri (mu-

scoli longitudinali) decorrono longitudinalmente nella

parete del corpo.

Se entrambi gli insiemi di muscoli si contraggono in

uguale misura lungo l'intera parete del corpo, il corpo

diventa più rigido. Contrazioni e rilassamenti alternati

dei muscoli circolari e dei muscoli longitudinali in onde

retrograde producono il movimento peristaltico, che

è un tipo di locomozione idraulica. Molti vermi con il

corpo pieno di liquido sono capaci di strisciare o scavare

servendosi della peristalsi.

Gli Anellidi hanno pure uno scheletro idrostatico costituito dal liquido che riempie il

celoma (cavità interna rivestita dal peritoneo). Gli Anellidi sono dotati di fasci

muscolari circolari e longitudinali, poiché i segmenti del corpo di questi animali sono

separati anche all'interno, i singoli segmenti possono allungarsi e accorciarsi in

maniera indipendente l'uno dall'altro.

Nei Platelminti, il tessuto connettivo e il liquido interstiziale sono i principali

elementi di sostegno in questi animali acelomati (privi di cavità interna).

Lo scheletro idrostatico dei Nematodi è costituito dal liquido che riempie lo

pseudoceloma (cavità interna priva di peritoneo). Poiché questi animali sono dotati

solamente di muscoli longitudinali. che vanno da un'estremità all'altra del corpo,

possono muoversi solo con movimento anguilliforme, piegando alternativamente i

due lati del corpo.

Un importante vantaggio dello scheletro idrostatico è il fatto che, a differenza dello

scheletro rigido, implica un modesto aumento del peso dell'animale e quindi un

modesto aumento dell'energia necessaria per la locomozione.

Però, lo scheletro idrostatico ha anche alcuni svantaggi. A un animale dotato di

scheletro idrostatico riesce difficile compiere movimenti locali precisi, poiché i liquidi

trasmettono le pressioni in tutte le direzioni. La contrazione dei muscoli in una

regione del corpo può fare stirare i muscoli altrove, facendo si che si oppongano

all'aumento della pressione. Questo processo ha un basso rendimento energetico e

tende a rendere piuttosto lenti i movimenti idraulici. Inoltre, piccole ferite possono

causare la perdita di liquido e compromettere la capacità di locomozione.

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Esoscheletro

Un tipico scheletro esterno è quello

degli artropodi.

Negli artropodi il corpo è rivestito da un

epitelio monostratificato che produce

verso l'esterno una cuticola. La cuticola

è costituita da 3 strati: un'epicuticola

esterna molto sottile, un'esocuticola e

un'endocuticola.

L'epicuticola è costituita

principalmente da proteine, con cere

idrorepellenti.

Un'epicuticola cerosa è un adattamento

importante negli artropodi terrestri,

infatti riduce notevolmente la perdita

d'acqua ed è una delle ragioni principali

del successo degli artropodi sulle terre

emerse.

Circa il 50% della cuticola degli artropodi è costituita da chitina, un carboidrato

lungo e flessibile, simile alla cellulosa che conferisce alla cuticola un'eccellente

resistenza all'urto.

Nell'esocuticola, le molecole proteiche sono legate fra loro, inoltre al suo interno

vengono liberate sostanze dette fenoli, i quali vengono ossidati a chinoni, che si

legano alle molecole proteiche. I chinoni trasformano la cuticola proteica molle,

nell'esoscheletro duro, di colore scuro.

Le aree indurite della cuticola sono dette scleriti e il processa di indurimento è detto

sclerificazione.

L’endocuticola e l'esocuticola sono costituite da una sostanza composta da chitina

immersa in una massa di parecchi tipi di proteine. Nei crostacei, quali i granchi e

i gamberi, l'indurimento delle

proteine viene aumentato

dalla deposizione di carbonato

di calcio e di fosfato di calcio

nell'endocuticola e

nell'esocuticola.

L'esoscheletro fornisce

un'ampia superficie per

l'attacco dei muscoli e questo

spiega le prestazioni

eccezionali mostrate dagli

artropodi (per esempio una

formica può trasportare pesi

molte volte superiori a quello

del proprio corpo).

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La cuticola però rappresenta un ostacolo per l'accrescimento e quindi

l'animale ha bisogno di cambiare più volte la cuticola esterna con un

processo che prende il nome di MUTA.

L'accrescimento appare quindi svolgersi a intermittenza, anzichè in

modo continuo come negli animali provvisti di endoscheletro.

Gli insetti e molti altri artropodi cessano di accrescersi e di subire la

muta dopo avere raggiunto la maturità sessuale.

Durante ogni stadio dello sviluppo, l'animale aumenta la propria

massa sempre più rapidamente finché i tessuti del corpo non hanno

riempito lo spazio disponibile all'interno dell'esoscheletro, poi,

immediatamente prima della mura, l'animale cessa di alimentarsi.

In preparazione di una muta, la cuticola si separa dall'epidermide la quale secerne

una soluzione enzimatica detta liquido esuviale sotto la vecchia endocuticola.

Quando il liquido esuviale discioglie la vecchia endocuticola, le sostanze disciolte

vengono riassorbite e riutilizzate nella sintesi di nuova cuticola detta protocuticola.

Quando la vecchia endocuticola è stata disciolta, l'artropode deglutisce aria a acqua,

secondo la specie, ciò determina il distacco della vecchia esocuticola e l'animale si

muove in avanti uscendo dal vecchio esoscheletro.

Ora l'artropode è racchiuso in una protocuticola molle di colore chiaro, rivestita da

una sottile epicuticola, poi deglutisce altra acqua a aria, dilatando la nuova cuticola

per creare spazio per un ulteriore accrescimento.

La deposizione di nuova cuticola continua per parecchie ore, durante le quali la parte

esterna della protocuticola si sclerotizza a formare l'esocuticola, poi l'accrescimento

continua finché non è stato occupato lo spazio all'interno della nuova cuticola.

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Endoscheletro

Lo scheletro tipico dei vertebrati ha due componenti principali:

Lo scheletro assiale, comprendente il cranio, la colonna venebrale e le costole.

Lo scheletro appendicolare, sostenente gli arti anteriori e gli arti posteriori.

L'architettura è importante nel determinare la capacita di uno scheletro di sostenere

la massa del corpo. Lo scheletro degli anfibi e dei rettili non è tanto efficace quanto

quello della maggior parte degli uccelli e dei mammiferi nel tenere il corpo sollevato

dal terreno.

Gli arti degli anfibi e dei rettili sporgono alquanto lateralmente dal corpo, invece le

zampe della maggior parte dei mammiferi e degli uccelli offrono un sostegno molto

più efficace essendo collocate direttamente sotto il corpo.

Il dorso arcato di un gatto o di un ratto è idoneo a sostenere il peso dei visceri

sospesi al disotto, ma che cosa accade quando alla colonna vertebrale arcata viene

fatto sostenere un carico in una posizione verticale, come nell'uomo? In questa

posizione, il carico non è distribuito uniformemente lungo la colonna vertebrale, ma il

peso viene sostenuto dalle articolazioni delle anche (articolazioni coxofemorali)

Le articolazioni sono normalmente rivestite di cartilagine.

Il tessuto cartilagineo, o cartilagine, è formato da cellule del tessuto connettivo

dette condrociti. Queste cellule secernono la sostan.za fondamentale (matrice) del

tessuto cartilagineo, costituita da fibre collagene che intrappola miliardi di molecole

d'acqua, producendo uno stato fisico gelatinoso. A causa dell'alto contenuto di acqua

della sua sostanza fondamentale, il tessuto cartilagineo è un eccellente

ammortizzatore fra molte ossa del corpo.

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Confronto Esoscheletri ed Endoscheletri

In generale, gli esoscheletri sono più rigidi degli endoscheletri, ma non altrettanto

resistenti. La maggiore rigidità fa degli esoscheletri un eccellente sostegno per il

movimento su basi muscolari. D'altra parte, gli esoscheletri hanno una capacità di

sostenere carichi la quale è minore di quella degli endoscheletri.

La resistenza meccanica di un esoscheletro può essere aumentata con un aumento

dello spessore, ma ciò può aumentare il peso a un livello critico e gli esoscheletri

spessi offrono generalmente una spazio interno meno ampio per i tessuti molli di un

animale.

L'esoscheletro influenza anche l'accrescimento di un animale poiché racchiude al suo

interno uno spazio limitato.

Se l'esoscheletro subisce la muta, la sostanza organica scartata rappresenta il

dispendio di una notevole quantità di energia. La muta rende anche un animale

vulnerabile da parte dei predatori.

Infatti, un esoscheletro nuovo è di solito molle, incapace di assicurare una protezione

efficace.

A differenza dell'esoscheletro, l'endoscheletro non limita lo spazio per gli organi

interni ed è capace di sostenere un peso maggiore, quindi non sorprende che gli

animali più grandi abbiano un endoscheletro.

L’endoscheletro offre anche altri vantaggi, per esempio i tessuti molli che circondano

un endoscheletro possono impedire danni allo scheletro.

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COORDINAMENTO ORMONALE

Il coordinamento delle attività e delle funzioni dell'organismo animale è in gran parte

espletato dal sistema nervoso. Il sistema nervoso produce degli stimoli che

vengono trasmessi da una cellula nervosa all'altra o da una cellula nervosa ad una

cellula bersaglio, per esempio una cellula muscolare.

Oltre ad avere un sistema nervoso, gli animali hanno anche un secondo sistema di

coordinazione i cui segnali sono sotto forma di sostanze secrete, dette ormoni (dal

greco ormao, “eccito”). Rispetto al veloce sistema nervoso, il sistema di

coordinazione chimico è piuttosto lento, poiché gli ormoni devono venire sintetizzati,

liberati e trasportati fino agli organi che regolano.

Data la notevole versatilità del sistema nervoso, perchè gli animali hanno bisogno di

un secondo sistema di coordinazione?

La ragione sembra essere che la regolazione nervosa tende a essere immediata e

localizzata, mentre molti processi corporei, comprendenti l'accrescimento e la

metamorfosi, il cambiamento di colore, la maturazione sessuale e il comportamento

di corteggiamento, implicano risposte complesse di lungo periodo.

La regolazione ormonale può anche essere più efficiente della regolazione nervosa

diretta: una minuscola quantità di ormone riesce a governare numeri enormi di

cellule che intervengono in processi su basi molto ampie come l'accrescimento e la

riproduzione. Un ormone è definito tradizionalmente come un

prodotto elaborato da una ghiandola senza

condotto escretore e trasportato dal sistema

circolatoria ad altre parti del corpo, dove regola la

funzione dl un organo bersaglio. Poiché l'ormone

viene secreta direttamente nei capillari sanguigni

presenti all'interno della ghiandola, la ghiandola è

detta ghiandola endocrina o ghiandola a

secrezione interna.

Negli invertebrati con apparato circolatorio aperto,

le ghiandole endocrine liberano ormoni

direttamente nell’emolinfa circostante.

il sistema nervoso e l'apparato endocrino operano

insieme come una rete integrativa di vasta portata,

o APPARATO NEUROENDOCRINO, in cui neuro-

trasmettitori, neurormoni e ormoni ghiandolari sono

i principali messaggeri chimici.

Il sistema nervoso usa i neurormoni per regolare la

produzione e la liberazione di ormoni ghiandolari

per opera di molte ghiandole endocrine.

Per esempio, nei vertebrati una parte del cervello,

l'ipotalamo, regola l'attività dell'ipofisi la quale, a

sua volta, regola la secrezione di ormoni per opera

di molte altre ghiandole.

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Corso di laurea: Corso di laurea in scienze ambientali e forestali
SSD:
A.A.: 2012-2013

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher GPL1987 di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Zoologia ed Entomologia applicata e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Basilicata - Unibas o del prof Falabella Patrizia.

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