Zoologia - Appunti 1

Zoologia

Zoologia (Zoon = animale + logos = discorso, studio su) è la disciplina che studia scientificamente gli animali, studia la vita nella sua totalità. I biologi si dividono in sottocategorie che sono: i microbiologi, botanici e zoologi. Gli zoologi si occupano di un gruppo cellulare che sono i protisti, non fotosintetici, la maggior parte dei biologi sono zoologi.

Formazione del biologo

Un biologo nella sua formazione deve conoscere quello che lo circonda, tutte le relazioni che intercorrono l’uomo e l’ambiente degli organismi:

• Nella ricerca un biologo utilizzerà tanti modelli animali ed è fondamentale che li conosca bene.
• Sfruttiamo le conoscenze che derivano dal loro studio.
• Molti animali influenzano direttamente la vita dell’uomo (es. gli animali che attaccano le nostre colture, gli animali che sfruttiamo noi, i parassiti, gli animali che danneggiano manufatti).
• Per conoscere l’interattivo mondo in cui viviamo.
• Per la conoscenza in se stessa.

Una rete di relazioni che intercorrono tra organismi marini.

Specializzazioni degli zoologi

Lo zoologo di solito si specializza in un ramo, i più specializzati sono gli: entomologi (studiano solo dei generi), erpetologi, ictiologi, mammologi, ornitologi. Per quanto riguarda la modalità in cui vengono studiati gli animali possiamo avere studiosi di: anatomia, citologia, ecologia, embriologia, genetica, istologia ecc.

Caratteristiche degli animali

L’animale è un organismo eucariote, pluricellulare, con cellule prive di parete, eterotrofo e che si nutre per ingestione. Le necessità degli animali sono:

• Isolarsi - Tegumento/esoscheletro
• Sostegno - idroscheletro / endoscheletro
• Movimento – hanno Muscoli
• Nutrirsi – hanno Bocca/ano
• Scambio gas respiratorio – devono avere un apparato respiratorio
• Distribuzione nutrienti/gas nel corpo – hanno un apparato circolatorio
• Eliminazione cataboliti e regolare l’osmosi – hanno apparati o funzioni osmoregolatore ed escretore
• Controllo endocrino – possono avere ghiandole endocrine
• Difesa – hanno un sistema immunitario
• Riproduzione – hanno dei gameti
• Controllo nervoso/ ricezione stimoli – hanno degli organi di senso

Un animale è autonomo che scambia con l’ambiente cibo, feci, cataboliti, gameti. Queste caratteristiche le troviamo in modalità differenti a seconda del gruppo, gruppi complessi hanno degli apparati, altri hanno delle cellule.

Classificazione degli animali

Gli animali prima erano divisi in cinque regni, adesso invece si riconoscono: i batteri, gli archea e gli eukarya. I livelli di organizzazione sono differenti e possiamo dividerli in 5 livelli:

• A livello del protoplasma
• A livello cellulare (poche cellule ognuna con funzioni differenti)
• A livello di cellula-tessuto (cellule con stessa funzione si raggruppano a formare tessuti)
• A livello di tessuto-organo (i tessuti si specializzano e formano degli organi)
• A livello di organo-sistema (gli organi si specializzano e formano dei sistemi)

L’organizzazione complessiva del corpo di un animale è il suo bauplan, che condivide con altri organismi che appartengono al suo stesso phylum. Es. diversi gruppi di molluschi, da uno primitivo possiamo riconoscere diversi organi che hanno lo stesso assetto. Possiamo trovare organismi con simmetria sferica con forme piccole e adatte a galleggiare o a rotolare, organismi con simmetria radiale (stella marina, riccio di mare) possono essere divisi in metà uguali con più assi passanti dal centro, organismi con simmetria bilaterale (ragno) tipica di organismi che hanno sviluppato un encefalo è molto vantaggioso procedere, camminare con l’encefalo nella stessa direzione in cui si va (organi di senso sul capo, l’animale ha la capacità di relazionarsi con l’ambiente stesso), possono essere divisi in due metà speculari. Nell’uomo non esiste una simmetria perfetta.

Sviluppo degli animali

Gli animali si sviluppano da uno zigote (una prima cellula). La formazione del celoma: troviamo animali acelomati e pseudocelomati, eucelomati. Gli animali seguono una segmentazione radiale o spirale, in alcuni animali compare il celoma. Lo sviluppo del celoma rende gli animali più flessibili e mobili quindi hanno una vita con più movimento. Gli pseudocelomati hanno un mesoderma con la muscolatura che permette il movimento, gli eucelomati in cui le cavità sono rivestite da un peritoneo. Nei vertebrati troviamo i tessuti connettivi, nervosi, muscolari ed epiteliali che svolgono le stesse funzioni di sostegno, movimento, collegamento nei centri nervosi, di protezione.

Classificazione biologica

La divisione in regni non è più valida, esistono solo nei documentari e vecchi libri. I viventi vengono classificati in: si distinguono i batteri dagli archea che sono i procarioti e gli eucarioti.

Cellula procariote vs eucariote

Cellula procariote: DNA circolare e a singolo filamento, nucleo assente, parete, organelli assenti o distribuiti nel citoplasma.

Cellula eucariote: Nelle piante c’è la parete cellulare però.

La maggior parte degli animali è di piccole dimensioni, da 1mm (microcrostacei) alle più piccole cellule eucariote (globuli rossi); 100 micrometri capello umano, 1 micrometro batteri e archea, 30-300 nm virus, 1nm grande molecola, 0,1 nm atomo.

Articoli scientifici

Gli articoli scientifici sono articoli pubblicati su riviste e sono i risultati di ricerche scientifiche e prima di essere pubblicati vengono revisionati da almeno tre persone esperte in questo settore.

Curiosità sulle dimensioni degli animali

Nel regno umano ci sono cellule piccole ed enormi, piccole sono le uova dello struzzo, quelle grandi sono le giraffe gli elefanti e le balene. Gli animali più grandi sono più protetti dall’ambiente esterno, i pesci che cambiano la temperatura dell’acqua non muoiono ma sono suscettibili all’ambiente esterno. Negli anni da organismi piccolissimi, microscopici siamo arrivati ad organismi enormi.

Classificazione animale

Sistematica: Dal greco latinizzato systema, applicato ai primi sistemi di classificazione degli organismi. È lo studio scientifico di tutti i tipi e diversità degli organismi, e di tutte le loro reciproche interazioni (Simpson, 1961). In Papua Nuova Guinea gli uomini dei monti Arfak classificano gli uccelli della foresta riconoscendo 136 “nomi”. Accurati studi sistematici condotti da specialisti ornitologi hanno in seguito evidenziato l’esistenza di 137 “specie”: solo in un caso due uccelli diversi avevano lo stesso nome.

Tassonomia

Tassonomia Dal greco: taxis, ordinamento, e nomos, legge. Terminologia proposta dal botanico De Candolle nel 1813 per il metodo per la classificazione delle piante. Tassonomia è la pratica della classificazione degli organismi.

Per classificare si intende raggruppare gli oggetti in classi comprendenti delle caratteristiche comuni. Sono possibili vari tipi di classificazione: per sesso, età, dimensione, ambiente, caratteri morfologici. Ma un metodo di classificazione che includa nella stessa classe un uccello un coniglio e un gatto ha poco senso dal punto di vista biologico.

• Classificare: stabilire le differenti “classi” a cui appartiene una serie di oggetti sulla base di criteri o di loro proprietà.
• Identificare: Inserire gli oggetti a seconda delle loro caratteristiche nelle classi che sono state create, tramite schemi di identificazione.

Una specie è una unità tassonomica fondamentale. Una delle definizioni più comuni e importanti è quella di Specie biologica: “La specie è una comunità riproduttiva, cioè un gruppo di popolazioni interfeconde riproduttivamente isolata da altri simili gruppi. Ogni specie costituisce una singola comunità di riproduzione, il cui patrimonio genetico è protetto mediante opportuni meccanismi detti di isolamento riproduttivo. Il concetto biologico di specie è anche noto come isolation species concept perché si concentra sull’isolamento riproduttivo.

Ci sono specie che si sono differenziate a partire da una specie comune e sono separate da barriere geografiche e quando si incontrano possono generare ibridi. Se formano ibridi fecondi possono essere considerati specie, es. cornacchie grigie sono adesso considerate una specie rispetto a quelle nere. Queste cornacchie possono dare origine a ibridi, questi ibridi sono fertili ma hanno una ridotta capacità riproduttiva e di sopravvivenza.

Concetti di specie

Gli individui possono appartenere ad una specie, ad una popolazione e una specie è formata da più popolazioni. Le specie sono distribuite su vasti territori, sono alcuni specie rare hanno piccolo popolazioni. Variabilità di Adalia bipunctata può avere colori e macchie differenti della stessa specie quindi fenotipi differenti, sono interfecondi. Lo scoiattolo rosso ha alcune colorazioni molto scure nero-marrone, fanno parte della stessa specie.

È difficile stabilire dei confini se le specie sono confinabili o se esistono popolazioni disgiunte (non in comunicazione). Sono state date diverse classificazione di specie:

• Concetto evolutivo: una specie evolutiva è un lignaggio che evolve separatamente dagli altri e che ha un proprio ruolo e una propria tendenza evolutiva unitaria.
• Concetto biologico: la specie rappresenta quella tappa della divergenza evolutiva, nella quale un insieme di forme, effettivamente o potenzialmente interfertili, riesce a segregarsi in due o più insiemi separati, fisiologicamente incapaci di incrociarsi.
• Concetto filogenetico: una specie è un insieme definibile di individui che mantengono tra loro relazioni genealogiche esclusive di ancestrale discendete, insieme che mantiene relazioni genealogico-filogenetiche con unità analoghe.

Per ogni specie si può determinare:

• Un areale geografico (distribuzione nel tempo).
• Una durata evolutiva (distribuzione nello spazio).

Gli areali possono essere continui o discontinui.

Criteri per riconoscere una specie

1. Criterio dell’origine comune 2. Specie come raggruppamenti più piccoli di organismi che condividono un insieme di caratteri sia ancestrali sia derivati 3. Comunità riproduttiva.

Spesso i caratteri morfologici aiutano l’individuazione delle specie ma l’avvento della biologia molecolare ha permesso di determinare anche specie molto simili: specie criptiche / sibling specie. Ad oggi le specie descritte sono 1,5 milioni, il numero di specie esistenti viene stimato tra i 5 e i 10 milioni, con stime che possono arrivare a 100 milioni considerando il fatto che specie o generi hanno delle specie uniche di batteri, protisti e funghi. Ogni specie ha un microbioma specifico, con questi studi si stanno conoscendo migliaia e milioni di specie difficili da identificare. Le regioni temperate sono maggiormente conosciute, mentre quelle tropicali anche se molto studiate sono ancora parzialmente inesplorate. Ogni anno vengono descritte circa 20,000 specie viventi, non solo di piccole dimensioni ma anche mammiferi e uccelli. Fra i primati, gruppo meglio conosciuto, dal 1990 sono state descritte almeno 30 nuove specie tra lemuri del Madagascar e scimmie del Brasile. 500-600 specie di anfibi vengono descritte ogni 10 anni. Per poter conservare le specie è necessario avere una solida conoscenza per saperle classificare e identificare. Negli insetti la metà devono essere ancora descritti.

Classificazione biologica

Classificazione biologica: raggruppamento ordinato di organismi secondo le loro somiglianze e consistente con le loro ipotetiche affinità (Mayr, 1991).

Criteri di classificazione

1. Somiglianza 2. Linea di discendenza

Metodo comparativo

L’approccio fondamentale, in qualsiasi scuola teorica, si basa sul confronto delle caratteristiche morfo-funzionali, fisiologiche, comportamentali, ecc. del gruppo in esame, allo scopo di indagare e possibilmente risolvere le relazioni filogenetiche. Il metodo fenetico e cladistico utilizzano tecniche di analisi numerica per ottenere una classificazione basata su dati oggettivi e non su interpretazioni soggettive.

Nomenclatura

Ogni specie ha un nome

• Il sistema di nomenclatura (zoologica, botanica, ecc.) permette di trasferire le conoscenze tassonomiche in uno schema pratico di utilizzo.
• Il trasferimento delle conoscenze tassonomiche in un sistema di nomenclatura è regolato da una serie di rigorose norme che sono descritte nel Codice Internazionale di Nomenclatura. Esistono 4 codici, uno zoologico, uno botanico, uno per i batteri e uno per gli ibridi di coltivazione di vegetali.

Cenni storici

Aristotele (384-322 a.C.) è il padre della classificazione biologica. “Gli animali si possono caratterizzare a seconda delle abitudini di vita, delle loro azioni, dell’aspetto e delle parti del loro corpo”. Ha utilizzato termini quali Coleotteri e Ditteri, in uso ancora oggi.

Interesse nelle scienze naturali diminuisce nei successivi 2000 anni fino al 1500 d.C. circa.

John Ray (1627-1705) può essere considerato un precursore di Linneo, infatti si occupa di sistematica e cerca di classificare i viventi secondo l’ordine divino della Creazione. Secondo Ray i fossili sono resti di organismi viventi, alcuni dei quali formati durante il diluvio universale. Ray spiega l’esistenza di fossili di animali mai visti con la possibilità che esistano luoghi inesplorati del Pianeta dove questi animali esistono tuttora, visto che Dio non avrebbe mai permesso l’estinzione di creature create da lui.

Aristotele considera gli animali divisi in generi (differenti da quelli attuali).

Classificazione di Aristotele

Gli animali con il sangue:

• Quadrupedi vivipari (mammiferi)
• Uccelli
• Quadrupedi ovipari (rettili e anfibi)
• Pesci
• Balene

Gli animali senza sangue:

• Cefalopodi
• Crostacei
• Insetti (inclusi anche altri artropodi)
• Testacei (animali con guscio come i molluschi)
• Zoofite o animali-pianta (come gli Cnidari)

Aristotele li divide in generi.

Linneo Carlo von Linné

Linneo Carlo von Linné 1707-1778 Lund

• Definito il padre della tassonomia per l’ideazione del sistema binomio di nomenclatura.
• Classificazione binomiale gerarchica, fissista, si pone il problema della gradualità all’interno del genere.
• Principalmente botanico
• Classificazione delle piante su caratteri riproduttivi
• Origini modeste medico. Non contraddice autorità biblico-religiose.

Sistematica linneana

Sistematica linneana: Quadrupedia (sangue rosso caldo, cuore in quattro parti) vivipari, Ordini: Primates, Bruta, Ferae, Glires, Pecora, Beluae, Cetae

Aves (come sopra) ovipari, Ordini: Accipitres, Picae, Anseres, Grallae, Gallinae, Passeres

Amphibia (sangue rosso freddo, cuore in due parti), respirazione polmonare, Ordini: Reptilia, Serpentes

Pisces (come sopra), respirazione branchiale Ordini: Branchiostegi, Chondropterigi ecc

Insecta (sangue bianco, cuore semplice), antenne articolate Ordini: Coleoptera, Hemiptera, Lepidoptera, Neuroptera, Hymenoptera, Diptera, Aptera

Vermes (come sopra) antenne inarticolate, Ordini: Mollusca, Intestina, Testacea, Zoophita, Infusoria

Classificazione di Linneo

• Imperium (“Impero”) - il mondo naturale
• Regnum (“Regno”) - le tre grandi divisioni della natura dell’epoca, animale, vegetale e minerale
• Classis (“Classe”) - suddivisioni del regno; sei per il regno animale (mammiferi, uccelli, anfibi, pesci, insetti e vermi)
• Ordo (“Ordine”) - ulteriore suddivisione della classe - la classe dei Mammiferi ne ha otto
• Genus (“Genere”) - ulteriore suddivisione dell’ordine - nei Mammiferi, ordine Primati, sono quattro, tra cui Homo
• Species (“Specie”) - suddivisione del genere, ad. es. Homo sapiens.
• Varietas (“Varietà”) - species variant, ad es. Homo sapiens europaeus.

Categorie tassonomiche principali

• Dominio Eukarya Eukarya
• Regno Animali Animali
• Phylum Cordati Arthopoda
• Subphylum Vertebrati Tracheata
• Classe Uccelli Insecta
• Ordine Passeriformi Hymenoptera
• Famiglia Paridi Apidae
• Genere Parus Apis
• Specie Parus major Apis mellifera

Categorie sistematiche comunemente utilizzate

Dominio regno sottoregno phylum subphylum superclasse classe sottoclasse coorte super ordine sezione ordine sottordine super famiglia famiglia sottofamiglia tribu genere specie Sottospecie. Le categorie tassonomiche sono i ranghi, o i livelli, della gerarchia classificatoria. A ciascuno di questi livelli fa riferimento un numero più o meno grande di entità, che vengono definite taxa (singolare taxon) ad esempio Homo sapiens, Drosophila melanogaster sono taxa riferibili alla categoria tassonomica ‘specie’. Homo e Drosophila sono taxa riferibili alla categoria ‘genere’. Il nome di una specie va scritto in corsivo (o sottolineato se a mano), il genere deve essere scritto con la lettera maiuscola mentre l’epiteto specifico va scritto tutto minuscolo (Canis lupus). Il genere non si può MAI omettere, ma si può abbreviare (C. lupus). La prima persona che descrive una specie è detta AUTORE e viene citato dopo il nome della specie: (Didelphis marsupialis Linnaeus 1758). Se lo status è stato corretto nel tempo il nome dell’autore si cita fra parentesi Varanus niloticus (Linnaeus 1766).

Secondo il Codice Internazionale di Nomenclatura Zoologica tutte le specie devono avere almeno un esemplare della stessa specie che serva come elemento di riferimento e confronto per altri zoologi: il TIPO (esemplare tipico, anche per le sottospecie). I tipi possono essere esemplari adulti di qualunque sesso o fase di sviluppo (uovo, larva, adulto), completi o parziali, fossili. Il Codice riconosce i seguenti tipi:

• Olotipo: il singolo esemplare designato come tipo di una specie o sottospecie, al momento della sua istituzione.
• Paratipo: Il resto di esemplari della serie tipo, escluso l'olotipo e l'allotipo. Possono essere anche molto numerosi.
• Sintipo: La descrizione di una nuova specie su una serie di esemplari che hanno lo stesso valore, frequente prima dell'introduzione del concetto di olotipo.
• Allotipo: termine per designare un esemplare dello stesso sesso dell'olotipo.