C A M B I A P R O S P E T T I V A
• CDis et officae. Gitiur, optatemo doloris
praeped itaspel iciiscias mi, offic to mi, id ut
fugia ducim eataque ex eic tessunto ea ea
porro expliquodit, sint, solorro dolorro quae ne
volestibusda pos res voloremque di
???.
???.
???
A326
LA BIODIVERSITÀ: GLI ANIMALI
CAPITOLO A
12
D I M M I L A T U A !
A n i m a l i i n v a s o r i
Domande:
1. Con quale posizione sei d’accordo e perché?
2. Quali affermazioni non ti convincono di
entrambe le opinioni e perché?
3. In questo capitolo sottolinea i contenuti che
trattano questo argomento, cerca informazioni
in Rete che ti consentano di argomentare
la tua posizione e discutine in classe.
Spero spariscano tutti i topi e
i piccioni dalla città!
Sì, quegli animali sporcano
e portano malattie.
Ma come, lo dici tu che ami
così tanto gli animali?
Non si può provare affetto solo
per i propri animali domestici.
N A V I G A I L C A P I T O L O
caratteri generali
distintivi e
condivisi
LEZIONE 1
una struttura
corporea
organizzata
LEZIONE 2
poriferi e
cnidari
LEZIONE 3
contribuiscono alla biodiversità
la cui perdita può provocare
nuove epidemie e pandemie
LEZIONE SOSTENIBILITÀ 10
nematodi,
platelminti e
anellidi
LEZIONE 4
artropodi
LEZIONE 5
echinodermi
e cordati
LEZIONE 6
agnati e pesci
LEZIONE 7
anfibi, rettili
e uccelli
LEZIONE 8
mammiferi
LEZIONE 9
comprendono
Gli animalipossiedono
D A T I I N A G E N D A
S O S b i o d i v e r s i t à
Guarda il video, poi rispondi alle domande.
1. Quante specie di vertebrati vivono in Italia
e che animali comprendono?
2. Che percentuale di specie di vertebrati terrestri
sono a rischio estinzione?
3. Qual è la percentuale di rettili considerati
in pericolo critico?
4. Quali sono i mammiferi più minacciati
nel territorio italiano?
A12 | La biodiversità: gli animali | A327
I caratteri distintivi degli animali
Attualmente conosciamo circa 1,8 milioni di specie ani-
mali e sappiamo che ne esistono milioni che non sono
ancora state descritte. Ma come si riconosce un animale?
La domanda sembra banale nel caso di un cane o di un
gatto, ma si fa più incerta nel caso di organismi come
le spugne, che in passato erano considerate piante. No-
nostante la loro grande variabilità, tuttavia, gli animali
hanno alcune caratteristiche in comune.
La pluricellularità. I protisti, i funghi e le piante com-
prendono anche forme unicellulari: gli animali costitu-
iscono invece l’unico regno formato solo da organismi
pluricellulari. I loro cicli biologici prevedono sequenze
complesse di sviluppo, da uno zigote unicellulare a un
adulto pluricellulare.
Un metabolismo eterotrofo. A differenza delle piante,
tutti gli animali sono eterotrofi. Essi perciò devono nu-
trirsi di altri organismi o ricavare dall’ambiente i com-
posti organici di cui hanno bisogno (Figura 1).
La digestione interna. Anche i funghi sono eterotrofi,
ma animali e funghi digeriscono il cibo in modo diverso.
Mentre i funghi digeriscono il cibo fuori dal proprio cor-
po, la maggior parte degli animali introduce il cibo in un
intestino, un canale digerente che comunica con l’esterno
e nel quale ha luogo la scomposizione delle macromole-
cole dei nutrienti in molecole più piccole, che possono
essere assorbite e utilizzate dalle cellule.
Il movimento. A differenza delle piante e dei funghi, la
maggior parte degli animali è in grado di muoversi. Il
1
Figura 1 Gli animali sono eterotrofi
Gli animali sono eterotrofi, cioè ricavano energia nutrendosi (A) di vegetali o (B) di altri animali.
A
B
Ailuropoda melanoleuca
Furcifer sp.
movimento, prodotto dai muscoli, è coordinato da un
sistema nervoso sempre più complesso che, in genere,
funziona anche come sistema sensoriale. Tutti gli ani-
mali devono muoversi alla ricerca di cibo, o in alternati-
va portare il cibo verso di loro; per questo motivo molte
strutture proprie di questi organismi sono specializza-
te per il movimento e per l’identificazione della preda
(Figura 1B).
RICORDA Tra gli eucarioti, gli animali sono l’unico
regno costituito da organismi pluricellulari,
eterotrofi, capaci di movimento e che svolgono
digestione interna.
L’ORGANIZZAZIONE GENERALE DEGLI ANIMALI
LEZIONE 1
pluricellulari,
eterotrofi e dotati di
digestione interna
e movimento 1
foglietti embrionali 3
Gli animali sono costituiti da
sono
che si originano da
cellule specializzate 2
A328
Verso la specializzazione cellulare
Anche se le loro caratteristiche generali ci aiutano a ri-
conoscere gli animali, nessuna di esse è valida per tutti
gli animali. Alcuni non si muovono, altri non hanno un
sistema nervoso centrale e alcuni non hanno neppure un
intestino. Tuttavia, come scopriremo, tutti gli animali
si sono evoluti a partire da un unico antenato comune,
grazie alla comparsa di caratteri omologhi condivisi.
Il progenitore degli animali (Figura 2) era probabil-
mente un protista flagellato unicellulare che viveva in
colonie come quella che vedi nella Figura 3. All’interno
della colonia, alcune cellule avrebbero provveduto al
movimento, altre alla nutrizione, altre ancora alla ri-
produzione e così via. Una volta messa in atto questa
specializzazione funzionale, le cellule avrebbero potuto
continuare a differenziarsi. Gruppi coordinati di cellule
specializzate si sarebbero, infine, evoluti fino a dare ori-
gine ai tessuti degli organismi più grandi e complessi.
Questa differenziazione evolutiva in gruppi di
cellule specializzate trova riscontro nello sviluppo em-
brionale. Già dai primi stadi, infatti, si osservano una
differenziazione e una specializzazione cellulare pro-
gressive, che sono state tra le chiavi dell’enorme varietà
di specie che caratterizza il regno animale.
2D
eu
tero
sto
mi
Antenato
comune
Due foglietti
embrionali
Il blastoporo
dà origine
alla bocca
Il blastoporo dà
origine all’ano
Simmetria bilaterale;
tre foglietti embrionali
Simmetria
radiale
Notocorda
Spugne
Cnidari
Platelminti
Anellidi
Molluschi
Nematodi
Artropodi
Echinodermi
Cordati
Pro
tost
om
i
Figura 2 L’albero filogenetico degli animali
Questo albero si basa sulle relazioni evolutive esistenti tra i principali gruppi di animali. I pallini rossi evidenziano i caratteri omologhi condivisi tra gli organismi di uno stesso gruppo.
Figura 3 Il progenitore degli animali
Gli animali derivano da un protista unicellulare che viveva in colonie nelle quali le cellule avevano assunto livelli di specializzazione sempre maggiori.
Peduncolo
Singola
cellula
Flagello
Gli individui formano
colonie attaccate
al substrato con un
peduncolo.
Negli organismi più semplici come le spugne, la specia-
lizzazione è ridottissima; nella maggior parte degli altri
animali ritroviamo decine di tipi cellulari organizzati in
modo gerarchico a formare tessuti, organi e apparati:
• un tessuto è un insieme di cellule specializzate per
svolgere una determinata attività; esistono quattro
tipi fondamentali di tessuto: epiteliale, connettivo,
muscolare e nervoso;
• un organo è composto da due o più tessuti che svol-
gono una funzione comune;
• un sistema di organi (o apparato) è l’insieme di due o
più organi che svolgono una o più funzioni correlate.
Così come la specializzazione è differente da caso a ca-
so, allo stesso modo è possibile distinguere vari livelli di
organizzazione gerarchica. Le spugne non possiedono
veri tessuti, mentre le meduse sono dotate di tessuti che
però non sono organizzati in organi. Altri animali, come
le planarie (vermi piatti), hanno sistemi di organi assai
semplici; i molluschi cefalopodi, come i polpi e i calama-
ri, possiedono invece sistemi di organi complessi, simili
a quelli dei mammiferi.
RICORDA Negli animali si sono evolute decine di tipi
di cellule, organizzate in modo gerarchico a formare
tessuti, organi, sistemi o apparati.
A12 | La biodiversità: gli animali | A329
L’origine di tessuti e organi: i foglietti embrionali
Nel ciclo vitale degli animali lo zigote, ovvero la cellula
che si forma dalla fecondazione di una cellula uovo da
parte di uno spermatozoo, va incontro a una serie di rapi-
de divisioni cellulari (mitosi) che originano un embrione
pluricellulare diploide.
Il primissimo stadio embrionale, formato da 12-32 cellu-
le, si chiama morula; il secondo stadio è detto blastula
e ha l’aspetto di una piccolissima sfera composta da uno
strato di cellule che racchiude al proprio interno una
cavità, il blastocele.
A questo punto anche la forma dell’embrione, finora
sostanzialmente sferica, inizia a cambiare: la blastula si
trasforma nella gastrula, un sacco in cui una parte della
parete si ripiega verso l’interno (Figura 4). La prima aper-
tura che si viene a creare si chiama blastoporo.
Lo sviluppo dell’embrione prosegue con la forma-
zione di tre strati di cellule differenziate, i foglietti
embrionali, destinati a trasformarsi nei futuri tessuti e
organi:
1. l’ectoderma, lo strato più esterno della gastrula, darà
origine all’epidermide e al sistema nervoso;
2. dal mesoderma, lo strato intermedio, si formeranno
i muscoli, lo scheletro, il sistema circolatorio, i reni e
l’apparato riproduttore;
3
Mesoderma
Ectoderma
Endoderma
MesodermaBlastula Gastrula
Alcune cellule cambiano forma e
iniziano a migrare.
Altre cellule si liberano
dall’ammasso cellulare
e si trasformano in
mesoderma.
Qui si svilupperà la bocca.
Figura 4 Le prime fasi dello sviluppo embrionale
Durante il passaggio da blastula a gastrula le cellule migrano e formano i tre foglietti embrionali che daranno origine ai tessuti.
Qui si svilupperà l’ano.
3. l’endoderma, lo strato interno, è destinato a formare
il rivestimento del canale digerente e dei polmoni e
diverse ghiandole.
In base al numero dei foglietti embrionali, gli animali
si dividono in due grandi gruppi: diblastici e triblastici.
Gli embrioni degli animali diblastici, come spugne e
meduse, possiedono soltanto due strati cellulari: l’ecto-
derma e l’endoderma. Gli embrioni degli animali tribla-
stici, invece, sviluppano anche il foglietto intermedio, il
mesoderma. Gli animali triblastici, che costituiscono la
stragrande maggioranza delle specie, si dividono a loro
volta in protostomi e deuterostomi.
Nei protostomi (dal greco «prima la bocca») il blasto-
poro dà origine alla bocca dell’animale, mentre l’apertura
anale si forma in un secondo tempo: tra i protostomi si
trovano gli anellidi, i molluschi e gli artropodi.
Nei deuterostomi, al contrario, dal blastoporo si
origina l’apertura anale, mentre la bocca compare in
seguito (deuterostoma significa «la bocca dopo»). Gli
echinodermi (stelle marine e ricci di mare) e i vertebrati
sono tutti deuterostomi.
RICORDA Lo sviluppo embrionale degli animali
parte dallo zigote e prevede gli stadi di morula,
blastula e gastrula, fino alla formazione dei foglietti
embrionali.
Stoma è una
parola di origine
greca e significa
«bocca»; viene
utilizzata come
suffisso in parole
come protostoma
e deuterostoma,
per distinguere
gli animali in
base al momento
di formazione
dell’apertura
boccale, ma anche
come termine
per identificare
l’apertura presente
sulle foglie delle
piante che favorisce
gli scambi gassosi.
1. Quali sono le caratteristiche generali degli
animali?
2. Come si è arrivati alla specializzazione
cellulare?
3. Che cosa sono i foglietti embrionali?
4. Come sono suddivisi gli animali triblastici?
1. Più tessuti formano un . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2. Gli embrioni degli animali diblastici
possiedono l’ectoderma / il mesoderma e
l’endoderma.
3. Nei deuterostomi / protostomi dal
blastoporo si origina l’apertura anale.
Ernst Haeckel è stato il primo scienziato a
formulare un’ipotesi sul passaggio dalla vita
unicellulare a quella pluricellulare basandosi
sui rapporti di filogenesi: la cosiddetta legge
filogenetica fondamentale. Cerca informazioni
in Rete e scopri se è ritenuta ancora valida.
Ora tocca a teRispondi Scegli le parole
A330
La simmetria corporea e la cefalizzazione
La struttura generale di un animale e la disposizione dei
suoi organi e dei suoi apparati costituiscono il suo piano
strutturale. Una delle caratteristiche che definiscono il
piano strutturale di un animale è la sua simmetria cor-
porea, che può essere radiale o bilaterale.
La simmetria radiale è tipica degli animali le cui
parti del corpo sono disposte intorno a un singolo asse
centrale, senza che siano presenti una «testa» o una «co-
da» (Figura 5A). Molti animali caratterizzati da simmetria
radiale sono sessili, fluttuano nell’acqua, senza seguire
una direzione precisa, oppure si muovono lentamente:
ne sono un esempio le meduse, gli anemoni di mare, le
stelle marine e i ricci di mare.
La simmetria bilaterale è caratteristica, invece, degli
animali che si muovono attivamente: in queste specie si
osserva una progressiva cefalizzazione, ossia la presenza
di un capo dove sono localizzati gli organi di senso che
rilevano gli stimoli ambientali e un cervello più o meno
sviluppato. Il corpo di questi animali può essere suddivi-
so in due metà speculari (destra e sinistra) da un singolo
piano, detto piano sagittale mediano, che passa attraverso
la linea mediana del corpo (Figura 5B) partendo dall’estre-
mità anteriore fino all’estremità posteriore.
RICORDA La simmetria corporea può essere radiale
o bilaterale: la simmetria radiale è tipica degli animali
sedentari; la simmetria bilaterale degli animali che si
muovono attivamente.
4
Simmetria radiale
Simmetria bilaterale
Asse principale del corpo
Dorsale (schiena)
Ventrale
(ventre)
Anteriore
(capo) Posteriore
(coda)
Figura 5 La simmetria corporea
(A) La simmetria radiale è tipica delle meduse e dei coralli. (B) La simmetria bilaterale si ritrova nella maggior parte degli animali.
Un piano qualsiasi
passante per l’asse
principale del corpo di
questo anemone di mare
(uno cnidario) divide
l’animale in metà uguali.
Solo uno dei piani
che passano per la
linea mediana antero-
posteriore divide
l’animale in due metà
specularmente uguali.
A
B
Le cavità corporee degli animali
Gli animali triblastici si possono ricondurre a tre diversi
tipi strutturali in base alla presenza e alla struttura di una
cavità corporea interna (Figura 6):
1. Gli animali acelomati, come i vermi piatti, non pos-
siedono alcuna cavità corporea; lo spazio tra l’intesti-
no (derivato dall’endoderma) e la parete muscolare
del corpo (derivata dal mesoderma) è occupato da
masse di cellule di origine mesodermica, che prendo-
no il nome di mesenchima. Questi animali si muovono
in genere per mezzo del battito di ciglia.
2. Gli animali pseudocelomati, come i vermi cilindrici,
sono dotati di una cavità corporea piena di liquido
denominata pseudocele, posta tra endoderma e meso-
derma; in questa cavità sono sospesi gli organi interni,
che non sono rivestiti dal mesoderma.
3. Gli animali celomati, come i lombrichi, possiedono
un celoma, cioè una cavità corporea che si sviluppa
all’interno del mesoderma; il celoma è rivestito da
uno strato di cellule detto peritoneo, derivato dal
mesoderma, che avvolge anche gli organi interni.
La struttura della cavità corporea di un animale influisce
fortemente sulle sue modalità di movimento; in molti
animali, infatti, essa svolge le funzioni di scheletro
idrostatico. Poiché i liquidi sono relativamente poco
5
LA STRUTTURA CORPOREA NEGLI ANIMALI
LEZIONE 2
Sèssile deriva dal
latino sessìlis, cioè
«stare seduto», e
si riferisce a forme
di vita che vivono
attaccate a un
substrato.
La struttura corporea
degli animali
assenza o
presenza
di cavità
celomatica 5
simmetria
radiale o
bilaterale e
cefalizzazione 4
metameria
e appendici 6
presenta è caratterizzata da
A12 | La biodiversità: gli animali | A331
comprimibili, quando i muscoli che avvolgono la cavità
corporea si contraggono i liquidi sono spinti verso un’al-
tra parte della cavità. Se i tessuti che avvolgono la cavità
corporea sono flessibili, il liquido che fuoriesce da una
parte della cavità può provocare l’espansione di un’altra
parte; in questo modo i liquidi in movimento inducono
lo spostamento di specifiche porzioni del corpo.
Gli animali celomati controllano il movimento dei
fluidi nella cavità corporea molto meglio rispetto agli
pseudocelomati; un animale dotato di muscoli circolari
(che circondano la cavità corporea) e di muscoli longitu-
dinali (che si estendono per la lunghezza del corpo) pos-
siede un controllo ancora maggiore dei suoi movimenti.
Negli ambienti terrestri, la funzione idrostatica è
funzionale soprattutto negli organismi più piccoli e dal
corpo molle. La maggior parte degli animali di dimen-
sioni maggiori possiede invece scheletri rigidi su cui si
inseriscono i muscoli, che forniscono protezione e faci-
litano il movimento.
RICORDA Gli animali triblastici si distinguono in
acelomati, pseudocelomati e celomati in base alla
presenza di una cavità corporea.
La segmentazione e gli arti
Molti animali possiedono una struttura corporea suddi-
visa in segmenti chiamati metàmeri che possono essere
tutti identici oppure differenti per forma e funzioni. La
segmentazione del corpo, detta metamerìa, facilita la
specializzazione dei singoli segmenti corporei. In alcuni
gruppi i segmenti non sono ben visibili: gli umani non
sembrerebbero formati da segmenti ripetuti, ma se os-
serviamo la disposizione dei nostri muscoli addominali
scopriamo che essa è metamerica. In altri animali, come
gli anellidi, metameri simili si ripetono molte volte lungo
il corpo; in altri ancora, come gli artropodi, i metameri
sono visibili ma molto diversi tra loro.
Potersi muovere in modo autonomo è importante per
molti animali, perché permette la ricerca del cibo, la fuga,
la predazione e la ricerca di un partner per la riproduzio-
ne. Le appendici corporee aumentano enormemente le
capacità di movimento dell’animale. Le stelle di mare
possiedono pedicelli che permettono loro di muoversi
6
Acelomato (verme piatto)
Pseudocelomato (nematode)
Celomato (lombrico)
Intestino
(endoderma)
Ectoderma
Intestino (endoderma)
Organi interni
Peritoneo
(mesoderma)
Cavità celomatica
Muscolo
(mesoderma)
Ectoderma
Mesenchima
Strato muscolare
(mesoderma)
Ectoderma
Intestino
(endoderma)
Pseudocele
(cavità del corpo)
Muscolatura
(mesoderma)
Organi
interni
Gli acelomati non
hanno cavità corporea.
Gli pseudocelomati hanno uno pseudocele
rivestito da mesoderma sul lato esterno.
Nei celomati sia il celoma sia gli
organi interni sono rivestiti dal
peritoneo, derivato dal mesoderma.
Figura 6 Le cavità del corpo e il movimento
La distinzione strutturale tra animali acelomati, pseudocelomati e celomati è visibile osservando il corpo dei diversi animali in sezione trasversale.
A
B
C
lentamente; il movimento diventa enormemente più
rapido negli artropodi e nei vertebrati, il cui successo
evolutivo è dovuto anche alla presenza di appendici
modificate a formare arti specializzati.
RICORDA La metameria è la suddivisione del corpo
di un animale in segmenti specializzati, dai quali
possono partire appendici esterne.
Metamerìaderiva dal greco metá,
qui con il significato
di «insieme», e
mèros, «parte». Il
significato è quindi
«organizzazione
derivante
dall’unione di più
parti».
1. Che cos’è il piano strutturale di un
animale?
2. Quali sono le caratteristiche degli animali
acelomati?
1. La . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
è la presenza di un capo e di un cervello.
2. Il celoma è una cavità corporea rivestita da
cellule mesodermiche / endodermiche.
La simmetria radiale permette lo
spostamento in tutte le direzioni. Perché
questo conferisce un vantaggio a organismi
fluttuanti come le meduse?
Ora tocca a teRispondi Scegli le parole
A332
Spicole
Coanocita
PoroCanale
acquifero
Spicola
Amebocita
L’acqua e
le particelle
di cibo entrano
attraverso i pori
L’acqua esce dall’apertura superiore Flagello
I poriferi o spugne
Le spugne o poriferi sono gli animali più semplici, privi
di qualunque simmetria; possiedono alcune cellule spe-
cializzate ma non hanno tessuti e organi veri e propri
(Figura 7). Sono sessili e vivono ancorati ai fondali.
Nei poriferi sono presenti rigidi elementi scheletrici
che ne sostengono il corpo, le spicole, la cui forma e natu-
ra chimica rappresentano caratteristiche importanti per
7
la classificazione. Due gruppi di spugne, le ialosponge e
le demosponge, possiedono spicole silicee, simili alle fibre
di vetro, ma più flessibili e resistenti. I membri del terzo
gruppo hanno invece spicole costituite da carbonato di
calcio e sono perciò chiamate calcisponge.
Il piano strutturale del corpo delle spugne si può im-
maginare come un aggregato di cellule disposte a formare
una parete più o meno spessa, attraversata da sottili cana-
li acquiferi. L’acqua raggiunge la cavità centrale grazie al
battito di flagelli situati su cellule adibite alla raccolta di
particelle alimentari, i coanociti. La maggior parte delle
specie si nutre per filtrazione: l’acqua ricca di particelle di
cibo penetrata nel corpo della spugna attraverso i canali
acquiferi, viene filtrata dai coanociti, e infine esce dall’a-
pertura superiore.
Le spugne si riproducono per via sessuata e asessuata.
Nella maggior parte delle specie, un singolo individuo
produce sia cellule uovo sia spermatozoi; i gameti ma-
schili sono trasportati dalla corrente da un individuo
all’altro. La riproduzione asessuata avviene per gemma-
zione e origina colonie. La maggior parte delle circa 8000
specie conosciute di poriferi vive in ambiente marino;
soltanto 50 specie si trovano in acque dolci.
RICORDA Le spugne sono animali sedentari e
filtratori; hanno alcune cellule specializzate, ma
sono prive di tessuti e organi e si riproducono per via
sessuata e asessuata.
Grazie al battito dei loro flagelli, i coanociti fanno circolare
l’acqua attraverso il corpo della spugna e catturano
le particelle alimentari; gli amebociti si muovono e
distribuiscono a tutto il corpo le sostanze nutritive.
GLI ANIMALI DIBLASTICI: SPUGNE E CNIDARI
LEZIONE 3
Figura 7 Le spugne sono gli animali più semplici
Le spugne sono prive di tessuti e di organi, ma possiedono alcune cellule specializzate come i coanociti e gli amebociti.
Gli animali diblastici
poriferi, chiamati
anche spugne 7
cnidari, che comprendono
polipi e meduse 8
comprendono
A12 | La biodiversità: gli animali | A333
Gli cnidari: polipi e meduse
Il gruppo degli cnidari comprende animali a simmetria
radiale, come meduse e anemoni di mare. La loro bocca,
che funziona anche da ano, è in continuità con una cavità
gastrovascolare a fondo cieco, che provvede alla digestio-
ne, alla circolazione e agli scambi gassosi, e che funge
anche da scheletro idrostatico.
Il ciclo vitale della maggior parte degli cnidari è carat-
terizzato da due stadi distinti, uno sessile e l’altro mobile
(Figura 8, Video 9). Durante lo stadio sessile di polipo l’or-
ganismo ha la forma di un peduncolo cilindrico attaccato
al substrato; i polipi possono riprodursi asessualmente,
dando origine a una colonia o a numerose meduse. Du-
rante lo stadio mobile di medusa l’organismo nuota li-
beramente e presenta una forma simile a un ombrello.
Le meduse producono gameti di entrambi i sessi che
rilasciano nell’acqua. Dall’uovo fecondato si sviluppa
una larva dotata di ciglia, la planula, che aderisce al sub-
8
Medusa
Polipo
Uovo fecondato
Giovane medusa
(faccia orale)
Larva
planula
Polipo maturo
Bocca/ano
Tentacoli
Tentacoli
Bocca/ano
UovoSpermatozoo
Aploide (n)
Diploide (2n)
Meiosi
Fecondazione
La posizione dei tentacoli
suggerisce che la medusa e il
polipo siano una la versione
«capovolta» dell’altro.
Alcuni polipi
producono
meduse per
frammentazione,
un tipo di
riproduzione
asessuata.
Figura 8 Il ciclo vitale di una medusa
Il ciclo vitale degli cnidari comprende la forma di polipo sessile asessuato e di medusa mobile sessuata.
Le meduse
producono polipi
per riproduzione
sessuata.
Video 9 Il ciclo vitale degli cnidari
strato e si sviluppa in polipo. In alcuni gruppi, tuttavia,
uno degli stadi può mancare: vi sono specie che esistono
solo come meduse e altre solo come polipi. Gli cnidari
possiedono cellule epiteliali provviste di fibre muscolari,
la cui contrazione permette il movimento del corpo, e
semplici reti nervose, che coordinano le attività corporee.
Molte meduse sono predatori che utilizzano le tossine
di particolari cellule provviste di stiletti pungenti, chia-
mate nematocisti, per catturare le prede. Alcuni cnidari,
compresi i coralli e gli anemoni di mare, ottengono ulte-
riori risorse nutritive grazie alla presenza nei loro tessuti
di protisti fotosintetici, spesso radiolari.
Esistono circa 11 000 specie di cnidari, quasi tutte ma-
rine (Figura 10). Le tre classi principali di cnidari sono gli
antozoi (anemoni di mare e coralli), gli scifozoi (meduse)
e gli idrozoi.
RICORDA Gli cnidari sono animali a simmetria radiale
che alternano una fase di polipo e una di medusa.
Gli anemoni sono
antozoi sessili.
Le comuni
«meduse» fanno
parte degli scifozoi.L’idra è un idrozoo che vive
solo allo stato di polipo.
I coralli sono antozoi
sessili e coloniali.
Figura 10 La biodiversità degli cnidari
Il gruppo degli cnidari comprende (A-B) antozoi, (C) scifozoi e (D) idrozoi.
A
C
B
D
1. Come si nutrono le spugne?
2. Che cos’è la planula?
I poriferi possiedono elementi scheletrici rigidi
chiamati . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Realizza un poster in cui metti in evidenza le
differenze tra poriferi e cnidari.
Ora tocca a teRispondi Scegli le parole
A334
I platelminti o vermi piatti
Accanto alla simmetria bilaterale, la principale novi-
tà evolutiva che caratterizza i platelminti, i nematodi,
i molluschi e gli anellidi è la presenza del terzo fogliet-
to embrionale, il mesoderma, che dà origine a cellule
muscolari in grado di generare movimento e anche a un
apparato riproduttore molto sviluppato. Da ora in avanti,
quindi, i phyla (plurale di phylum) che studieremo com-
prendono solo animali triblastici.
9
I platelminti o vermi piatti (Figura 11) sono animali
acelomati dalla struttura relativamente semplice e privi
di organi specializzati per il trasporto dell’ossigeno; per
attuare gli scambi gassosi, quindi, ogni singola cellula
deve trovarsi in prossimità della superficie corporea, una
necessità che viene soddisfatta grazie alla forma appiat-
tita. Il canale digerente dei platelminti comprende un’a-
pertura orale che comunica con un sacco a fondo cieco. In
molti casi questa cavità digerente è ramificata a formare
una struttura che aumenta la superficie di assorbimento.
Alcuni piccoli platelminti che conducono vita libera
possiedono un capo provvisto di organi chemocettori (in
grado cioè di captare la presenza di determinate sostanze
chimiche), di due semplici ocelli in grado di percepire la
luce e di un minuscolo aggregato di cellule nervose. Que-
sti animali strisciano sul substrato grazie alla presenza
di un’ampia superficie provvista di ciglia.
I platelminti comprendono circa 30 000 specie; alcu-
ni sono a vita libera e si nutrono di tessuti animali o di
materiali vegetali, ma la maggior parte, come i trematodi
e i cestodi, sono parassiti dotati di specifici adattamenti;
molti sono ermafroditi: ogni individuo possiede entram-
bi gli apparati riproduttori maschili e femminili. Il grup-
po dei trematodi comprende le fascìole epatiche, parassiti
che infestano il fegato, e gli schistosomi che causano la
schistosomiasi umana, una parassitosi che colpisce più
di 200 milioni di persone nei Paesi tropicali. I cestodi
sono parassiti soprattutto di erbivori; includono le tenie,
come il «verme solitario» che infesta gli esseri umani.
RICORDA I platelminti sono animali acelomati
triblastici, cioè dotati di mesoderma, il terzo foglietto
embrionale.
Intestino
Apertura
del faringe
Ghiandola
del tuorlo
Ovario
Vagina
Testicolo
Ricettacolo
seminale
Lo schema di un tipico verme piatto parassitaEurylepta californica,
un verme piatto a vita libera Anteriore
Posteriore
Capsula
dell’uovo
Figura 11La struttura corporea dei vermi piatti
(A) Questo platelminta vive nei bassi fondali sabbiosi delle coste della California. (B) Schema dell’organizzazione strutturale di Fasciola hepatica, una specie parassita.
Nelle specie parassite il corpo del
verme è occupato soprattutto dalle
gonadi molto sviluppate.
A B
L’intestino ha una sola apertura anteriore,
che serve sia da bocca sia da ano.
GLI ANIMALI TRIBLASTICI: VERMI, MOLLUSCHI E ANELLIDI
LEZIONE 4
Gli animali triblastici
i platelminti, tra
cui trematodi e
cestodi 9
i nematodi
o vermi
cilindrici 10
i molluschi,
tra cui bivalvi,
gasteropodi e
cefalopodi 11
gli anellidi,
divisi in
policheti e
clitellati 12
comprendono
A12 | La biodiversità: gli animali | A335
I nematodi o vermi cilindrici
I nematodi o vermi cilindrici sono animali triblastici
pseudocelomati rivestiti da una spessa cuticola, che offre
protezione e conferisce una forma definita al loro corpo.
A mano a mano che il verme si accresce, si libera più
volte del proprio rivestimento e lo sostituisce con uno
nuovo, che si adatta all’aumento delle dimensioni: questo
processo è definito muta.
I nematodi si muovono strisciando grazie all’azione
della muscolatura longitudinale e scambiano ossigeno
e nutrienti con l’ambiente sia attraverso la cuticola sia
attraverso l’intestino, che ha lo spessore di un solo strato
cellulare. I materiali nutritivi avanzano lungo l’intestino
grazie alle contrazioni ritmiche di un organo muscolare
specializzato, il faringe, localizzato nell’estremità anterio-
re. Il liquido contenuto nello pseudoceloma distribuisce
poi i nutrienti assorbiti dal tubo digerente a tutto il resto
del corpo.
I vermi cilindrici sono uno dei gruppi animali più
abbondanti; sono state descritte circa 25 000 specie, ma il
numero effettivo potrebbe superare il milione. Quantità
incalcolabili di nematodi vivono da saprofagi negli strati
superiori del terreno, nei fondali delle acque interne e nei
sedimenti marini. Molti sono predatori che si nutrono
di protisti e di piccoli animali, e diverse specie sono pa-
rassite dell’essere umano (come Trichinella spiralis, che
causa la trichinosi umana), degli animali e delle piante.
10
Un nematode del suolo, Caenorhabditis elegans, è un orga-
nismo modello ampiamente studiato dai biologi che si
occupano di genetica e di sviluppo (Figura 12). Si presta
bene a tali ricerche poiché è facile da allevare, raggiunge
la maturità in soli tre giorni e possiede un numero fisso
di cellule corporee. Il suo genoma è stato sequenziato alla
fine degli anni Novanta del secolo scorso.
RICORDA I nematodi sono animali pseudocelomati
rivestiti da una cuticola di protezione, sostituita
attraverso la muta quando il verme si accresce.
Figura 12
Un verme
modello
Il nematode Caenorhabditis
elegans è lungo circa 1 mm e vive nel suolo; è molto usato come organismo modello in genetica e in biologia dello sviluppo.
LA NOSTRA
SALUTE
Il verme che causa la trichinosi
T richinella spiralis, che causa la trichinosi
umana, è un nematode caratterizzato
da un ciclo vitale relativamente breve. Una
persona si infetta quando consuma carne cruda
(generalmente di maiale) contaminata dalle larve,
che formano cisti nei muscoli dell’ospite (Figura
A). Le larve si attivano nel canale digerente,
emergono dalle cisti e aggrediscono la parete
intestinale di cui si nutrono. Successivamente,
esse perforano la parete dell’intestino e
raggiungono i vasi sanguigni, per essere
trasportate al tessuto muscolare, dove formano
nuove cisti; quando il numero di larve incistate è
elevato, la trichinosi diventa dolorosa e perfino
mortale, se il muscolo infestato è il cuore.
La trichinosi è una delle malattie parassitarie
più pericolose al mondo, ma se curata in tempo
può essere superata senza gravi conseguenze
sulla persona infettata.
Cordone nervoso
dorsale
Cuticola
Testicolo
Encefalo
Ano
Canale escretore
Cordone nervoso
ventrale
Faringe
I nematodi cambiano la
cuticola quattro volte
nel corso della vita.
Nel maschio di
Trichinella spiralis
gran parte del
corpo è occupato
dal voluminoso
intestino (blu)
e dal testicolo
(arancione).
Figura A (1) La struttura
anatomica e (2) una
fotografia al microscopio
ottico di Trichinella
spiralis e (3) immagine di
una cisti formatasi nel
tessuto muscolare di un
ospite infettato.
Cuticola
1
32
A336
I molluschi: bivalvi, gasteropodi e cefalopodi
Il phylum dei molluschi ha subìto un’imponente ra-
diazione evolutiva a partire dal Paleozoico, dando vita
a una straordinaria varietà di forme; oggi comprende
almeno 95 000 specie. Il piano strutturale di questi ce-
lomati (Figura 13) è caratterizzato da tre parti principali
chiamate piede, massa viscerale e mantello.
• Il piede è una struttura muscolare coinvolta nella
locomozione e nel sostegno degli organi interni. Nei
polpi e nei calamari il piede si è modificato a forma-
re i tentacoli, che si inseriscono sull’estremità cefalica
dotata di complessi organi di senso. In altri gruppi
di molluschi, come i bivalvi, il piede si è invece tra-
sformato in una struttura specializzata per lo scavo.
• Il cuore e gli organi degli apparati digerente, escre-
tore e riproduttore sono raggruppati in una massa
viscerale.
11
Radula
Gasteropodi
Bivalvi
Tentacoli cefalici
Sifone
Capo
Bocca
Conchiglia
Cuore
Stomaco
Piede
Ano
Ghiandola salivare
Cavità del mantello
Ano
Sifone
Branchia
Intestino Mantello
Cuore
Intestino
Conchiglia
Bocca
Branchia
Stomaco
Ghiandola digestiva
Mantello che ricopre l’interno della conchiglia
Mantello sulla valva inferioredella conchiglia
Piede
Figura 13 L’organizzazione corporea dei diversi molluschi
I principali gruppi di molluschi sono caratterizzati da variazioni di un piano strutturale comune che include piede, massa viscerale e mantello.
I gasteropodi
sono il gruppo
più ricco:
chiocciole,
lumache e
nudibranchi,
organismi
marini privi di
conchiglia.
Le vongole, le ostriche
e le cozze sono bivalvi
dotati di una conchiglia
formata da due valve
unite da un legamento.
I bivalvi introducono
l’acqua attraverso
un sifone inalante e
filtrano le particelle di
cibo con le branchie; poi
l’acqua esce attraverso
il sifone esalante.
Nei cefalopodi (calamari, seppie
e polpi) il sifone esalante è
modificato in un dispositivo
di propulsione a getto, che gli
permette di muoversi rapidamente.
A
B
C
Nei cefalopodi il
piede si è modificato
formando braccia e
tentacoli.
Cefalopodi
Becco
Radula
Sifone
Capo
Stomaco
Mantello
Cuore
Intestino
Braccia
Cavità del mantello
Branchia
Conchiglia
Tentacolo
Ghiandola digestiva
• Il mantello corrisponde a una piega della parete cor-
porea che riveste gli organi della massa viscerale e può
secernere una rigida conchiglia calcarea.
Nella maggior parte dei molluschi, il mantello si estende
oltre la massa viscerale e forma la cavità palleale. All’inter-
no di tale cavità si trovano le branchie, strutture ricche di
vasi sanguigni deputate agli scambi gassosi con l’acqua.
Molti molluschi utilizzano le branchie anche come di-
spositivi di filtrazione alimentare; altre specie sono in-
vece provviste di una struttura raschiante, la radula, per
rimuovere le alghe dalle rocce o per triturare le foglie.
I vasi sanguigni dei molluschi non formano un siste-
ma circolatorio chiuso, bensì un sistema aperto in cui il
sangue giunge a diretto contatto con gli organi interni. Il
sangue e gli altri liquidi corporei confluiscono in un’am-
pia cavità chiamata emocele attraverso la quale scorrono,
rilasciando ossigeno ai tessuti. Infine, il liquido torna ai
vasi sanguigni che lo trasportano a un cuore, le cui con-
Cavità palleale,
dal latino pallium,
«mantello», si
riferisce alla
cavità formata
dal mantello, che
contiene le branchie.
A12 | La biodiversità: gli animali | A337
trazioni lo spingono di nuovo verso la massa viscerale.
Le principali classi di molluschi attuali sono i bivalvi, i
gasteropodi e i cefalopodi.
RICORDA I molluschi sono animali celomati con un
piano strutturale diviso in tre parti: piede, massa
viscerale e mantello.
Gli anellidi o vermi segmentati
Il phylum degli anellidi o vermi segmentati comprende
animali celomati il cui corpo è suddiviso in segmenti
che permettono all’animale di muovere parti diverse del
corpo indipendentemente le une dalle altre, migliorando
la capacità di movimento (Figura 14).
12
Encefalo
Cuori
segmentali
Segmenti
Organi
escretori
Testicoli e sacchi
spermatici
Ovario
Ovidutto
Dotto
spermatico
Ricettacolo
seminale
Setole
Ganglio
del cordone
nervoso
ventrale
Figura 14 Un corpo segmentato
La struttura segmentata dei lombrichi è visibile sia esternamente sia internamente; molti organi, infatti, si ripetono in serie lungo il corpo.
Nella maggior parte degli anellidi, il celoma di ogni seg-
mento è isolato da quello degli altri e ciascun segmento
viene controllato da un centro nervoso separato, definito
ganglio; i cordoni nervosi che collegano i singoli gangli
provvedono alla coordinazione delle funzioni corporee.
Gran parte degli anellidi è priva di un rivestimento pro-
tettivo esterno rigido; la sottile parete corporea permeabi-
le permette gli scambi gassosi. Per evitare perdite d’acqua,
essi sono quindi confinati a vivere in ambienti umidi.
Sono state descritte circa 19 000 specie di anellidi,
che vivono nelle acque marine, nelle acque dolci e negli
ambienti terrestri umidi, e che sono raggruppati in due
classi: i policheti e i clitellati (Figura 15)
RICORDA Gli anellidi sono un phylum di animali
celomati caratterizzati da un corpo segmentato.
Figura 15 La biodiversità degli anellidi
(A) I policheti comprendono più della metà delle specie di anellidi e sono quasi tutti organismi marini. (B) I clitellati, come le sanguisughe devono il loro nome a una struttura chiamata clitello, coinvolta nella riproduzione.
Spirographis spallanzanii
Gli spirografi
sono
policheti
marini
coloniali,
che filtrano
l’acqua con i
tentacoli.
Hirudo medicinalis
Le sanguisughe vivono nelle acque
dolci incidendo la pelle di altri
animali e nutrendosi di sangue.
A
B
Chete, dal greco
cháite, «chioma»,
fa riferimento
alle setole che
circondano il corpo
degli anellidi e che
possono essere
in gran numero
(policheti,
polýs, «molto»)
oppure poche
(oligocheti, olígos,
«poco»).
1. Come avviene il trasporto dell’ossigeno
nei platelminti?
2. A che cosa serve la cuticola dei nematodi?
3. Da quali elementi è costituito il piano
strutturale dei molluschi?
4. Che cos’è la cavità palleale?
5. Perché gli anellidi vivono in luoghi umidi?
1. Nei molluschi, gli organi interni sono
raggruppati in una massa viscerale /
cavità gastrovascolare.
2. Alcuni molluschi hanno una struttura
raschiante chiamata . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3. I vasi sanguigni dei molluschi formano un
sistema circolatorio chiuso / aperto.
La specie di nudibranchi Cratena peregrina
è in grado di «rubare» le nematocisti di
Eudendrium racemosum (uno cnidario di cui si
nutre) per sfruttarne il veleno contro i propri
nemici. Fai una ricerca in Rete e scrivi la
sceneggiatura per un ipotetico documentario
o scrivi una tavola a fumetti divulgativa.
Ora tocca a teRispondi Scegli le parole
A338
Le caratteristiche generali degli artropodi
Gli artropodi sono il phylum di animali che ha ottenuto
il maggior successo evolutivo grazie a diverse caratteristi-
che. Il corpo degli artropodi è segmentato e ogni segmento
è provvisto di muscoli, che servono al movimento, e di
appendici articolate. Le appendici articolate permettono
complessi movimenti e sono specializzate nelle diverse
regioni del corpo per svolgere particolari funzioni, come
la cattura del cibo o la riproduzione. Il corpo è racchiuso
da un esoscheletro rigido che fornisce sostegno meccanico
durante gli spostamenti e garantisce protezione nei con-
fronti dei predatori. L’esoscheletro è composto di chitina,
un polisaccaride impermeabile all’acqua, che impedisce
la disidratazione nell’ambiente terrestre.
Nel corso dell’evoluzione, gli artropodi hanno perso il
celoma ancestrale. La loro cavità corporea è trasformata
in un emocele (dal greco «camera del sangue»), al cui
interno gli organi vengono bagnati da un fluido, l’emo-
linfa, trasportata da un sistema circolatorio aperto, cioè
con vasi sanguigni non completi.
Le quattro linee evolutive principali di artropodi
attuali sono tutte ricche di specie: i crostacei (che com-
prendono gamberi, granchi e cirripedi), i miriapodi
(millepiedi e centopiedi), gli esapodi (insetti) e i cheli-
cerati (come ragni, scorpioni e acari).
RICORDA Gli artropodi hanno il corpo suddiviso in
segmenti, ognuno dei quali è dotato di appendici
articolate mosse da muscoli.
13
I miriapodi: millepiedi e centopiedi
I crostacei, gli insetti e i miriapodi condividono un par-
ticolare tipo di appendici annesse all’apparato boccale,
le mandibole, un carattere omologo per cui vengono riu-
niti nel subphylum dei mandibolati. Diversamente dai
crostacei, i miriapodi possiedono un corpo diviso in due
regioni: capo e tronco.
I miriapodi comprendono i centopiedi e i millepie-
di: questi animali presentano un’estremità cefalica e un
tronco allungato flessibile e segmentato, su cui si inse-
riscono numerose coppie di zampe.
I centopiedi, provvisti di una coppia di zampe in
ogni segmento corporeo, possiedono uncini veleniferi
sul primo segmento del tronco, con cui predano insetti e
altri piccoli animali; ne sono un esempio le scolopendre
(Figura 16A). Nei millepiedi, invece, due segmenti adia-
centi sono reciprocamente fusi, cosicché ogni segmento
che ne risulta possiede due coppie di appendici; questi
artropodi si nutrono di materiale vegetale (Figura 16B).
Sono state descritte oltre 3000 specie di centopiedi e
11 000 di millepiedi; il veleno di alcune specie tropicali
di notevoli dimensioni può essere pericoloso anche per
gli esseri umani.
RICORDA I miriapodi presentano un particolare
tipo di appendici annesse all’apparato boccale, le
mandibole.
14
Figura 16 I miriapodi
Questo gruppo comprende i (A) centopiedi e i (B) millepiedi.
I centopiedi, come
questa scutigera,
hanno appendici
velenifere per
catturare le prede.
I millepiedi sono detritivori o
vegetariani; hanno due paia
di zampe per segmento.
A
B
Scutigera sp.
Trigoniulus corallinus
Artropode deriva
dal greco árthron,
«articolazione», e
póus-podós, «piede»:
la caratteristica
distintiva di
questo phylum è,
infatti, quella di
possedere appendici
articolate.
IL GRUPPO DOMINANTE SULLA TERRAFERMA: GLI ARTROPODI
LEZIONE 5
Gli artropodi
i miriapodi 14segmentazione corporea,
appendici articolate ed
esoscheletro 13 i crostacei 15
gli insetti 16
comprendono
i chelicerati 17
possiedono
A12 | La biodiversità: gli animali | A339
I crostacei: granchi, aragoste e onischi
I crostacei sono gli artropodi marini più rappresenta-
ti e diffusi: il krill, che costituisce un’importante fonte
alimentare per le balene, è formato da piccoli crostacei.
La maggior parte delle 67 000 specie descritte di cro-
stacei possiede un corpo suddiviso in tre regioni: capo,
torace e addome (Figura 17). In molte specie i segmenti
del capo sono fusi con i primi segmenti toracici a for-
mare un cefalotorace. Normalmente il capo porta cinque
paia di appendici, tra cui due paia di antenne; ognuno
dei numerosi segmenti del torace e dell’addome porta
invece, di norma, un paio di appendici.
Le appendici delle varie parti del corpo sono specializ-
zate per svolgere diverse funzioni, come la presa del cibo,
la masticazione, la percezione degli stimoli sensoriali, la
deambulazione e il nuoto. Gli scambi gassosi avvengono
attraverso le branchie. In molte specie una piega dell’e-
soscheletro, definita carapace, si estende dorsalmente e
lateralmente dalla testa all’indietro, coprendo e proteg-
gendo i segmenti immediatamente posteriori.
Alla schiusa delle uova, i giovani di alcune specie di
crostacei sono del tutto simili agli adulti tranne che per
le dimensioni. In altre specie, invece, si interpongono
uno o più stadi larvali. Le forme più comuni di crostacei
comprendono i decapodi, gli isopodi, i copepodi i cir-
ripedi e i branchiopodi (Figura 18).
RICORDA I crostacei hanno il corpo suddiviso
in capo, torace e addome, e spesso sono dotati
di carapace.
15
Figura 17 Il piano strutturale dei crostacei
Il corpo è suddiviso in tre regioni e ciascun segmento porta appendici specializzate; un carapace simile a una conchiglia riveste testa e torace.
Carapace che ricopre
capo e torace Addome
Le appendici sono specializzate per la masticazione, la percezione
sensoriale e la locomozione sul substrato o nell’acqua.
Le lepadi sono cirripedi
che si attaccano
a un substrato
e si alimentano
attraverso appendici
specializzate.
Questo onisco, un
isopode terrestre,
può arrotolarsi fino a
formare una pallina
quando è minacciato.
Questo crostaceo
decapode si trova
solo su quattro isole
dell’Oceano Atlantico.
Questo branchiopode
è comune nelle pozze
d’acqua dolce del Sud-
Ovest degli Stati Uniti.
Questo minuscolo
copepode si trova
nei laghi europei.
Figura 18 La biodiversità dei crostacei
I crostacei sono gli artropodi più diffusi in ambiente marino, ma vivono anche in acqua dolce o sulla terraferma.
Johngarthia lagostoma
Oniscus asellus
Eudiaptomus gracilis Lepas sp.
Triops longicaudatus
A
B
C
E
D
A340
Gli insetti: gli artropodi di maggior successo
Durante il periodo Devoniano, oltre 400 milioni di anni
fa, alcuni artropodi colonizzarono gli ambienti terrestri.
Tra i numerosi gruppi che hanno popolato con successo
le terre emerse, gli insetti sono quello più diffuso. Questi
animali sono abbondanti e diversificati negli ambienti
terrestri e nelle acque dolci, mentre solo poche specie si
trovano in habitat marini. Più della metà di tutte le spe-
cie viventi conosciute appartiene agli insetti (Figura 19).
Il corpo degli insetti è suddiviso in tre regioni
(Figura 20): capo, torace e addome. Essi dispongono,
inoltre, di un meccanismo esclusivo per gli scambi
gassosi: un sistema di sacchi aerei e di canali tubulari,
le trachee, che si estendono all’interno del corpo sino a
raggiungere i tessuti profondi a partire da minuscole
aperture esterne dette stigmi.
Questi artropodi possiedono una singola coppia di
antenne in corrispondenza della testa e apparati boccali
assai complessi di tipo masticatore, succhiatore, pungen-
te. La regione del torace porta tre paia di arti ventrali e
in genere due paia di ali dorsali, anche se gli insetti più
primitivi ne sono privi. A differenza degli altri artropo-
di, non sviluppano appendici sui segmenti addominali,
a eccezione dell’ovopositore delle femmine che in api e
vespe è trasformato in un pungiglione.
Gli insetti sono stati i primi animali a evolvere la capa-
cità di volare, una novità che ha dato origine a numerose
varianti nei loro cicli vitali e ha permesso loro di sfrutta-
re nuove opportunità nutritive. Gli adulti della maggior
parte delle specie di insetti possiedono due paia di rigi-
de ali membranose inserite sul torace. Esistono tuttavia
delle eccezioni, per esempio le mosche e le zanzare, che
possiedono un unico paio di ali. Nei coleotteri il paio di
ali anteriori si è trasformato in un paio di elitre rigide che
coprono le ali posteriori.
Durante il loro ciclo vitale, gli insetti come coleotte-
ri, mosche, falene, farfalle e api subiscono mutamenti
radicali, complessivamente definiti metamorfosi, tra
lo stadio larvale e quello dell’adulto. Se i cambiamenti
tra i vari stadi vitali sono graduali si parla di metamorfosi
incompleta, come nel caso delle cavallette, delle blatte e
degli insetti stecco; se invece le variazioni che avvengono
tra uno stadio e il successivo sono sostanziali si parla di
metamorfosi completa come in farfalle, api, vespe, zanzare,
mosche e formiche.
RICORDA Gli insetti hanno il corpo segmentato
e un meccanismo per gli scambi gassosi basato
sulle trachee. Il loro ciclo di sviluppo prevede la
metamorfosi.
16
Figura 19 La biodiversità degli insetti
Con il volo, agli insetti si sono aperte nuove opportunità di alimentazione e nuovi stili di vita.
I coleotteri, come questo
cervo volante, sono l’ordine
di insetti più numeroso con
390 000 specie.
L’ordine dei ditteri
comprende
125 000 specie di
insetti con un solo
paio d’ali tra cui
mosche e zanzare.
L’ordine dei lepidotteri
comprende 180 000
specie con ali molto grandi,
come farfalle e falene.
A
B
C
Lucanus cervus
Phaenicia sericata
Danaus plexippus
Capo Torace
AddomeAntenne
Ali
Stigmi Ovopositore
Figura 20 Il piano strutturale degli insetti
Gli insetti hanno un corpo diviso in capo, torace e addome. Il torace porta tre paia di zampe e spesso due paia di ali.
A12 | La biodiversità: gli animali | A341
I chelicerati: limuli e aracnidi
I chelicerati sono artropodi la cui estremità cefalica è
provvista di una coppia di appendici modificate, i cheli-
ceri, utili per la cattura del cibo. Il corpo è diviso in due
parti non omologhe a quelle dei miriapodi, che prendono
il nome di prosoma e opistosoma. Nella parte anteriore,
oltre ai cheliceri sono presenti quattro paia di zampe.
Le due principali linee evolutive dei chelicerati sono
rappresentate da xifosuri e aracnidi (Figura 21).
Gli xifosuri o limuli. Questi animali hanno un corpo a
forma di ferro di cavallo coperto da una robusta corazza.
Questi animali hanno subìto pochi cambiamenti mor-
fologici nel corso della loro lunga storia evolutiva; sono
comuni nelle acque basse lungo le coste dell’Asia e dell’A-
merica settentrionale, dove si comportano da detritivori
o predatori di piccoli animali.
17
Poecilotheria metallica
Megaphobema robustumLimulus plyphemus
Ixodes ricinus
Figura 21 La biodiversità dei chelicerati
(A) I limuli costituiscono un gruppo primitivo che ha subìto pochi cambiamenti morfologici nel corso del tempo. (B-D) Gli aracnidi comprendono ragni, zecche e scorpioni.
Con il nome
«tarantola» si
indicano diverse
specie di ragni
pelosi che vivono
sul suolo. Il loro
morso è velenoso,
ma non mortale.
Il gruppo degli acari
è costituito da
ectoparassiti ematofagi;
alcuni, come le zecche,
sono vettori di malattie.
Gli scorpioni sono
predatori notturni.
A
C
B
D
Gli aracnidi. Costituiscono la classe più vasta tra i che-
licerati; sono animali esclusivamente terrestri dotati di
organi respiratori adattati alla vita sulla terraferma. La
maggior parte presenta un ciclo biologico semplice in cui
dall’uovo fecondato all’interno del corpo materno escono
adulti in miniatura, che iniziano quasi subito a condurre
una vita indipendente.
Gli ordini di aracnidi più ricchi sia di specie sia di
individui sono i ragni, gli scorpioni e gli acari (tra cui
le zecche). Oltre ai cheliceri, che nei ragni iniettano il
veleno, tutti gli aracnidi presentano un secondo paio di
appendici orali, i pedipalpi, che negli scorpioni formano
grosse chele a forma di pinza.
RICORDA I chelicerati sono artropodi dotati di
cheliceri, appendici modificate per la cattura del cibo,
poste all’estremità cefalica.
1. Quali caratteristiche hanno contribuito al
grande successo evolutivo degli artropodi?
2. Quali gruppi appartengono al phylum degli
artropodi?
3. Che cosa sono i cheliceri e quale gruppo
di artropodi li possiede?
1. La cavità corporea degli artropodi si è
trasformata in. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . , al cui
interno è presente sangue / emolinfa.
2. La maggior parte dei crostacei possiede un
corpo suddiviso in due / tre regioni.
3. I ragni sono insetti / aracnidi.
Il sistema immunitario dei limuli è in grado di
reagire in presenza di alcuni batteri. Fai una
ricerca sul test in vitro LAL (o limulus test) e
realizza una presentazioni di 10 slide in cui
spieghi che cos’è, come funziona, la sua storia
e la tua opinione personale sul suo utilizzo.
Ora tocca a teRispondi Scegli le parole
A342
Gli insetti: molte specie da salvare e molte ancora da scoprire
I l tasso di estinzione delle specie animali sta accelerando nel corso degli ultimi secoli,
tuttavia capire quante specie di insetti sono minacciate non è semplice. Gli studi
disponibili stimano che circa il 10% delle specie attualmente conosciute siano a rischio
d’estinzione. Calcolare questi numeri non è un’impresa facile perché il gruppo degli
insetti è il più numeroso sul nostro pianeta e ancora oggi esistono moltissime specie
ancora da individuare.
C’è ancora tanto da scoprire
Fino al 1980, molti biologi pensavano che all’incirca la metà delle specie esistenti
di insetti fosse già stata scoperta, ma oggi sappiamo che il numero delle specie
descritte (oltre un milione) rappresenta una frazione piccolissima del numero totale
delle specie davvero esistenti. Le stime degli ultimi anni ritengono che l’80% delle
specie esistenti di insetti siano ancora da scoprire, circa 4 milioni di specie. Un numero
enorme se paragonato agli altri esseri viventi: per gli aracnidi si pensa che debbano
essere descritte ancora mezzo milione di specie, mentre per i mammiferi si ritiene che
solamente un centinaio di specie siano ancora sconosciute (Figura A).
Ma come fanno i ricercatori a stimare questi numeri?
Mammiferi5 600 specie stimate
5 501 (98%) specie scoperte
Uccelli10 500 specie stimate
10 064 (96%) specie scoperte
Rettili12 000 specie stimate
9 547 (80%) specie scoperte
Anfibi15 000 specie stimate
6 771 (45%) specie scoperte
Pesci45 000 specie stimate
32 400 (72%) specie scoperte
Crostacei150 000 specie stimate
47 000 (31%) specie scoperte
Molluschi200 000 specie stimate
85 000 (43%) specie scoperte
Aracnidi600 000 specie stimate
102 248 (17%) specie scoperte
Insetti5 000 000 specie stimate1 000 000 (20%) specie scoperte
Figura A Nel grafico l’area dei cerchi in rosa indica la quantità di specie attualmente conosciute,
mentre l’area dei cerchi in azzurro è la stima di quante specie ancora ci siano da scoprire.
Figura B La Luehea seemannii è una pianta tropicale che
ospita diverse specie di coleotteri tra le sue chiome.
Luehea seemannii
UN CASO DA VICINO
A12 | La biodiversità: gli animali | A343
L’ESPERIMENTO
Uno studio sul campo ha suggerito come, in passato, il numero di
specie di insetti viventi fosse largamente sottostimato. Le foreste
tropicali sono l’habitat terrestre con la maggiore ricchezza di
specie viventi e sono tra gli ecosistemi più sconosciuti. Per questo
motivo l’entomologo Terry Erwin realizzò con i suoi collaboratori
un accurato campionamento di un gruppo di insetti, i coleotteri.
Erwin effettuò il censimento dei coleotteri che vivono nello stato
di Panama, sotto le chiome di una singola specie tropicale di alberi,
Luehea seemannii (Figura B).
IPOTESI
Quante specie di insetti esistono sulla Terra?
METODO
L’esperimento prevedeva questi passaggi:
1. Si fanno cadere e si raccolgono i coleotteri dalle chiome di alberi
di Luehea seemannii e di altri alberi (Figura C).
2. Si suddividono i coleotteri campionati secondo la specie di
appartenenza.
3. Si conta il numero delle specie con ospite specifico (quelle
presenti solo su L. seemannii) e il numero delle specie generaliste
(che abitano su più alberi diversi).
4. Si stima il numero delle specie arboree per ettaro nella foresta
di Panama.
5. Si calcola la percentuale di coleotteri a vita arborea rispetto a
quelli a vita terricola.
6. Si calcola la percentuale di coleotteri rispetto a tutte le specie di
insetti.
7. Si usano i calcoli appena elencati per estrapolare il numero
totale delle specie di insetti che potrebbero vivere sulla Terra.
RISULTATI
Partendo da questi presupposti e facendo confronti con ricerche
dello stesso genere, Erwin ha stimato che il numero di specie di
insetti presenti sulla Terra potrebbe ammontare a 30 milioni o più,
dei quali soltanto circa 1 milione è stato già descritto.
CONCLUSIONI
La diversità degli insetti è di gran lunga maggiore di quanto faccia
pensare il numero di specie attualmente note. Revisioni più
recenti suggeriscono che 30 milioni sia un numero eccessivo, ma è
globalmente riconosciuto che la grande maggioranza delle specie
resta ancora da scoprire.
Figura C Il sistema di raccolta delle varie
specie di insetti dalle chiome degli alberi.
DOMANDE
1. Dai dati della Tabella D, stima il numero di specie di insetti in un
ettaro di foresta panamense. Supponi che i dati per i coleotteri
che vivono su L. seemannii siano gli stessi di quelli che vivono su
tutte le altre specie di alberi e che tutte le specie non ospite-
specifiche siano state raccolte. Ricorda di calcolare i seguenti
parametri:
• numero di specie di coleotteri ospite-specifici su tutte le
specie di alberi in un ettaro di foresta;
• numero di specie di coleotteri non specie-specifici su tutti gli
alberi in un ettaro di foresta;
• numero di specie di coleotteri che vivono nel suolo della
foresta;
• numero di specie di insetti diversi dai coleotteri.
2. Ogni giorno vengono abbattuti 20 mila ettari di foreste tropicali.
Supponiamo che il numero di specie di insetti della foresta di
Panama sia lo stesso nelle altre foreste tropicali. Utilizza i dati
della domanda 1 e calcola quante specie di insetti colpisce ogni
giorno il disboscamento di queste aree.
3. Ci sono circa 50 000 specie di alberi nelle foreste tropicali.
Supponi che i dati per i coleotteri che vivono su L. seemannii
siano rappresentativi per tutte le altre specie di alberi tropicali.
Calcola il numero di coleotteri ospite-specifici presenti nelle
foreste tropicali. Aggiungi circa mezzo milione di specie di insetti
non ospite-specifici che potrebbero esistere sull’insieme di tutte
le specie di alberi.
4. Stima il numero di specie di coleotteri che vivono al suolo sulla
base della percentuale in Tabella D. Calcola infine il numero
stimato di specie di insetti che vivono nelle foreste tropicali.
Parametri misurati Valori
Numero approsimativo di specie di coleotteri raccolti sugli
alberi Luehea seemannii
1200
Numero stimato di coleotteri ospite-specifici in questo
campione
163
Numero di specie di alberi per ettaro di foresta
panamense
70
Percentuale di specie di coleotteri che vivono nella
chioma degli alberi rispetto alle specie che vivono al suolo
75%
Percentuale di coleotteri tra tutte le specie di insetti 40%
Tabella D I risultato dell’esperimento di Erwin.
ARTICOLO ORIGINALE
T.L. Erwin,1988. La volta della foresta: il cuore della
biodiversità, Biodiversity. National Academy Press,
Washington, D.C. T.L. Erwin,1997. Biodiversità all’apice: i
coleotteri delle foreste tropicali, Biodiversity II.
A344
Le caratteristiche dei deuterostomi
Le prove che i deuterostomi condividono un antenato
comune diverso da quello dei protostomi si trovano nelle
prime fasi del loro sviluppo, e sono supportate dalle ana-
lisi filogenetiche basate sulle sequenze di DNA di molti
geni differenti che indicano un’origine comune di questi
animali:
1. la bocca si forma all’estremità opposta rispetto al
blastoporo;
2. il celoma si forma a partire da tasche di mesoderma
che si separano dalla cavità della gastrula invece che
da una divisione interna del mesoderma, come avvie-
ne nei protostomi.
I deuterostomi attuali comprendono due gruppi princi-
pali (Figura 22): gli echinodermi (come stelle marine, ricci
di mare e gruppi affini) e i cordati (suddivisi in tunicati,
o urocordati, cefalocordati e vertebrati).
Tutti i deuterostomi sono celomati, triblastici e prov-
visti di endoscheletro. Alcune specie possiedono un cor-
po segmentato, sebbene i singoli segmenti siano meno
evidenti rispetto a quanto si osserva negli anellidi e negli
artropodi.
RICORDA Gli animali deuterostomi sono celomati,
triblastici e provvisti di endoscheletro; i due gruppi
principali sono gli echinodermi e i cordati.
18
Cordati
Antenato
comune
a simmetria
bilaterale
Simmetria
radiale
nell’adulto
Notocorda,
cordone nervoso
dorsale cavo,
coda
Colonna
vertebrale,
cranio,
cuore
ventrale
Ech
ino
de
rmi
Ce
falo
co
rda
ti
Tu
nic
ati
Ve
rteb
rati
Figura 22 L’albero filogenetico dei deuterostomi
I gruppi principali di deuterostomi sono gli echinodermi e i cordati; questi ultimi comprendono i vertebrati.
Gli echinodermi: stelle e ricci di mare
Gli echinodermi sono un phylum di animali marini che
attraversano uno stadio larvale caratterizzato da simme-
tria bilaterale seguito da un radicale cambiamento di for-
ma: l’adulto, infatti, ha una simmetria radiale in cui si
individuano cinque piani di simmetria (o un multiplo
di cinque). Come tutti gli animali con simmetria radiale,
anche gli echinodermi sono privi di estremità cefalica
e si muovono, seppur lentamente, in tutte le direzioni.
Oltre alla simmetria radiale, gli echinodermi adulti
sono provvisti di altri due caratteri esclusivi: uno sche-
letro interno e un sistema vascolare acquifero.
19Echinodermaderiva dal greco
echînos, «riccio»,
e dérma, «pelle»,
con allusione alla
superficie corporea
spinosa di questi
animali.
I DEUTEROSTOMI: ECHINODERMI E CORDATI
LEZIONE 6
I deuterostomi
tunicati e
cefalocordati 21
celomati dotati di
endoscheletro 18
vertebrati
22
suddivisi in
gli echinodermi
19
i cordati
20
comprendonosono
A12 | La biodiversità: gli animali | A345
1. L’endoscheletro è formato da un sistema di piastre
calcificate e rivestite da un sottile strato di epidermide
e tessuto muscolare; nella maggior parte delle specie
queste piastre si fondono all’interno di tutto il corpo.
2. Il sistema acquifero è costituito da un reticolo di ca-
nali acquiferi che confluiscono in estensioni definite
pedicelli ambulacrali. Questo sistema, che contiene
acqua marina, è coinvolto negli scambi gassosi, nel-
la locomozione e nell’alimentazione (Figura 23). Gli
echinodermi, infatti, utilizzano i pedicelli per muo-
versi sul substrato e per catturare le prede.
Queste innovazioni strutturali hanno subìto numerosi
cambiamenti, dando origine a una sorprendente varietà
di animali dall’aspetto molto diverso. In base ai reperti
fossili sono state descritte circa 13 000 specie di echino-
dermi (come gigli, ricci e stelle di mare), suddivise in 23
linee evolutive principali (Figura 24). Soltanto sei di que-
sti gruppi sono sopravvissuti fino a oggi; gli altri sono
scomparsi durante le grandi estinzioni di massa succedu-
tesi nella storia della Terra. Quasi tutte le 7000 specie di
echinodermi attuali vivono esclusivamente in ambienti
marini e comprendono animali molto noti, come i ricci e
le stelle marine, ma anche specie meno conosciute, come
i cetrioli di mare e le stelle serpentine.
RICORDA Gli echinodermi sono un phylum di
animali marini che attraversano uno stadio larvale
a simmetria bilaterale, ma lo stadio adulto è
caratterizzato da simmetria radiale.
Gonade
Ano
Ghiandole
digestive
Stomaco
Pedicelli
Sistema
acquifero
Figura 23 La struttura degli echinodermi
Questo schema di una stella marina illustra lo scheletro interno calcificato e il sistema acquifero composto dai canali acquiferi e dai pedicelli ambulacrali.
Ciascun braccio è provvisto di un
assetto completo di organi. Nel
braccio alla tua sinistra sono state
omesse le ghiandole digestive per
mostrare gli organi sottostanti.
Oxycomanthus bennetti
Sphaerechinus granularis
Marthasterias glacialis
Ophiopholis aculeata
Bohadschia argus
Figura 24 La biodiversità degli echinodermi
(A) I crinoidi possono avere centinaia di braccia. (B) I ricci di mare sono ricoperti di spine mobili. (C) I cetrioli di mare sono privi di braccia e vivono sui fondali, a cui aderiscono grazie ai pedicelli. (D) Le stelle di mare sono gli echinodermi più noti. (E) Le ofiure sono simili alle stelle marine.
I ricci di mare si nutrono di alghe:
hanno forma semisferica e sono
privi di braccia.
Il corpo dei cetrioli di mare o oloturie ha
un orientamento antero-posteriore.
I crinoidi (o gigli di
mare) aderiscono
al substrato con
un peduncolo
flessibile; la
porzione centrale
del corpo ha una
forma a coppa, da
cui si dipartono le
braccia fluttuanti.
Le stelle marine sono
predatori di molluschi
bivalvi, come vongole e
cozze. Particolari ventose
situate sui pedicelli
permettono a questo
animale di afferrare
entrambe le valve della
preda e di aprirle.
Le ofiure, chiamate anche
stelle serpentine, possiedono
braccia flessibili formate da
molte placche rigide articolate.
A
B C
D
E
A346
Le caratteristiche dei cordati
Esistono tre grandi linee evolutive di cordati: i cefalo-
cordati, i tunicati e i vertebrati. Le relazioni evolutive
tra questi gruppi non sono sempre evidenti; tutti però
condividono le seguenti caratteristiche (Figura 25):
• un cordone nervoso dorsale cavo;
• una coda che si estende oltre l’ano;
• la notocorda, una struttura dorsale di sostegno.
La notocorda è formata da un nucleo centrale di grandi
cellule con vacuoli turgidi, pieni di liquido, che la ren-
dono rigida ma flessibile.
RICORDA I cordati condividono un cordone nervoso
dorsale cavo, una coda e la notocorda.
20
Notocorda
Notocorda
Fessure
faringee
Fessure
faringee
Coda
Coda
Ano
Cordone nervoso
dorsale cavoCordone
nervoso
dorsale cavo
Intestino
Intestino
Figura 25 Le caratteristiche dei cordati
Nelle prime fasi dello sviluppo sono evidenti tutte le caratteristiche chiave del gruppo, come è evidente nella (A) larva di un tunicato e anche (B) nell’anfiosso adulto.
Una larva di ascidia possiede tutti i caratteri chiave
dei cordati, alcuni dei quali vanno persi nell’adulto.
B
A
L’anfiosso
adulto
conserva
tutti i
caratteri
chiave dei
cordati.
Ciona sp.
Branchiostoma lanceolatum
I tunicati e i cefalocordati
I tunicati (o urocordati) sono animali marini. Il 90%
delle specie è costituito dalle ascidie, le cui dimensio-
ni vanno da 1 mm a 60 cm di lunghezza; alcune specie
formano grandi colonie per gemmazione a partire da
un individuo fondatore. Il corpo sacciforme di un’asci-
dia adulta è rivestito da una rigida tunica, da cui il nome
tunicati (Figura 26A). La faringe delle ascidie si allarga a
formare un cestello branchiale, che filtra le prede dall’ac-
qua circostante. Le salpe sono altri tunicati che vivono
singolarmente oppure formano colonie simili a catenelle,
lunghe diversi metri (Figura 26B), fluttuando negli oceani
tropicali e subtropicali fino a 1500 m di profondità.
Le 35 specie di anfiossi, unici rappresentanti dei cefa-
locordati, comprendono piccoli animali che raramente
superano i 5 cm di lunghezza. La notocorda si estende
per l’intera lunghezza del corpo e persiste per tutta la
vita. Gli anfiossi vivono nelle acque salate poco profon-
de, rimanendo per la maggior parte del tempo infossati
con il capo sporgente dalla sabbia e si procurano il cibo
filtrando l’acqua grazie al cestello faringeo. Durante la
stagione riproduttiva, entrambi i sessi liberano uova e
spermatozoi nell’acqua, dove ha luogo la fecondazione.
RICORDA Le ascidie (tunicati) sono animali filtratori
con corpo sacciforme rivestito da una tunica rigida.
L’anfiosso è l’unico rappresentante dei cefalocordati:
sono animali filtratori che mantengono la notocorda
per tutta la vita.
21
Figura 26 Tunicati adulti
(A) In questa ascidia sono ben visibili la tunica trasparente e il cestello faringeo. (B) Una colonia a catenella di salpe fluttuanti nelle acque tropicali.
Clavelina dellavallei Pegea sp.
A B
A12 | La biodiversità: gli animali | A347
Le caratteristiche dei vertebrati
I vertebrati sono un gruppo di cordati (Figura 27) che
prendono il nome dalla colonna vertebrale, una strut-
tura di sostegno dorsale e articolata che durante le prime
fasi dello sviluppo sostituisce la notocorda. I singoli ele-
menti della colonna vertebrale sono chiamati vertebre.
Esistono altre caratteristiche fondamentali che caratte-
rizzano i vertebrati:
• un cranio anteriore che racchiude un cervello svi-
luppato;
• uno scheletro interno rigido sostenuto dalla colonna
vertebrale;
• un sistema circolatorio ben sviluppato in cui il san-
gue è spinto da un cuore ventrale.
Queste caratteristiche strutturali hanno permesso lo
sviluppo di grandi animali in grado di muoversi attiva-
mente: lo scheletro interno fornisce il sostegno per un
22
Comparsa
delle vertebre
Mascelle denti
Scheletro osseo,
vescica natatoria
Notocorda,
cordone nervoso
dorsale cavo, coda
Pinne lobate
Narici interne
Arti adatti alla locomozione terrestre
Uovo amniotico
Amnioti
Anfibi
Pesci polmonati
Celacanti
Actinopterigi
Condroitti
Lamprede
Missine
Tunicati
Cefalocordati
Gn
ato
sto
mi
Ag
na
ti
Figura 27 L’albero filogenetico dei cordati
L’albero mette in evidenza i caratteri condivisi tra i cordati. Gli animali provvisti di mascelle e con due paia di arti sono chiamati tetrapodi. I tetrapodi dotati di uovo amniotico sono detti amnioti.
vasto sistema muscolare, che riceve ossigeno dal sistema
circolatorio ed è controllato dal sistema nervoso centrale.
La comparsa successiva delle mascelle diede modo
ai vertebrati di sfruttare nuove fonti di cibo, mentre
l’evoluzione dei polmoni, degli arti e di un uovo am-
niotico consentì loro di colonizzare definitivamente la
terraferma.
Si ritiene che anche la linea evolutiva che ha portato
ai vertebrati sia comparsa negli oceani, probabilmente
in ambienti di estuario. I primi vertebrati apparvero nel
Cambriano e si diffusero nelle acque marine, nelle acque
dolci e da qui negli ambienti terrestri e aerei di tutto il
mondo. Oggi questo phylum conta circa 65 000 specie,
compresi gli esseri umani.
RICORDA I vertebrati sono i cordati dotati di colonna
vertebrale, una struttura di sostegno che sostituisce
la notocorda durante le prime fasi dello sviluppo.
Ora tocca a teRispondi Scegli le parole
1. Quali sono le principali caratteristiche dei
deuterostomi?
2. Quali sono le principali caratteristiche dei
cordati?
3. Da quali linee evolutive principali è
costituito il gruppo dei cordati?
4. Quali sono le principali caratteristiche dei
vertebrati?
1. L’endoscheletro / esoscheletro degli
echinodermi è formato da piastre.
2. Le salpe sono tunicati / cefalocordati che
formano colonie simili a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3. Gli anfiossi sono gli unici rappresentati
viventi del gruppo dei . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4. L’uovo amniotico consentì ai vertebrati /
cordati di colonizzare la terraferma.
I ricci di mare e le stelle marine sono animali
morfologicamente molto noti ma spesso il
loro comportamento è poco conosciuto. Fai
una ricerca sulle abitudini alimentari e sociali
di questi animali (utilizzando i numerosi video
presenti in Rete) e realizza una presentazione
multimediale, un poster o un’infografica per
presentare la tua ricerca al resto della classe.
A348
Gli agnati o ciclostomi
Tra i vertebrati più antichi e meno conosciuti, le mis-
sine e le lamprede sono prive di mascelle e mandibole
articolate e mobili; pertanto sono chiamate agnati che
significa «privi di mascelle». A causa della bocca di forma
circolare, sono indicati anche con il nome di ciclostomi.
Le missine (Figura 28A) sono organismi marini, quasi
ciechi ma con quattro tentacoli sensoriali disposti intor-
no alla bocca. Questi animali possiedono una struttura
simile a una lingua, dotata di dentelli adatti a raschiare,
che usano per strappare pezzi di carne da organismi mor-
ti e per catturare piccoli invertebrati. Le missine hanno
sviluppo diretto (cioè privo di uno stadio larvale); gli
individui, inoltre, possono cambiare sesso da un anno
all’altro (da maschio a femmina e viceversa).
Le circa 50 specie di lamprede (Figura 28B) vivono sia
nelle acque dolci sia in quelle costiere. Possiedono una
scatola cranica completa e vertebre cartilaginee rudimen-
tali. Le larve delle lamprede si nutrono per filtrazione e
hanno un aspetto piuttosto simile agli anfiossi adulti.
Gli adulti di molte specie di lamprede sono parassiti,
mentre in altre specie gli adulti non si nutrono per nulla.
In quest’ultimo caso, dopo la metamorfosi la lampreda
adulta sopravvive per poche settimane, giusto il tempo
per riprodursi. Nelle specie parassite, la bocca circolare è
trasformata in un organo simile a una ventosa, utile per
fissarsi alla preda e raschiarne la carne.
RICORDA Gli agnati sono privi di mascelle e
mandibole articolate e mobili.
23
Lampreta fluviatilis
Figura 28 Gli agnati (A) Le missine si infossano nel fango dei fondali, dal quale estraggono piccole prede. (B) Le lamprede sono parassiti che si attaccano al corpo dei pesci e usano la grande bocca a ventosa per nutrirsi di sangue.
Eptatretus stoutii
A
B
Ciclostomaderiva dal greco
kýklos, «cerchio»
e stóma, «bocca».
Il nome pone
l’accento sulla
caratteristica tipica
di questi animali,
che hanno una bocca
circolare e sempre
aperta, mancando
di mascelle e
mandibole mobili.
Per lo stesso
motivo sono detti
agnati, da gnáthos,
«mascella».
Gli gnatostomi e le caratteristiche dei pesci
Durante il Devoniano, gli oceani, gli estuari e le acque
dolci erano ambienti popolati da molti tipi di agnati; in
alcuni di essi comparve un arco orale composto da ma-
scelle e mandibole, in seguito a modifiche dei segmenti
scheletrici che sostenevano le branchie (Figura 29). I por-
tatori di queste modifiche e i loro discendenti sono detti
gnatostomi.
Dal momento che un animale provvisto di mascelle
e mandibole può afferrare e inghiottire prede di grandi
dimensioni, gli gnatostomi si sono rapidamente diversifi-
cati in un grande numero di specie, sostituendo progres-
sivamente i vertebrati privi di mascelle nel dominio dei
mari. Le prime mascelle erano semplici, ma l’evoluzione
dei denti ha reso i predatori più efficienti. I denti svolgono,
infatti, una funzione fondamentale per afferrare e lacera-
re la preda, ma anche per masticare le parti dure. La ma-
sticazione contribuisce, inoltre, alla digestione del cibo e
migliora le capacità dell’animale di estrarne i nutrienti.
I primi gnatostomi a comparire sono stati i pesci. La
Figura 30 mostra il piano strutturale di un pesce odierno,
mettendo in evidenza le caratteristiche tipiche dei verte-
brati: la colonna vertebrale, il cranio posto anteriormente
e il midollo spinale posto dorsalmente rispetto alla co-
lonna vertebrale.
24
I VERTEBRATI ACQUATICI: AGNATI E PESCI
LEZIONE 7
agnati, privi di
mandibole mobili 23
i condroitti o pesci
cartilaginei 25
gnatostomi, con
mandibole mobili 24
si dividono in
gli osteitti o
pesci ossei 26
che comprendono
I vertebrati acquatici
A12 | La biodiversità: gli animali | A349
Pesci gnatostomi moderni
(condroitti e osteitti)
Agnati
Pesci gnatostomi primitivi
(estinti)
Fessure branchiali
Cranio (cartilagine)
Gli archi branchiali
cartilaginei sostengono
le fessure branchiali.
Alcuni archi branchiali
anteriori si sono
trasformati in
mascelle e mandibole,
che inizialmente
erano prive di denti.
Altri archi orali
sostengono mascelle
più robuste ed efficienti,
provviste di denti.
Figura 29 L’evoluzione di un arco orale completo
Questi disegni illustrano un possibile percorso evolutivo dell’arcata mandibolare a partire dagli archi branchiali anteriori degli agnati.
Pinna pelvica (pari)
Pinna analeGonade
Cuore
Colonna
vertebrale Rene
Pinne dorsali
Intestino
Dorsale
Ventrale
Pinna caudale
Fegato
Il cranio, posto anteriormente, contiene
l’encefalo e molti organi di senso.
Figura 30 Il piano strutturale dei pesci
Oltre alle pinne pelviche pari (posteriori), i pesci possiedono pinne pettorali (anteriori) su entrambi i lati del corpo, non visibili nella figura.
Oltre a possedere mascelle articolate, i pesci sono ver-
tebrati dotati di branchie che consentono di respirare
l’ossigeno disciolto nell’acqua e di pinne per nuotare. La
maggior parte delle specie possiede una coppia di pinne
pettorali appena posteriormente alle fessure branchiali
e una coppia di pinne pelviche anteriormente alla zona
anale. Altre pinne, come la pinna dorsale e quelle caudali,
contribuiscono a stabilizzare il pesce o gli permettono di
cambiare rapidamente direzione.
I pesci dispongono anche di un organo sensoriale det-
to sistema della linea laterale (Figura 31) costituito da una
fila di recettori che corre lungo il lato del corpo dell’ani-
male; questo sistema è sensibile alle variazioni di pressio-
ne e consente di registrare le vibrazioni provocate dagli
altri pesci, oppure di rilevare gli ostacoli.
I pesci attuali si suddividono in tre grandi classi: i con-
droitti (pesci cartilaginei) e gli osteitti (pesci ossei), che
sono suddivisi nelle due classi actinopterigi e sarcopterigi.
RICORDA I pesci sono vertebrati gnatostomi dotati
di mandibole e mascelle, branchie per respirare, pinne
per il nuoto e un organo sensoriale, il sistema della
linea laterale.
Apogon aureus
Figura 31La linea laterale
Sul lato di questo pesce cardinale
è ben visibile il sistema di recettori che consente ai pesci di evitare gli ostacoli e percepire l’arrivo di potenziali pericoli.
I condroitti o pesci cartilaginei
I condroitti o pesci cartilaginei sono una classe di pesci
che oggi comprende gli squali, le razze e le chimere, per un
totale di circa 1000 specie. Questi pesci possiedono uno
scheletro formato da un materiale rigido ma flessibile, la
cartilagine. La loro pelle è flessibile e coriacea, e talvolta
contiene dentelli che le conferiscono la consistenza della
carta vetrata. Gli squali si muovono mediante ondulazio-
ni laterali del corpo e delle pinne caudali, mentre le razze
si spostano con movimenti ondulatori verticali delle loro
pinne pettorali enormemente allargate.
Gli squali più grandi si nutrono di plancton (come
lo squalo balena), ma per la maggior parte sono formi-
dabili predatori (Figura 32A a pagina seguente). Gli squali
possiedono elettrosensori capaci di rivelare i debolissimi
campi elettrici prodotti dalle contrazioni muscolari delle
potenziali prede.
Negli squali, affinché possano avvenire gli scambi
gassosi, lo scorrimento dell’acqua attraverso le branchie
deve essere continuo, altrimenti rischierebbero di morire
per asfissia. Per questo motivo, le modalità di respirazio-
ne sono diverse a seconda delle specie: gli squali pelagici,
che nuotano in mare aperto, devono muoversi in conti-
nuazione tenendo la bocca semiaperta per permettere il
passaggio dell’acqua e l’ossigenazione delle branchie. Gli
25
A350
squali bentonici, che vivono a stretto contatto con il fondo,
possono anche rimanere fermi per lunghi periodi, aspi-
rando l’acqua con la bocca e spingendola forzatamente
attraverso le branchie.
La maggior parte delle razze (Figura 32B), caratteriz-
zate da un corpo fortemente appiattito, vive sui fondali
dell’oceano, dove si nutre di molluschi e di altri animali
infossati nei sedimenti.
Le chimere sono i pesci cartilaginei meno noti e vivo-
no nelle acque profonde e fredde. A differenza degli altri
pesci cartilaginei, le chimere non hanno la pelle coriacea
ma «nuda» e liscia; presentano una coda allungata e una
spina velenifera posta davanti alla pinna dorsale.
RICORDA I condroitti possiedono uno scheletro
formato da cartilagine; comprendono gli squali, le
razze e le chimere.
Gli osteitti o pesci ossei
I pesci ossei possiedono uno scheletro costituito da tes-
suto osseo. Si dividono in due classi: gli actinopterigi (a
pinne raggiate) e i sarcopterigi (a pinne lobate).
Gli actinopterigi. Comprendono circa 30 000 specie di
acque dolci e marine (Figura 33) e sono il gruppo più rap-
presentato di vertebrati moderni. La superficie del loro
corpo è rivestita da scaglie sottili, che forniscono prote-
zione e facilitano il movimento nell’acqua. Le branchie si
aprono in una camera coperta da un lembo di tessuto det-
to opercolo: il movimento dell’opercolo aumenta il flusso
dell’acqua attraverso le branchie, dove hanno luogo gli
scambi respiratori. La maggior parte degli actinopterigi
possiede la vescica natatoria, un organo di spinta idrosta-
tica: regolando la quantità di gas al suo interno, il pesce è
in grado di controllare la propria profondità.
26
Figura 32 I condroitti: squali e razze(A) La maggior parte degli squali sono attivi e veloci predatori marini. (B) Le razze si nutrono sui fondali oceanici, muovendosi grazie alle loro pinne pettorali modificate.
Taeniura lymma
B
Figura 33 La biodiversità degli actinopterigi
(A) Una femmina di pesce scatola maculato che vive sulla barriera corallina, come anche (B) il pesce angelo, il cui corpo è compresso lateralmente e le pinne espanse ne aumentano all’apparenza la taglia. (C) Il drago di mare (simile ai cavallucci marini) si mimetizza tra le alghe.
A B C
Pygoplites diacanthus Phyllopteryx taeniolatusOstracion meleagris
Pinna dorsale
Pinna pelvica
Pinna caudale
Pinna pettorale
Carcharodon carcharias
A
Actinopterigideriva dal greco aktís,
«raggio», e pterón,
«ala», qui nel senso
di pinna. Questi
pesci hanno infatti
le pinne raggiate,
con raggi di sostegno
disposti a ventaglio.
A12 | La biodiversità: gli animali | A351
Ora tocca a teRispondi Scegli le parole
I sarcopterigi. Le pinne articolate, cioè sostenute da parti
mobili articolate tra loro, si sono evolute negli antenati
dei sarcopterigi, una classe di pesci ossei che comprende
i celacanti, i dipnoi e i progenitori (estinti) dei tetrapodi.
I celacanti furono abbondanti a partire dal Devoniano
fino a circa 65 milioni di anni fa, quando si estinsero quasi
completamente. Casualmente, nel 1938 un peschereccio
catturò un celacanto al largo delle coste del Sudafrica. Da
allora sono stati pescati centinaia di individui della specie
Latimeria chalumnae (Figura 34A), una specie che ha con-
sentito di studiare su esemplari viventi le caratteristiche
di un gruppo vicino ai progenitori dei vertebrati terrestri.
I dipnoi erano importanti predatori nelle acque bas-
se durante il periodo Devoniano. La maggior parte delle
linee evolutive di questi pesci attualmente è estinta: le
sole sei specie sopravvissute vivono nelle paludi e nelle
acque fangose del Sudamerica, dell’Africa e dell’Australia
(Figura 34B). I dipnoi sono pesci polmonati, dotati sia di
branchie sia di polmoni. Quando uno stagno si prosciuga,
Latimeria chalumnae
Figura 34 I sarcopterigi
(A) Il celacanto vive nelle acque profonde dell’Oceano Indiano. (B) Tutte le specie attuali di dipnoi vivono nell’emisfero meridionale.
A
B
Protopterus aethiopicus
i dipnoi possono infossarsi nel fango e sopravvivere per
molti mesi in uno stato di inattività, respirando diret-
tamente l’aria atmosferica. Si ritiene che alcuni antichi
sarcopterigi si siano progressivamente adattati alla vi-
ta sulla terraferma evolvendosi poi nei progenitori dei
tetrapodi, gli attuali vertebrati provvisti di quattro arti.
Nel 2006, alcuni ricercatori hanno scoperto un fos-
sile del Devoniano caratterizzato da appendici che rap-
presenterebbero uno stadio intermedio tra le pinne dei
pesci e gli arti dei tetrapodi terrestri (Figura 35). Sembra
che la transizione da pinne ad arti sia avvenuta quando
gli animali vivevano ancora nell’acqua: dapprima gli arti
avrebbero permesso loro di muoversi nelle acque poco
profonde tenendo il capo fuori dall’acqua e, in seguito,
di avventurarsi sul terreno.
RICORDA Gli osteitti possiedono uno scheletro
costituito da tessuto osseo e si dividono in
actinopterigi e sarcopterigi.
Omero
Radio
Ulna
Elementi distali della
pinna/polso/mano
Eusthenopteron
380 milioni di anni fa
Completamente acquatico;
pinne lobate
Tiktaalik
375 milioni di anni fa
Acquatico; arti lobati
intermedi fra una pinna
e una zampa
Acanthostega
365 milioni di anni fa
Tetrapode semiterrestre
Figura 35 Le zampe sono pinne modificate
I principali elementi ossei delle zampe dei tetrapodi erano già presenti nei sarcopterigi 380 milioni di anni fa. Le loro dimensioni e la loro posizione si è modificata quando si sono spostati in ambiente terrestre.
1. Qual è la caratteristica che dà il nome agli
agnati?
2. Quali sono le caratteristiche dei pesci?
3. Che gruppi appartengono ai pesci ossei?
1. Le chimere hanno una spina velenifera
davanti alla coda / pinna dorsale.
2. La maggior parte delle linee evolutive dei
dipnoi / delle razze attualmente è estinta.
Perché è stato così importante il ritrovamento
di fossili di transizione di Tiktaalik, un
esemplare di circa 375 milioni di anni fa?
Motiva il tuo ragionamento.
Il Devoniano è
il quarto periodo
del Paleozoico;
è compreso tra
circa 515 e 360
milioni di anni fa
ed è preceduto dal
Siluriano e seguito
dal Carbonifero. Il
suo nome deriva
da Devon, contea
dell’Inghilterra dove
gli affioramenti
di rocce di questo
periodo sono
abbondanti.
A352
Gli anfibi: i primi vertebrati terrestri
Gli anfibi, come le rane e le salamandre, sono stati i primi
vertebrati ad adattarsi alla vita sulla terraferma, restando
tuttavia legati ad habitat umidi e acquatici. Dal momento
27
che gli anfibi perdono rapidamente acqua attraverso la
pelle quando sono esposti all’aria, la maggior parte del-
le specie vive in ambienti umidi. Anche le uova sono
avvolte da delicati involucri membranosi, incapaci di
prevenire la disidratazione in ambienti aridi.
In molte specie di anfibi, gli adulti trascorrono gran
parte del tempo sulla terraferma ma depongono le uo-
va nell’acqua, dove vengono fecondate (Figura 36A). Da
queste nascono le larve (i girini) che vivono nell’acqua
fino alla metamorfosi, il processo attraverso il quale si
trasformano in adulti terrestri.
Le forme larvali degli anfibi respirano attraverso
branchie esterne; gli adulti sono dotati di polmoni, ma
in molti casi presentano anche respirazione cutanea, cioè
possono scambiare i gas attraverso la pelle, che pertanto
deve restare sempre umida.
Le oltre 6000 specie descritte di anfibi attuali appar-
tengono a tre ordini principali chiamati apodi (cioè «pri-
vi di piedi», come le cecilie), anuri (cioè «privi di coda»,
come rane, rospi e raganelle, Figura 36B) e urodeli come
tritoni e salamandre (Figura 36C).
RICORDA Gli anfibi sono stati i primi vertebrati ad
adattarsi alla vita sulla terraferma, ma sono legati
all’acqua per la riproduzione e lo sviluppo.
Adulto
SpermatozoiUova
Figura 36 Dentro e fuori dall’acqua
La maggior parte degli stadi del ciclo biologico degli anfibi delle zone temperate si compie in acqua. I girini acquatici si trasformano in adulti terrestri attraverso la metamorfosi.
Tutti gli anuri possiedono una colonna
vertebrale molto breve, con zampe
posteriori adatte al salto e al nuoto.
Salamandra salamandra
Negli urodeli la coda persiste per tutta la vita;
alcune specie sono terrestri, altre acquatiche.
7. La giovane rana
respira con i polmoni;
la coda si riassorbe.
6. Si
sviluppano gli
arti anteriori.
5. Le branchie
esterne vengono
coperte e compaiono
gli arti posteriori.
4. La larva (girino) si libera
degli strati gelatinosi dell’uovo
e respira con branchie esterne.3. L’embrione forma
un abbozzo di coda.
2. L’uovo fecondato si
sviluppa nell’acqua.
1. Gli adulti si
accoppiano
in acqua.
Rana pipiens
C
LA VITA SULLA TERRAFERMA: ANFIBI, RETTILI, UCCELLI
LEZIONE 8
I vertebrati terrestri
anfibi, come rane
e salamandre 27
amnioti, con uovo
amniotico 28
comprendono
i rettili, indipendenti
dall’acqua 30
gli uccelli,
adattati al volo 31
tra cui
possono essere
esotermi o
endotermi 29
A B
A12 | La biodiversità: gli animali | A353
La comparsa dell’uovo amniotico
Poiché gli anfibi restano legati all’ambiente acquatico
per la riproduzione, la conquista della terraferma da
parte dei tetrapodi doveva prevedere una minore dipen-
denza dall’acqua. I primi vertebrati davvero «terrestri»
sono i rettili, che possono vivere e riprodursi anche in
ambienti aridi. Essi infatti hanno sviluppato una serie
di adattamenti che ritroviamo nelle due linee evolutive
degli amnioti (Figura 37): rettili e uccelli da una parte e
mammiferi dall’altra.
La caratteristica che contraddistingue gli amnioti è la
presenza di un uovo amniotico impermeabile all’acqua,
che permette all’embrione di svilupparsi in un ambiente
protetto (Figura 38A). Il guscio rigido limita fortemente
l’evaporazione dei liquidi contenuti all’ interno, ma per-
mette il passaggio di ossigeno e di diossido di carbonio.
Nell’uovo inoltre sono immagazzinate notevoli quantità
di riserve nutritive sotto forma di tuorlo, che permetto-
no all’embrione di raggiungere uno stadio di sviluppo
avanzato prima della schiusa. Internamente al guscio si
trovano gli annessi embrionali, che proteggono l’embrio-
ne dall’essiccamento e favoriscono gli scambi gassosi e
l’escrezione dei rifiuti azotati.
In numerosi gruppi di amnioti, l’uovo si è modificato
così da permettere all’embrione di accrescersi all’interno
del corpo materno; l’uovo dei mammiferi, per esempio,
ha perso il guscio e gran parte del materiale di riserva,
mentre sono state mantenute e aumentate le funzioni
degli annessi embrionali che, come vedremo, partecipa-
no alla formazione della placenta (Figura 38B).
28
Amniote
ancestrale
Tuatara
Squamati
Coccodrilli
Pterosauri (estinti)
Teropodi
(incl. Uccelli)
Ornitischi
(estinti)
Sauropodi
(estinti)
Mammiferi
Rettili
Mammiferi
Tartarughe
Lepidosauri
Dinosauri
Arcosauri
Figura 37L’albero filogenetico degli amnioti
Questo albero illustra la separazione tra mammiferi e rettili.
Il ramo dei rettili porta ai lepidosauri (i
serpenti, le lucertole e i tuatara), alle
tartarughe e gli arcosauri: coccodrilli,
numerosi gruppi estinti e uccelli.
L’altro ramo conduce ai mammiferi.
Cavità amniotica
Porzione fetale
della placenta
Cordone
ombelicale
Guscio
Cavità amniotica Embrione
Corion
Allantoide
Amnios
Sacco
Embrione
vitellino
Corion
Allantoide
Amnios
Sacco
vitellino
Placenta
L’allantoide
raccoglie
i prodotti
di scarto
metabolici
dell’embrione.
L’amnios
produce il
liquido che
protegge
l’embrione.
Il corion
provvede
agli scambi
gassosi.
Il sacco vitellino
racchiude
il tuorlo,
che nutre
l’embrione in
via di sviluppo.
Figura 38 L’uovo amniotico è adatto a svilupparsi all’asciutto
(A) L’evoluzione dell’uovo amniotico, caratterizzato dalla presenza di un guscio capace di trattenere l’acqua, dagli annessi embrionali e dal tuorlo, ha rappresentato la tappa principale della colonizzazione dell’ambiente terrestre. (B) Gli annessi embrionali prendono parte alla formazione della placenta.
B
A
A354
Altre modifiche innovative che favoriscono la vita sulla
terraferma si osservano negli adulti. La pelle (o cute),
rivestita di squame nei rettili (Figura 39), di peli nei mam-
miferi e di penne negli uccelli, è spessa e impermeabile,
in modo da ridurre al minimo le perdite d’acqua. Un
altro adattamento importante per la vita sulla terrafer-
ma riguarda gli organi escretori degli amnioti, i reni, che
permettono di eliminare urine concentrate.
RICORDA Gli amnioti sono animali caratterizzati da
diversi adattamenti alla vita sulla terraferma.
Animali esotermi e animali endotermi
Spesso diciamo che i rettili, i pesci e gli anfibi sono ani-
mali «a sangue freddo»; ciò implica un paragone con la
condizione di animali «a sangue caldo», tipica dei mam-
miferi e degli uccelli. Questa distinzione non tiene conto
del fatto che nei mammiferi che vanno in letargo la tem-
peratura del corpo può abbassarsi anche fino a 2 °C e che,
al contrario, molti rettili possono riscaldarsi parecchio
quando sono in attività.
Un modo per evitare contraddizioni è usare un
sistema di classificazione basato sulla fonte di calore
principale che determina la temperatura dell’animale.
Si definiscono così esotermi gli animali la cui tempe-
ratura corporea dipende da fonti di calore esterne; gli
endotermi sono, invece, gli animali che mantengono
costante la propria temperatura corporea producendo o
disperdendo calore. Mammiferi e uccelli sono endoter-
mi, mentre tutti gli altri animali sono esotermi.
RICORDA Negli esotermi la temperatura corporea
dipende da fonti di calore esterne; gli endotermi
mantengono costante la loro temperatura.
Figura 39 La pelle dei rettili
Il corpo di questo serpente australiano della specie Tropidechis carinatus è rivestito di squame che riducono la traspirazione e la perdita d’acqua.
29
I rettili e la riproduzione sulla terraferma
Durante il Carbonifero, gli amnioti si differenziarono
in due classi principali: i mammiferi e i rettili. La linea
evolutiva che porta ai rettili attuali, che comprendono
oggi oltre 7500 specie, ha iniziato a divergere circa 250
milioni di anni fa.
I rettili comprendono diversi gruppi attualmente vi-
venti (Figura 40), altri gruppi estinti come i dinosauri, e
un gruppo particolarmente divergente e riconoscibile:
quello degli uccelli.
I lepidosauri. Costituiscono il secondo gruppo per ric-
chezza di specie. La loro pelle è rivestita da squame cor-
nee che impediscono la respirazione cutanea tipica degli
anfibi: lo scambio dei gas respiratori avviene quindi gra-
zie ai polmoni, molto più grandi di quelli degli anfibi. Il
cuore dei lepidosauri è suddiviso in camere che separano
parzialmente il sangue ossigenato proveniente dai pol-
moni da quello povero di ossigeno che ritorna al cuore
dalla periferia. Grazie a questo tipo di cuore, i lepidosauri
possono generare una pressione sanguigna abbastanza
elevata e mantenere un metabolismo più sostenuto ri-
spetto agli anfibi. L’ordine degli squamati comprende
lucertole, prevalentemente insettivore, e serpenti, tutti
carnivori e privi di zampe, con molte specie velenose.
L’ordine dei rincocefali comprende poche specie come
il tuatara della Nuova Zelanda.
Le tartarughe. Questo gruppo di rettili ha subìto pochi
cambiamenti dall’inizio del Mesozoico. Le placche os-
see dorsali e ventrali delle tartarughe formano un guscio
all’interno del quale gli animali possono ritrarre la testa e
le zampe: la parte dorsale si chiama carapace ed è formata
da costole modificate, quella ventrale è detta piastrone. La
maggior parte delle tartarughe vive in ambienti acquati-
ci, ma torna sulla terraferma per deporre le uova; alcuni
gruppi, come le testuggini, invece, sono terrestri.
Gli arcosauri. Questo grande gruppo comprende i coc-
codrilli, i dinosauri e gli uccelli: solo i coccodrilli e gli
uccelli sono rappresentati oggi da specie viventi. I coc-
codrilli moderni (che oltre ai coccodrilli propriamente
detti, comprendono anche caimani, alligatori e gaviali)
vivono negli ambienti caldi tropicali; sono carnivori an-
che di notevoli dimensioni e mangiano vertebrati di ogni
tipo, compresi i grandi mammiferi. I coccodrilli passano
molto tempo in acqua, ma depongono le uova in nidi
costruiti sulla terraferma o su mucchi di vegetazione
galleggiante. La femmina custodisce le uova fino alla
schiusa e in alcune specie si occupa della prole anche
dopo la nascita. I dinosauri sono stati i vertebrati ter-
restri predominanti per circa 150 milioni di anni. Molti
erano animali agili e veloci e alcune specie erano quasi
30
A12 | La biodiversità: gli animali | A355
Crocodylus porosus
Chelonia mydas
Sphenodon punctatus
Questa lucertola
australiana, uno
squamato, si
trova nella sua
tipica postura di
minaccia.
I tuatara sono rincocefali;
assomigliano alle
lucertole ma differiscono
per numerosi caratteri
anatomici.
Il serpente dal
collare è uno
squamato che
appartiene
a una specie
non velenosa.
Un coccodrillo che vive lungo le coste dell’Australia:
coccodrilli e alligatori vivono in regioni caratterizzate
da un clima tropicale o temperato caldo.
Figura 40 La biodiversità dei rettili
(A) Le tartarughe possono essere acquatiche o terrestri. (B) La maggior parte delle lucertole è insettivora. (C) Il tuatara è una delle due specie sopravvissute della sua linea evolutiva. (D) Tutti i serpenti sono carnivori. (E) L’ordine degli arcosauri comprende i coccodrilli, i caimani, i gaviali e gli alligatori.
A
C
E
B
D
Le tartarughe marine salgono a
terra soltanto per deporre le uova.
Diadophis punctatus
Chlamydosaurus kingii
certamente endoterme. Esiste un unico gruppo di dino-
sauri che è sopravvissuto all’estinzione di massa di fine
Cretaceo, avvenuta circa 65 milioni di anni fa: si tratta
degli uccelli, che sono quindi a tutti gli effetti gli attuali
discendenti dei dinosauri.
RICORDA I rettili sono animali amnioti in grado di
vivere in modo indipendente dall’acqua per tutta la
vita; le linee evolutive principali sono le tartarughe, i
lepidosauri (come lucertole, serpenti e rincocefali) e
gli arcosauri (coccodrilli e dinosauri).
A356
Gli uccelli e gli adattamenti al volo
Durante il Mesozoico, circa 175 milioni di anni fa, una
linea di dinosauri predatori chiamati teropodi diede ori-
gine agli uccelli (Figura 41A). Uno dei fossili più antichi
di uccelli, un animale appartenente genere Archaeopteryx
vissuto all’incirca 150 milioni di anni fa, era provvisto di
denti ma aveva il corpo rivestito di penne quasi identiche
a quelle degli uccelli attuali (Figura 41B). Oggi, sebbene
gli uccelli presentino molti caratteri esclusivi, i biologi
sono concordi nel collocare questi animali tra i rettili.
Contrariamente a quanto si riteneva un tempo, le pen-
ne non sono un’«invenzione» degli uccelli, ma erano già
presenti in molte specie di dinosauri. Tuttavia, l’evoluzio-
ne di queste strutture ha rappresentato uno dei principali
elementi di diversificazione degli attuali uccelli.
Le penne, pur essendo molto resistenti, sono anche
estremamente leggere. Quelle che ricoprono il corpo,
insieme allo strato sottostante di piume, forniscono agli
animali uno strato isolante che ha permesso la diffusione
degli uccelli in tutti i climi. Inoltre, le penne sono state
fondamentali per sviluppare la capacità di volare.
31
Carena
Lo sterno degli
uccelli è un osso
ampio e arcuato;
nella parte
anteriore la
carena consente
l’inserzione dei
muscoli toracici
che permettono
di volare
battendo le ali.
Figura 41Adattamenti per il volo
(A) Archaeopteryx era un dinosauro provvisto di penne. (B) La struttura di una penna. (C) Lo sterno carenato degli uccelli.
Rachide Vessillo Barbule con uncini
Le penne alari remiganti sono attaccate all’ala per
mezzo di una porzione cava dell’asse centrale rigido,
il calamo. Dal rachide, la parte piena di questo asse,
si dipartono le barbe, provviste di barbule e di uncini.
A
B
C
I dinosauri teropodi erano provvisti di ossa cave e di ele-
menti interni di sostegno: erano, quindi, allo stesso tem-
po leggere e resistenti. Queste caratteristiche sono state
mantenute dagli uccelli, facilitando l’evoluzione del volo.
Lo sterno degli uccelli volatori dispone di una grande
carena verticale, che fornisce la superficie di attacco ai
potenti muscoli pettorali (Figura 41C).
Il volo rappresenta un’attività molto dispendiosa in
termini energetici: un uccello che vola consuma 15-20
volte più energia rispetto a una lucertola dello stesso peso
mentre corre. Dal momento che gli uccelli possiedono
tassi metabolici estremamente alti, essi generano grandi
quantità di calore e controllano le perdite di calore gra-
zie alle penne, che possono essere strettamente accostate
al corpo oppure possono venire sollevate, riducendo in
questo modo l’isolamento termico.
Finora sono state descritte circa 10 000 specie di uc-
celli (Figura 42) che adottano gli stili di vita più diversi.
RICORDA Gli uccelli presentano caratteri utili al volo:
hanno ossa cave, sterno carenato e penne in grado di
trattenere o dissipare il calore.
A12 | La biodiversità: gli animali | A357
I passeriformi, come questo
azzurrino di montagna, costituiscono
il gruppo di uccelli più ricco di specie.
Un altro gruppo numeroso
è quello di pappagalli, are,
parrocchetti e lorichetti.
Il gufo reale è
un predatore
notturno
che scova le
prede grazie
al sensibile
sistema
uditivo.
Figura 42La biodiversità degli uccelli
La diversità degli uccelli è sterminata: questi animali, infatti, variano molto per il comportamento (migratori o stanziali, diurni o notturni), per la dieta (granivori, insettivori, carnivori) e per le dimensioni: possono andare dai 150 kg dello struzzo ai 2 g di un colibrì.
Aix galericulata
Sialia currucoides
Gli struzzi sono
uccelli corridori,
incapaci di volare.
Struthio camelus
Bubo virginianusTrichoglossus haematodus
I maschi delle fregate possiedono una
tasca cutanea colorata posta sotto
la gola per segnalare la presenza alle
femmine.
Fregata minor
Il chiurlo
beccolungo
nordamericano
è una specie
limicola, che
si nutre di
invertebrati nel
fango.
Questo maschio di
anatra mandarina è
membro di un gruppo
che include le anatre,
le oche e i cigni.
Numenius americanus
1. Qual è il ciclo biologico degli anfibi?
2. Quali sono le principali linee evolutive dei
rettili?
3. Qual è stato il vantaggio evolutivo di
piume e penne?
1. Nell’uovo, il corion / l’allantoide provvede
agli scambi gassosi.
2. La parte dorsale dei lepidosauri / delle
tartarughe si chiama carapace, quella
ventrale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Gli uccelli sono considerati i diretti discendenti
dei dinosauri. Cerca in Rete le ultime scoperte
sull’aspetto piumato dei dinosauri e realizza
una presentazione di 10 slide in cui spieghi le
somiglianze tra questi due gruppi.
Ora tocca a teRispondi Scegli le parole
A358
Le caratteristiche dei mammiferi
Tra i vertebrati amnioti, gli appartenenti alla classe dei
mammiferi sono contraddistinti da quattro caratteri
principali:
1. le ghiandole sudoripare secernono il sudore, che eva-
porando provvede alla regolazione della temperatura
corporea;
2. le ghiandole mammarie presenti nelle femmine pro-
ducono il latte di cui si nutrono i piccoli;
3. la pelliccia è un rivestimento isolante e protettivo
abbondante in alcune specie e molto ridotta in altre,
come i cetacei (balene e delfini) e gli esseri umani;
4. un cuore a quattro camere separa completamente il
sangue ossigenato proveniente dai polmoni da quel-
lo deossigenato che ritorna al cuore dalla periferia
(quest’ultima caratteristica è condivisa con gli uccelli
e i coccodrilli).
Nei mammiferi, le cellule uovo sono fecondate all’inter-
no del corpo della madre; prima di essere partoriti, gli
embrioni si sviluppano per un periodo variabile nell’u-
tero. Il periodo che gli embrioni trascorrono all’interno
dell’utero viene chiamato gestazione (o gravidanza) e può
durare da pochi giorni come nei roditori fino a quasi due
anni come negli elefanti.
Le circa 5000 specie di mammiferi attuali sono suddi-
vise in tre linee evolutive principali: i monotremi, i mar-
supiali e i placentati.
RICORDA I mammiferi sono vertebrati amnioti
dotati di ghiandole sudoripare, ghiandole mammarie,
pelliccia isolante e di un cuore a quattro camere.
32
I monotremi e i marsupiali
Le tre specie appartenenti all’ordine dei monotremi
sono geograficamente limitate all’Australia e alla Nuo-
va Guinea e comprendono l’ornitorinco e due specie di
echidna (Figura 43A). I monotremi differiscono dagli altri
mammiferi poiché sono privi di placenta (l’organo che
connette l’embrione all’utero) e depongono le uova. I mo-
notremi forniscono latte ai piccoli, ma non possiedono
capezzoli collegati alle ghiandole mammarie; i piccoli
leccano il latte direttamente dalla pelliccia.
Le femmine della maggior parte delle specie di marsu-
piali possiedono una tasca cutanea ventrale, il marsupio,
al cui interno viene trasportata e nutrita la prole. Nei
marsupiali la gravidanza è breve e i piccoli nascono in
uno stadio assai immaturo, sebbene siano provvisti di
zampe anteriori ben sviluppate con le quali si arrampica-
no sul corpo della madre fino a raggiungere il marsupio,
dentro il quale si attaccano a un capezzolo. Un tempo,
i marsupiali erano diffusi in tutti i continenti; oggi le
circa 330 specie esistenti sono confinate in Australia e
Sudamerica (Figura 43B).
RICORDA I monotremi sono privi di placenta e
depongono le uova; i marsupiali trasportano la prole
in una tasca cutanea ventrale.
33
Figura 43 I monotremi e i marsupiali
(A) L’echidna dal becco corto è un monotremo; (B) l’opossum è un marsupiale.
Tachyglossus aculeatus
Didelphis virginiana
A
B
Monotremoderiva dal greco
mónos, «solo», e
trêma, «apertura»:
essi hanno, infatti,
un unico condotto
in cui sfociano
l’apparato genitale,
quello urinario
e il digerente.
Marsupiodiscende dal greco
marsýpion, che
significa «borsa,
tasca».
ANIMALI CHE ALLATTANO I PICCOLI: I MAMMIFERI
LEZIONE 9
si dividono
in
I mammiferi
monotremi e
marsupiali 33ghiandole sudoripare
e mammarie,
pelliccia e cuore a
quattro camere 32
placentati
34
sono dotati di
A B
A12 | La biodiversità: gli animali | A359
Lo sviluppo dei piccoli dei placentati
Il gruppo più numeroso di mammiferi è costituito dai
placentati. I piccoli di questi animali sono più sviluppati
alla nascita rispetto ai marsupiali: l’embrione completa
il suo sviluppo all’interno del corpo della madre grazie
alla placenta, un organo che connette l’embrione con il
corpo materno. Il compito della placenta, che è collegata
all’embrione tramite il cordone ombelicale, è permettere
gli scambi di nutrienti, gas respiratori e prodotti di scarto
tra la madre e l’embrione.
Le oltre 4500 specie di placentati appartengono a 20
ordini principali (Figura 44). Il gruppo più numeroso,
con oltre 2000 specie, è quello dei roditori. Questi animali
sono identificati dalla morfologia dei loro denti, soprat-
tutto i quattro incisivi molto sviluppati e adattati a rosic-
chiare materiali duri. Il secondo gruppo più numeroso
comprende circa 1000 specie e corrisponde ai chirotteri, i
pipistrelli, unici mammiferi volanti. Seguono gli inset-
tivori, talpe e toporagni, con oltre 500 specie.
I placentati manifestano forme e comportamenti
estremamente vari. L’estinzione dei dinosauri alla fine
del Cretaceo ha permesso ai mammiferi di diversificarsi
e di sfruttare una vasta gamma di ambienti e di risorse.
34
Megaptera novaeangliae
Figura 44 I placentati
Il gruppo dei placentati comprende migliaia di specie adattate (A) al volo, (B) a climi estremi e (C) alla vita sott’acqua.
Micropteropus pussilus
I pipistrelli sono placentati
adattati al volo.
Rangifer tarandus
I caribù sono erbivori
ungulati, adattati ad
ambienti freddi.
Le megattere sono cetacei,
mammiferi acquatici che possono
raggiungere i 16 m di lunghezza.
A B C
Molte specie hanno raggiunto dimensioni ragguardevoli
e alcune hanno assunto il ruolo di predatori dominanti,
in precedenza occupato dai dinosauri carnivori. Tra tali
predatori, in numerosi taxa si sono evoluti comporta-
menti sociali che permettono di cacciare in gruppo, per
esempio nelle linee evolutive dei canidi (lupo, coyote),
dei felini (leone) e dei primati (scimmie ed esseri umani).
Numerose linee evolutive di placentati terrestri si so-
no adattate alla vita acquatica: i cetacei, come balene e
delfini, sono esclusivamente acquatici, e si sono evoluti
da antenati terrestri; i dugonghi e i lamantini hanno colo-
nizzato gli estuari e gli ambienti oceanici poco profondi.
Anche le foche, i leoni marini e i trichechi sono ritornati
all’ambiente marino e i loro arti si sono trasformati in
pinne.
D’altra parte, le lontre (carnivori della famiglia dei mu-
stelidi, che comprende anche i tassi), pur abitando sia le
acque dolci sia quelle marine, hanno mantenuto le zam-
pe. La storia evolutiva di un altro ordine di placentati, i
primati, include la storia della nostra specie, Homo sapiens.
RICORDA I placentati sono mammiferi muniti
di placenta, un organo che permette ai cuccioli di
completare lo sviluppo all’interno del corpo materno.
Ora tocca a teRispondi Scegli le parole
1. Quali sono i caratteri principali dei
mammiferi?
2. Nei marsupiali come avviene lo sviluppo
embrionale dei piccoli?
1. I monotremi / marsupiali comprendono
l’ornitorinco e due specie di echidna.
2. La. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . consente gli scambi
tra la madre e l’embrione.
«Grazie all’estinzione dei dinosauri i
mammiferi hanno potuto diversificarsi e
sfruttare ambienti e risorse vari». Fai una
ricerca e scrivi la tua opinione in 10 righe.
A360
Il tasso di estinzione sta accelerando
La scomparsa di una specie è un evento naturale. Al-
cuni biologi evoluzionisti sostengono che una specie
sopravviva mediamente un milione di anni; poi una
nuova specie, che nel frattempo si è evoluta ed è entrata
in competizione per la stessa nicchia ecologica, ne pren-
de il posto nell’ecosistema. Così è stato da quando esiste
la vita, a eccezione dei cosiddetti «fossili viventi» e dei
grandi eventi catastrofici come le estinzioni di massa.
Finora conosciamo cinque estinzioni di massa avve-
nute nel passato geologico del pianeta Terra; tuttavia,
dalla comparsa della specie umana, il tasso di estinzione
delle specie animali è in accelerazione e potrebbe aver
raggiunto ritmi centinaia di volte maggiori rispetto al
passato, tanto da far pensare a una sesta estinzione di
massa per cause antropiche.
Questi sono i dati che emergono da un rapporto
dell’IPBES (International Science-Policy Platform on Biodiver-
sity and Ecosystem Services), un ente delle Nazioni Unite
che ha l’obiettivo di accrescere la conoscenza scientifica
su conservazione e sostenibilità. Secondo le stime, l’ab-
bondanza media di specie autoctone negli habitat terrestri
è diminuita almeno del 20%, soprattutto dopo il 1900.
35
Il report individua cinque fattori principali responsabili
della perdita di biodiversità:
1. l’utilizzo scorretto delle risorse agricole e marine, per
esempio attraverso la pesca incontrollata;
2. lo sfruttamento illegale degli organismi viventi (brac-
conaggio e pesca abusiva);
3. i cambiamenti climatici per cause antropiche;
4. l’inquinamento e l’abbandono dei rifiuti (Figura 45);
5. la presenza di specie alloctone invasive, che dal 1970
è aumentata di circa il 70%.
In un contesto simile, più di un milione di specie è a ri-
schio estinzione, di cui:
• il 40% delle specie di anfibi;
• il 33% dei coralli che formano le barriere coralline;
• il 33% dei mammiferi marini;
• il 47% dei mammiferi terrestri;
• il 23% degli uccelli.
Il calo improvviso di una specie comporta lo squilibrio di
tutti gli organismi a essa collegati, perciò è fondamentale
ridurre al minimo gli effetti destabilizzanti che l’essere
umano ha sugli ecosistemi di cui fa parte. Infatti, danneg-
giare la biodiversità comporta effetti negativi anche in
molte attività umane: dal turismo all’agricoltura, dall’in-
dustria alla produzione di energia.
RICORDA Il tasso di estinzione delle specie animali
sta accelerando a causa dell’attività umana.
Figura 45 I rifiuti in mare sono un pericolo per gli animali
Molti organismi marini si nutrono o rimangono intrappolati
nei rifiuti gettati in mare.
Halichoerus grypus
Chelonia mydas
LEZIONE
DALLA PERDITA DI BIODIVERSITÀ ALLE PANDEMIE
10SOSTENIBILITÀ
provocano
cherisultato
della
studiata dalla
SARS-CoV-1 e
MERS-CoV 42SARS-CoV-2 43
la tubercolosi 39
i nuovi virus
influenzali 41il virus
Chikingunya 40
insorgenza
di zoonosi 37
riduzione della
biodiversità 35
deve essere
tutelata 36
interazione tra
microbi e ospiti 38
epidemiologia 44
le modifiche ambientali
per esempio
A12 | La biodiversità: gli animali | A361
Proteggere la biodiversità
La conservazione della biodiversità integra interessi
appartenenti al contesto ecologico, istituzionale e socio-
economico; per questo motivo, per prendere decisioni
operative, è fondamentale un dialogo tra queste sfere
(Figura 46). Tutelare la biodiversità, quindi, è un dovere
e una responsabilità condivisa a più livelli.
• A livello mondiale è fondamentale che i diversi Paesi
collaborino per fissare e far rispettare obiettivi con-
divisi contro la pesca e la caccia illegali o eccessive,
contro il commercio di prodotti che mettono in pe-
ricolo le specie (come la carne di balena o il corno
di rinoceronte) e a favore di programmi di sviluppo
sostenibili che favoriscano la lotta al cambiamento
climatico.
• A livello locale è importante che si istituiscano aree
protette e si realizzino corridoi ecologici, cioè con-
nessioni tra habitat frammentati che consentano lo
spostamento degli animali attraverso aree antropiz-
zate (Figura 47).
• A livello individuale ognuno di noi può dare il suo con-
tributo: limitare la produzione dei rifiuti e riciclarli,
scegliere alimenti e prodotti sostenibili e non liberare
animali esotici in ecosistemi locali sono esempi di
azioni che aiutano a tutelare il nostro pianeta e la sua
biodiversità.
Proteggere la biodiversità è fondamentale non solo per
motivi etici o ecologici, ma anche economici. La sindrome
36
Contesto
ecologico
Dati, modelli matematici,
concetti, comprensione
e responsabilità scientifiche
Contesto
istituzionale
Leggi, forze dell'ordine,
autorità, territorio
e altri beni,
e responsabilità
del settore pubblico
Contesto
socio-economico
Valori, interessi,
informazione,
territorio e altri beni,
e responsabilità
del settore privato
*
Figura 46 La biodiversità è un interesse comune
Proteggere la biodiversità interessa ambiti ecologici, istituzionali e socio-economici. La collaborazione che integra questi contesti ha come risultato piani operativi davvero efficaci.
Meglio Peggio
Figura 47 Progettare riserve naturali
(A) La scelta della forma di un’area protetta è fondamentale per la sua efficacia e anche (B) la presenza di corridoi ecologici, come questo in Canada.
A
B
Una riserva ampia è meglio di più
riserve piccole, anche se l’area
totale è la stessa.
Una riserva circondata da una
zona tampone (buffer) è preferibile
a una priva di zona tampone.
Riserve collegate tra loro da corridoi di
habitat idoneo sono meglio di riserve non
collegate tra loro.
da spopolamento degli alveari, per esempio, è la drastica
morìa di api e altri insetti impollinatori per cause princi-
palmente antropiche. Oltre alle gravissime conseguenze
ecologiche di questo fenomeno, si è stimato che in Italia,
a seguito della scomparsa di 200 000 alveari nel 2007, la
perdita economica per la mancata impollinazione delle
piante sia stata di circa 250 milioni di euro.
RICORDA La protezione della biodiversità è un
dovere ecologico, istituzionale e socioeconomico
e interessa ognuno di noi.
A362
Le modifiche dell’ambiente provocano insorgenza di zoonosi
L’azione dell’essere umano sull’ambiente può favorire la
diffusione di nuovi agenti infettivi, prima sconosciuti.
Come conseguenza dell’intraprendenza umana nel
conquistare nuovi habitat si è stabilito uno stretto con-
tatto tra esseri umani e animali selvatici, tanto che gli
umani sono diventati parte integrante del ciclo vitale di
molte specie di insetti e parassiti. Il contatto ravvicinato
tra umani e specie animali ha fatto sì che virus animali
si siano adattati al nuovo ospite umano passando da una
specie all’altra fino a dare origine a una zoonosi, cioè a
una malattia trasmissibile dagli animali agli esseri umani.
Il rischio di incontrare un nuovo patogeno dipende so-
prattutto dalla frequenza dei contatti tra l’essere umano
e l’ospite naturale, cioè la specie animale normalmente
infettata. Per esempio, il morbillo e il vaiolo sono proba-
bilmente passati alla nostra specie con la domesticazione
animale e l’allevamento, oltre 10 000 anni fa.
Diversi elementi contribuiscono a favorire l’emerge-
re di zoonosi. Per esempio le pratiche agricole, inclusa
la deforestazione per aumentare le superfici coltivabili,
determinano il restringimento degli habitat tradizionali
di diverse specie selvatiche, che si vengono a trovare co-
sì a più stretto contatto con animali domestici ed esseri
umani (Figura 48).
Il commercio di carne di animali selvatici a scopo ali-
mentare nei mercati urbani rappresenta un’ulteriore via
di trasmissione di nuovi patogeni (Figura 49).
37
Figura 48 La deforestazione ha gravi conseguenze
La deforestazione distrugge l’habitat di molte specie selvatiche che sono costrette a spostarsi.
Figura 49
Un mercato di polli a Xining in Cina
Il commercio di animali vivi e morti a scopo alimentare nei mercati urbani è molto diffuso in Asia.
Anche i cambiamenti climatici di origine naturale e cau-
sati dalle attività umane modificano la distribuzione de-
gli animali potenzialmente vettori di virus, aumentando
il rischio di trasmissione alla specie umana. Infine, la fre-
quenza e la facilità di spostamento delle persone e delle
merci sono potenti vie di diffusione di malattie infettive,
in particolare quelle virali.
RICORDA Le modificazioni ambientali dovute
all’attività umana possono aumentare la frequenza
di contatto tra umani e animali selvatici portatori di
patogeni.
A12 | La biodiversità: gli animali | A363
Figura 52 La tubercolosi è una malattia antica
In questa immagine dell’Ottocento delle infermiere si
prendono cura di un malato affetto da tubercolosi.
La guerra evoluzionistica tra i microrganismi e i loro ospiti
Virus e batteri sono strettamente interconnessi con gli
altri esseri viventi di un ecosistema, esseri umani inclu-
si. Alcune interazioni sono benefiche, come nel caso del
microbiota umano o dei batteri azotofissatori (Figura 50):
si tratta di relazioni stabilitesi lungo l’arco di migliaia
di anni, in cui microbi e organismi ospiti hanno trovato
un equilibrio basato sul reciproco vantaggio. Tuttavia,
ogni specie vivente, compresa la specie umana, è costan-
temente esposta all’attacco dei microrganismi presenti
nell’aria, nell’acqua, nel terreno, nell’ambiente domesti-
co. Nella maggior parte dei casi questi microbi «estranei»
non causano danni, perché le nostre difese immunitarie
li neutralizzano rapidamente. Tuttavia, alcuni di essi pos-
sono provocare infezioni che portano alla comparsa di
una malattia.
La capacità di un agente microbico di causare una
malattia è il risultato di una «guerra» combattuta a li-
vello molecolare: da un lato l’attaccato (animale o pianta
ospite) schiera le sue difese, dall’altro l’invasore (virus o
batterio) affina le sue «armi offensive» e mette in atto
strategie per evadere la risposta dell’ospite.
Infatti, anche virus e batteri reagiscono alle modifi-
cazioni dell’ambiente secondo la logica dell’evoluzione
darwiniana: la loro sopravvivenza dipende dalla capacità
di evolversi in risposta alle modificazioni ambientali. Per
un agente patogeno, l’ambiente è rappresentato dall’or-
ganismo ospite. Per questo, grazie alla loro straordinaria
capacità adattativa, nuovi virus e batteri possono infettar-
ci, così come «vecchi» microbi sono in grado di evolvere
forme di resistenza alle nostre difese naturali (sistema
immunitario) o artificiali (farmaci).
Le caratteristiche che rendono virus e batteri estre-
mamente duttili da un punto di vista adattativo sono
l’impressionante numerosità della loro progenie e l’e-
38
Figura 50 Alcuni batteri azotofissatori formano
simbiosi con le piante
Alcuni batteri del genere Rhizobium vivono
in noduli radicali delle piante rifornendole di azoto.
levato tasso di mutazione dei loro genomi. Ogni nuova
generazione microbica sarà quindi costituita da molti in-
dividui con caratteristiche diverse. Tra questi, facilmente
ve ne saranno alcuni più «adatti» a portare avanti con
successo l’invasione: questi verranno quindi selezionati
alla generazione successiva diventando la popolazione
microbica dominante.
RICORDA Virus e batteri evolvono in risposta
all’organismo ospite e sono caratterizzati da una
straordinaria capacità adattativa.
Pandemie batteriche: l’esempio della tubercolosi
Quando un agente infettivo inizia a diffondersi in ma-
niera incontrollata all’interno di una popolazione ospite
si può generare una epidemia. Se l’epidemia coinvolge
contemporaneamente molte nazioni in continenti diver-
si è detta pandemia (Video 51).
Oggi il mondo è flagellato da numerose pandemie,
di origine sia virale sia batterica. In alcuni casi, come la
pandemia da coronavirus SARS-CoV-2, si tratta di agenti
microbici nuovi; in altri casi i patogeni sono antichi (e
letali) compagni di viaggio della specie umana.
Uno dei più antichi microrganismi patogeni è Myco-
bacterium tuberculosis, il batterio responsabile della tuber-
colosi (TB): segni di questa malattia sono stati rinvenuti
in resti fossili umani databili a oltre 5000 anni fa, ma
studi genetici suggeriscono che il batterio circolasse nella
popolazione umana già 40 000 anni fa (Figura 52).
39
Video 51
Sei virus
per cento.
Le pandemie
dell’ultimo
secolo
A364
La TB è oggi una malattia pandemica: nel 2019 oltre 10 milioni di persone si sono ammalate di TB e 1,5 milioni ne sono morte. Due terzi del totale dei casi si concentra in otto Paesi - India, Cina, Indonesia, Filippine, Pakistan, Ni-geria, Bangladesh e Sud Africa - ma la TB è diffusa in tutte le aree povere del mondo. Si stima che circa 1,5 miliardi di persone abbiano contratto un’infezione latente del batte-rio, con il rischio di sviluppare la TB nel corso della loro vita. Infatti, nella maggior parte dei casi, il nostro sistema immunitario è in grado di controllare la proliferazione del micobatterio, senza però riuscire ad eliminarlo. Il batterio si insedia così nei polmoni, dove rimane latente senza causare sintomi. Tuttavia, un abbassamento delle difese immunitarie può provocarne la riattivazione e quindi la comparsa della malattia. Si stima che il 5% - 15% delle persone infette sviluppi la TB durante il corso della vita.
La TB è contagiosa e si trasmette per via aerea attraver-so le secrezioni respiratorie di un individuo malato (ma non delle persone con un’infezione latente). Esiste una terapia farmacologica in grado di curare l’infezione, ma la sua efficacia negli anni è andata diminuendo a causa della comparsa di batteri multiresistenti ai farmaci. È un problema che si sta aggravando nell’ultimo decennio: solo in Italia, la percentuale di ceppi batterici resistenti agli antibiotici è aumentata di trenta volte. Questi ceppi sono responsabili di gravi infezioni e focolai epidemici spesso in ambito ospedaliero.
La diffusione della TB è fortemente associata alle catti-ve condizioni di vita. Sovrappopolazione, malnutrizione, scarsa igiene, approvvigionamento idrico insufficiente sono tutti fattori che possono contribuire a indebolire
Una infezione latente è una situazione in cui l’agente patogeno è presente nell’ospite in uno stato quiescente.
Le secrezioni respiratoriesono materiale fluido o semifluido prodotto dalle mucose respiratorie, che comprende cellule, muco e catarro.
le difese immunitarie. Inoltre, l’infezione da HIV-1, un virus responsabile della pandemia della sindrome da immunodeficienza acquisita (AIDS), è uno dei fattori maggiormente correlati alla comparsa della TB, causan-do circa 300 000 decessi l’anno.
RICORDA Epidemie e pandemie sono provocate
da virus e da batteri. La tubercolosi è una malattia
pandemica causata da un batterio.
Un esempio di virus emergente: il Chikungunya
Negli ultimi decenni, nuovi virus sono emersi dall’anoni-mato con una frequenza sempre maggiore, creando seri problemi sanitari mondiali: Chikungunya, influenza su-ina, SARS-CoV-1 e 2, MERS-CoV sono solo alcuni esempi.
Il virus Chikungunya è di origine africana e deve il suo nome a una parola che in Swahili significa «piegato» . La sua infezione, infatti, causa febbre e dolori articolari intensi (da qui il nome), a volte accompagnati da eruzio-ne cutanea (Figura 53). La guarigione è spontanea, ma i dolori articolari possono persistere in alcuni pazienti per settimane, mesi, in alcuni casi anche anni. Questo virus è trasmesso dalla zanzara Aedes aegypti diffusa in Africa, America centro-meridionale e Sud-Est Asiatico.
È stata proprio questa zanzara a portare il virus fuo-ri dall’Africa, diffondendolo in Asia e in America. Nel 2005-2006, durante un’epidemia nell’isola di La Reunion nell’Oceano Indiano, una mutazione genetica ha reso il virus capace di usare come vettore anche un’altra zanza-ra, originaria del Giappone: Aedes albopictus, la zanzara tigre. L’aumento della temperatura globale e la conse-guente mitezza delle stagioni fredde hanno contribuito alla diffusione di questa zanzara in tutto il mondo, con-sentendone la sopravvivenza anche nelle zone temperate del Mediterraneo, Italia compresa. Nel 2007, a partire da un singolo turista infetto, la zanzara tigre ha diffuso il vi-rus Chikungunya in Emilia-Romagna causando un’epide-mia con oltre 200 casi. Nel 2017 un’altra piccola epidemia si è verificata nel Lazio. Ogni anno si registrano decine di casi di Chikungunya importati da persone provenienti da zone endemiche, e questo fa sì che sia sempre presente il rischio di trasmissione da parte delle zanzare tigre di casa nostra. Chikungunya a oggi causa solo epidemie circo-scritte, ma altri virus sono in grado di causare epidemie diffuse o addirittura pandemie.
RICORDA Il virus Chikungunya è trasmesso anche
dalle zanzare tigre; in Italia provoca epidemie
circoscritte.
40
Figura 53 Il virus Chikungunya
Immagine del virus al microscopio elettronico.
A12 | La biodiversità: gli animali | A365
I nuovi virus influenzali
Nell’aprile 2009, un virus influenzale di origine animale chiamato virus H1N1 ha causato la prima pandemia del Ventunesimo secolo. Grazie alle tecnologie molecolari sappiamo che questo virus si è originato dall’incontro di un virus circolante nei suini del Nord America con un altro virus presente nei maiali euroasiatici, in seguito al commercio di questi animali. L’incontro ha consentito il rimescolamento dei geni dei due virus, originandone uno nuovo in grado di infettare gli esseri umani.
Il serbatoio naturale dei virus influenzali, ossia gli ospiti che ne vengono infettati senza subire conseguenze, sono uccelli selvatici come anatre, oche, cigni e altri anse-
riformi acquatici. Gli anseriformi sono uccelli migratori e le loro rotte si intersecano, similmente a quelle del nostro traffico aereo, su tutti i continenti (Figura 54).
I suini sono gli unici mammiferi in grado di essere infettati contemporaneamente da virus influenzali aviari e umani, agendo così da perfetti incubatori per nuove va-rianti virali in grado di adattarsi alle persone che vivono a stretto contatto con i suini di allevamento. Esistono zone, soprattutto in Asia, in cui si osserva una concentrazione stagionale di diverse specie di uccelli anseriformi e, allo stesso tempo, un’elevata presenza di allevamenti suini. Per questo, lo studio dell’ecologia degli uccelli anserifor-mi e delle loro migrazioni riveste una grande importanza per il controllo e la sorveglianza dei virus influenzali.
RICORDA Il serbatoio naturale dei virus influenzali
sono gli uccelli migratori: lo studio della loro ecologia
è importante per la sorveglianza di questi virus.
41
Figura 54 Uccelli anseriformi migratori in volo
Gli anseriformi sono il serbatoio naturale dei virus influenzali che diffondono in tutto il mondo lungo le rotte migratorie.
I coronavirus: SARS-CoV-1 e MERS-CoV
Un altro esempio di come le attività umane possano, in modo del tutto casuale e imprevedibile, favorire l’intro-duzione di nuovi virus nella popolazione è quello del coronavirus SARS-CoV-1 responsabile della Sindrome Acuta Respiratoria Severa o SARS. Nei mercati asiatici vengono venduti come alimenti molti animali selvatici, vivi o morti. È il caso di un piccolo mammifero che vi-ve sugli alberi, la civetta delle palme (Figura 55A), la cui carne è molto ricercata in Cina. Questo animale, però, è anche vettore del coronavirus SARS-CoV-1 di cui è ospite intermedio, un po’ come i suini per l’influenza: il vero serbatoio naturale del virus sono pipistrelli del genere Rhinolophus che abitano nelle caverne (Figura 55B).
42
Figura 55 Ospiti intermedi e serbatoi
(A) La civetta delle palme è l’ospite intermedio del coronavirus SARS-CoV-1, responsabile della trasmissione all’essere umano. (B) I pipistrelli del genere Rhinolophus sono il serbatoio del virus.
A
B
A366
Nel dicembre del 2002, tra il personale di cucina addet-
to alla macellazione dei ristoranti nella provincia di
Guangdong della Cina meridionale si verificarono i primi
casi di infezione, diffusasi poi in tutta la provincia. Nel
febbraio del 2003, un medico dell’ospedale del capoluo-
go della stessa provincia, che aveva inconsapevolmente
contratto l’infezione da un paziente, si recò a Hong Kong
diffondendo l’infezione agli ospiti dell’albergo dove sog-
giornava, provenienti da Canada, Singapore, Taiwan e
Vietnam. A loro volta, rientrati nelle proprie città, queste
persone hanno dato il via a una catena di infezioni che
ha causato oltre 8000 casi in 25 nazioni diverse e quasi
800 vittime. Da allora non si sono verificate nuove epi-
demie di SARS, ma nel 2012 è emerso in Medio Oriente
un virus affine, il coronavirus responsabile della Sindro-
me Respiratoria del Medio Oriente o MERS-CoV, che ha
causato a oggi quasi 2600 infezioni e oltre 800 vittime.
Al momento gli unici vettori noti sono i cammelli e i
dromedari (Figura 56), ma si sospetta che questi animali
siano a loro volta ospiti intermedi e che il virus provenga
da altre specie selvatiche non ancora identificate.
RICORDA SARS-CoV-1 e MERS-CoV sono coronavirus
che hanno provocato epidemie nelle popolazioni
umane attraverso animali vettori.
Figura 56 Il dromedario, vettore di MERS-CoV
Cammelli e dromedari sono considerati gli ospiti
intermedi del virus MERS-CoV.
Un nuovo coronavirus: SARS-CoV-2
Nel dicembre 2019 nella città di Wuhan nella provincia
cinese di Hubei, è stato registrato un aumento dei casi
di polmonite. Nelle prime settimane di gennaio 2020
gli scienziati cinesi hanno isolato dai soggetti colpiti un
nuovo coronavirus, chiamato SARS-CoV-2 (Coronavirus
2 da Sindrome Respiratoria Acuta Severa), che condivide
circa il 70% del suo patrimonio genetico con quello di
SARS-CoV-1 (Figura 57).
Dalla provincia di Hubei, il virus si è diffuso dappri-
ma in Oriente e, da febbraio 2020, anche in Europa e
Stati Uniti, per poi raggiungere l’emisfero australe. At-
tualmente, il virus è diffuso in tutto mondo: solo alcuni
piccoli arcipelaghi dell’Oceania sembrano essere stati
risparmiati dall’infezione. L’11 marzo, l’Organizzazione
Mondiale della Sanità ha dichiarato lo stato di pandemia.
La malattia causata da SARS-CoV-2 è stata denomi-
nata COVID-19 (dall’inglese Coronavirus Disease 2019).
Con l’aumentare delle conoscenze, è apparso evidente
come il virus causi malattia solo in circa il 20% – 25%
delle persone infette, la maggior parte delle quali mani-
festa sintomi lievi o assenti. Tuttavia, anche i pazienti
asintomatici possono inconsapevolmente trasmettere
il virus, contribuendo così alla sua diffusione. I sintomi
più comuni presenti all’inizio della malattia sono feb-
bre, tosse, dolori muscolari e stanchezza. Sintomi meno
frequenti includono mal di testa e diarrea. In una certa
percentuale di pazienti la malattia può progredire verso
forme di sindrome respiratoria acuta severa (SARS), che
richiedono la ventilazione meccanica del paziente. CO-
VID-19 è particolarmente pericoloso per soggetti di età
43
Figura 57 Il coronavirus SARS-CoV-2
Una ricostruzione al computer della struttura
del coronavirus SARS-CoV-2.
A12 | La biodiversità: gli animali | A367
maggiore di 65 anni e affetti da patologie croniche come
diabete, ipertensione, problemi renali o cardiovascolari.
Essendo un virus nuovo, non erano disponibili far-
maci o vaccini specifici contro SARS-CoV-2, anche se
l’intera comunità internazionale si è immediatamente
attivata per il loro sviluppo. La trasmissione del virus
avviene per inalazione delle particelle virali emesse
tramite respiro, tosse o starnuti: si verifica quindi più
facilmente a distanza ravvicinata. Per questo le misure di
contenimento adottate per prevenire il contagio preve-
dono il distanziamento sociale e l’utilizzo di mascherine
per bloccare l’emissione del virus (Figura 58). Nella fase
più acuta dell’epidemia, l’elevato numero di ricoveri in
terapia intensiva e di decessi ha costretto i Paesi colpiti ad
adottare misure drastiche, quali la chiusura delle scuole
e delle attività produttive e commerciali e la limitazio-
ne della libertà di spostamento delle persone, confinate
all’interno delle loro abitazioni.
L’origine di SARS-CoV-2. L’origine di questo virus è
ancora in parte misteriosa. L’analisi dei suoi geni ha di-
mostrato senza ombra di dubbio che, analogamente a
SARS-CoV-1 e MERS-CoV, si tratta di un virus strettamen-
Figura 58 Prevenire COVID-19
Per evitare la diffusione di COVID-19, che per una parte della popolazione può avere gravi conseguenze, è fondamentale utilizzare dispositivi di protezione e lavarsi le mani.
te imparentato ad alcuni coronavirus che circolano nei
pipistrelli del genere Rhinolophus.
Questo dato suggerisce che un virus dei pipistrelli
dovrebbe essere il probabile «progenitore» da cui si è
evoluto il virus SARS-CoV-2. Tuttavia, la regione geno-
mica che nel SARS-CoV-2 codifica per la proteina virale
responsabile della capacità del virus di infettare le cellule
umane assomiglia a quella di coronavirus che infettano
dei piccoli mammiferi selvatici: i pangolini (Figura 59).
Anche se resta da dimostrare che i pangolini siano gli
ospiti intermedi tra pipistrelli ed esseri umani, è molto
probabile che il nuovo coronavirus sia il prodotto di un
evento di ricombinazione tra coronavirus diversi che,
in circostanze ancora da chiarire, si sono venuti a tro-
vare contemporaneamente nello stesso ospite e si sono
«scambiati» reciprocamente parti del genoma. Da questo
scambio, sarebbe nato un nuovo virus con caratteristiche
mai viste prima: un meccanismo analogo a quello che
ha causato la comparsa del virus influenzale pandemico
del 2009.
Sono state avanzate anche teorie complottiste, secon-
do cui il virus sarebbe stato creato in laboratorio ma anali-
si genetiche e molecolari hanno dimostrato chiaramente
l’origine naturale di SARS-CoV-2. La diffusione iniziale
del virus a Wuhan è stata probabilmente facilitata dalla
manipolazione e dal commercio nei mercati della città
di animali selvatici provenienti dalle campagne (inclusi
pipistrelli e pangolini): un meccanismo analogo a quello
che aveva favorito la diffusione del virus SARS-CoV-1.
RICORDA I fenomeni all’origine di SARS-CoV-2 sono
probabilmente gli stessi di altri virus epidemici e sono
legati all’azione dell’essere umano sull’ambiente.
Figura 59 Il pangolino, probabile ospite di SARS-CoV-2
Questo animale potrebbe essere l’ospite intermedio di trasmissione del virus SARS-CoV-2 tra pipistrelli e umani.
A368
Concetti di epidemiologia
Comprendere i rapporti ecologici tra le varie specie e
l’impatto dei cambiamenti ambientali, naturali o pro-
vocati dagli esseri umani, sull’evoluzione degli agenti pa-
togeni è essenziale per mettere a punto strategie efficaci
per combattere la diffusione delle malattie. Ma come si
contrasta un’epidemia virale?
Un concetto molto importante in epidemiologia (la
scienza che studia le epidemie e come fermarle) è il co-
siddetto numero di riproduzione (R0) di un virus. In
termini semplici, R0 indica a quante persone un soggetto
infetto trasmetterà il virus e misura quindi la contagiosi-
tà e rapidità di diffusione virale. Per fare un esempio, se
R0 = 2 da un infetto se ne svilupperanno due nuovi. Cia-
scuno di questi trasmetterà il virus ad altre due persone
per cui si produrranno 4 nuovi casi e poi 8, 16, 32… da un
piccolo numero di casi iniziali, un virus con R0 = 2 può
rapidamente dare origine a una epidemia (Figura 60A).
Influenza e SARS-CoV-2 hanno R0 intorno a 2,5; altri vi-
rus, come il morbillo, hanno R0 superiore a 10.
Per fermare un’epidemia, quindi, quello che bisogna
fare è ridurre R0
a valori inferiori a 1, cioè a meno di una
persona contagiata da ogni individuo infetto. Le misure
adottate per contrastare l’epidemia di SARS-CoV-2 sono
basate proprio su questo principio: indossare la masche-
rina crea una barriera alla emissione di particelle virali e
44
Senza misure di contenimento
... che infettano
due persone ciascuno
Il paziente 0
infetta due
persone
Immunità di gruppo
Il paziente 0
infetta una
sola persona
Immunizzato o vaccinato
Non immunizzato ma sano
Infettato e contagioso
A B
Figura 60 Come agisce l’immunità di gruppo
Evoluzione dell’epidemia (A) in assenza di qualsiasi misura di contenimento e (B) in seguito allo sviluppo dell’immunità di gruppo.
il distanziamento tra le persone complica la trasmissione
delle stesse da un individuo infetto a un’altra persona.
Lo strumento fondamentale per il controllo delle
epidemie è la vaccinazione. Le persone vaccinate sono
resistenti (immuni) all’infezione, grazie al fatto che il loro
sistema immunitario viene «riprogrammato» per ricono-
scere e neutralizzare lo specifico virus (o batterio) con-
tro cui è stato vaccinato. Quando la maggior parte delle
persone è vaccinata, se un individuo contrae l’infezione
sarà comunque circondato da altri individui immuni e
non la diffonderà. Si parla in questo caso di «immunità
di gruppo».
In altri termini, le persone vaccinate costituiscono
un baluardo in grado di arginare la diffusione di un pa-
togeno, proteggendo così anche chi, per motivi di salute,
non può vaccinarsi (Figura 60B). Le vaccinazioni di massa
hanno consentito di eradicare il vaiolo e di ridurre mol-
tissimo l’incidenza di altre pericolose infezioni quali la
poliomielite, la difterite, il morbillo, la meningite e molte
altre.
Purtroppo, una diffusa quanto ingiustificata diffi-
denza nei confronti delle vaccinazioni spesso ostacola
il successo dei programmi di immunizzazione di massa.
RICORDA Per contrastare un’epidemia virale
è necessario ridurre il numero di riproduzione R0
a valori inferiori a 1 e vaccinarsi.
A12 | La biodiversità: gli animali | A369
1. Quali sono i fattori responsabili del calo di
biodiversità?
2. Cosa si intende per serbatoio naturale di
un virus?
3. Quali sono le misure da adottare per
evitare la diffusione del SARS-CoV-2?
4. In che modo si può contrastare
un’epidemia?
1. La civetta delle palme è il serbatorio
naturale / l’ospite intermedio del virus
SARS-CoV-1.
2. Quando un patogeno si diffonde
contemporaneamente in molte nazioni si
parla di pandemia / epidemia.
3. Per fermare un’epidemia bisogna portare
R0 a valori superiori / inferiori a 1.
Tra il 1300 e il 1800 si verificarono molti
eventi pandemici ed epidemici di peste in
Europa. Fai una ricerca in Rete per capire
come si diffondeva la malattia e quali misure
furono prese per contrastarla. Discuti i
risultati in classe con i tuoi compagni.
Ora tocca a teRispondi Scegli le parole
PER SAPERNE DI PIÙ
Le mascherine: facciamo un po’ di chiarezza
L e mascherine sono dei dispositivi di protezione
individuale (DPI) facciali, impiegati per
schermare le mucose di naso e bocca da agenti
patogeni nebulizzati in aria, da gas e da polveri
sottili in entrata (cioè diretti dall’ambiente esterno
all’individuo) o in uscita (cioè dall’individuo
all’ambiente esterno).
In commercio esistono diversi tipi di
mascherine, dalle più semplici mascherine
comunitarie e chirurgiche (schermanti), alle più
elaborate FFP (filtranti, dall’inglese Filtering Face
Piece) (Figura A). La mascherina da adottare viene
quindi scelta in base alle esigenze richieste e alla
funzione che deve svolgere.
La mascherina chirurgica
La mascherina più utilizzata per ridurre la
diffusione di virus o altri microrganismi patogeni
in ambiente è la chirurgica. Questo dispositivo
è costituito da un velo rettangolare formato
da almeno tre strati di tessuto non tessuto,
ovvero una sorta di ragnatela di fibre depositate
casualmente l’una sull’altra, che schermano
e assorbono le goccioline di saliva rilasciate
dal soggetto infetto respirando, parlando,
starnutendo o tossendo. La mascherina è
poi completata dalla presenza di due elastici
laterali, fasce o anelli che fermano il dispositivo
bloccandolo alle orecchie o dietro la nuca, e di un
listello flessibile che permette alla mascherina di
aderire meglio alle forme del viso.
Prima di essere commercializzate, le
mascherine chirurgiche sono soggette ad attente
valutazioni finalizzate a certificarne l’efficienza
e che rispondono alle caratteristiche richieste
dalla norma UNI EN ISO 14683-2019. A questo
scopo, vengono eseguiti test di laboratorio mirati
a valutare prima di tutto la traspirabilità della
mascherina, cioè il coefficiente di passaggio
dell’aria attraverso il dispositivo per garantire una
respirazione confortevole.
Se i test risultano positivi, si passa alla fase
successiva, la valutazione del potere schermante
della mascherina o test di efficienza di filtrazione
batterica (BFE), cioè una misura della resistenza
di un materiale alla penetrazione dei batteri
di dimensione maggiore di 3 µm. Sebbene le
dimensioni dei virus non superino i 400 - 500 nm,
essi non sono mai rilasciati «nudi» nell’ambiente,
ma sempre all’interno di droplet (micro-goccioline
di saliva) le cui dimensioni sono maggiori di 5 µm.
Cellule batteriche, particelle virali o micro-polveri
di dimensioni minori di 3 µm, invece, possono
passare quasi liberamente. Il BFE risulta superato
quando l’efficienza di filtrazione è pari o superiore
al 95% dei batteri spinti ad una data pressione
sulla mascherina (simulando uno starnuto).
Infine, il test della carica microbica presente
nella mascherina stessa al momento della
vendita/spacchettamento permette di garantire
che il prodotto che arriva al consumatore sia
pulito e libero da agenti microbici, quali batterici
e muffe.
Figura A Mascherine chirurgiche e mascherine
FFP, con e senza valvola, hanno caratteristiche
diverse; la scelta dipende dalle specifiche esigenze
di chi le indossa.
Le mascherine filtranti
Le mascherine FFP sono regolamentate dalla
norma UNI EN 149:2009 e si usano in contesti a
rischio di contaminazione ambientale.
Questi dispositivi sono classificati in base al
loro potenziale filtrante: in ambienti polverosi
dove però il rischio di tossicità ambientale è
assente si usano le FFP1 (falegnamerie, industria
alimentare); in ambienti con polveri e nubi di
particelle a rischio di tossicità medio-basso
(industria tessile, cantieri edili) vengono indossate
le FFP2; in ambienti di lavoro caratterizzati da
polveri sottili e aerosol con un elevato rischio di
tossicità (industrie chimica, mineraria, ambienti
medici ad alto rischio di infezione) vengono
adottate le FFP3.
Dispositivi altruisti ed egoisti
La mascherina chirurgica è un dispositivo
altruista: non protegge noi dagli altri ma gli altri
da noi schermando le emissioni in uscita. Per le
mascherine di tipo FFP il discorso è un po’ più
complesso. Le FFP possono essere, infatti, dotate
di una valvola di espirazione in gomma. Questa
valvola serve a migliorare il comfort durante
l’impiego del dispositivo consentendo il rilascio in
ambiente esterno dell’aria calda e della condensa
del respiro, in grado però di veicolare possibili
particelle virali o altri microrganismi patogeni.
In generale, le FFP1 non sono adatte a
proteggere chi le indossa da agenti patogeni che
si trasmettono per via aerea e forniscono una
blanda protezione di tipo altruista, anche se prive
di valvola. Le FFP2 e le FFP3 sono da considerarsi
dispositivi egoisti se provvisti di valvole di
espirazione, sia egoisti sia altruisti se invece ne
sono sprovvisti. Quando prive di valvola, infatti,
queste mascherine sono dotate di ottime capacità
filtranti in entrambe le direzioni.
FFP1, FFP2 (o N95*), FFP3 (o N99 e N100*)Mascherina chirurgica
Con valvola
Proteggono
chi la indossa
Senza valvola
Proteggono chi la indossa
e gli altri *N95, N99 e N100
secondo la classificazione americana
Monouso
Proteggono gli altri
A370
ESERCIZI
CAPITOLO
A
12
Costruisci la tua MAPPA INTERATTIVA
ONLINEMettiti alla prova con 20 esercizi interattivi
1. Completa la mappa inserendo i termini mancanti.
acelomati / articolate / celomati / chitina / cnidari /
colonna vertebrale / diblastici / echinodermi / miriapodi
/ nematodi / notocorda / poriferi / protostomi /
terrestri / triblastici / tunicati / vertebrati
suddivisi in
IL REGNO ANIMALE
che sono
che sono
che sono
comprende
che comprendono
che comprendonoche possiedono
come
dotati di
dotati di
divisi in
divisi in
che possono
essere
acquatici . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
cefalocordati
pseudocelomati
platelminti
anellidi
insetti
artropodi
crostacei
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . deuterostomi
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
cordati
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
(spugne)
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
(polipi e meduse)animali
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
animali
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
appendici
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
esoscheletro di
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Ripassa i concetti
Definisci i termini
2. Dai una definizione per ciascuno dei seguenti termini associati.
ectoderma:
mesoderma:
endoderma:
Lo strato più esterno della gastrula, che darà origine all’epidermide e al sistema nervoso.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
protostomi:
deuterostomi:
Animali in cui il blastoporo dà origine alla bocca e l’apertura anale si forma in un secondo momento.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
acelomati:
pseudocelomati:
celomati:
Animali che non possiedono alcuna cavità corporea.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
agnati:
gnatostomi:
Animali privi di mascelle e mandibole articolate e mobili.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A12 | Esercizi di fine capitolo |A371
3. Quale di questi non è un carattere
che contraddistingue gli animali?
A l’eterotrofia.
B la pluricellularità.
C la digestione interna.
D la produzione di sostanze organiche.
4. Un tessuto è
A composto da due o più organi che
svolgono una funzione comune.
B l’insieme di due o più organi che svolgono
una o più funzioni correlate.
C un insieme di cellule specializzate per
svolgere una determinata attività.
D solo un insieme di cellule vegetali.
5. Quale di queste affermazioni è errata?
A la morula è l’ultimo stadio embrionale.
B la morula è il primissimo stadio
embrionale.
C la morula è costituita dalle 12 alle 32
cellule.
D la blastula presenta una cavità chiamata
blastocele.
6. Quale di queste affermazioni è errata?
A la COVID-19 è causata dal virus SARS-
CoV-2.
B i cammelli sono ospiti intermedi di SARS-
CoV-2.
C SARS-CoV-2 deriva dalla ricombinazione
tra coronavirus diversi.
D SARS-CoV-2 condivide circa il 70% del suo
genoma con SARS-CoV-1.
7. Tra i seguenti animali, ha simmetria
radiale
A il riccio di mare
B il serpente.
C la coccinella.
D il lombrico.
8. Il serbatoio naturale dei virus influenzali
sono
A i pipistrelli.
B gli uccelli anseriformi.
C le civette delle palme.
D i suini.
9. Sono privi di tessuti e organi veri e propri
animali come
A le spugne.
B le meduse.
C i vermi piatti.
D i molluschi.
10. Nel ciclo vitale di una medusa,
il polipo è l’organismo
A sessile asessuato.
B sessile sessuato.
C mobile asessuato.
D mobile sessuato.
11. Una novità evolutiva che caratterizza
i platelminti è la presenza
A della simmetria radiale.
B del mesoderma.
C dell’endoderma.
D di un piano strutturale diviso in tre parti
distinte.
12. La rigida conchiglia calcarea presente
in alcuni molluschi è secreta da
A la massa
viscerale.
B il piede.
C il mantello.
D la radula.
13. Sono detti vermi segmentati
A i gasteropodi
B i nematodi.
C i platelminti.
D gli anellidi.
14. Gli artropodi non possiedono
A appendici articolate.
B la segmentazione corporea.
C l’emolinfa.
D un endoscheletro.
15. Hanno il corpo suddiviso in capo, torace
e addome
A crostacei e insetti.
B gli echinodermi.
C i poriferi.
D i miriapodi.
16. Praticano la metamorfosi completa
A gli insetti che subiscono cambiamenti
graduali.
B gli insetti come le blatte.
C le api.
D le cavallette.
17. Il numero di riproduzione R0 indica
A il numero totale dei contagiati.
B il numero dei contagiati a inizio epidemia.
C il numero di persone che un soggetto
infetto può contagiare.
D il numero di persone non ancora
contagiate in una popolazione.
18. Gli agnati sono privi di
A appendici articolate.
B segmentazione corporea.
C mascella e mandibola articolate e mobili.
D un endoscheletro.
19. Il sistema della linea laterale dei pesci
avverte le variazioni di
A pressione.
B temperatura.
C ossigeno.
D luce.
20. Negli anfibi, lo stadio larvale
A si svolge sulla terraferma.
B ha respirazione polmonare.
C si svolge in acqua.
D è contraddistinto da respirazione cutanea.
21. Which of the following is not
a feature of an insect?
A compound eyes.
B eight legs.
C antennae.
D an exoskeleton.
E jointed legs.
22. Nei vertebrati l’apparato
circolatorio è chiuso. Questo significa
che:
A il sangue non si mescola mai con i liquidi
interstiziali.
B il cuore è diviso in parte destra e sinistra,
nettamente separate tra loro.
C la circolazione è divisa in sistemica
e polmonare.
D è presente un solo cuore.
E il circolo sanguigno e linfatico non
comunicano tra loro.
[dalla prova di ammissione
a Veterinaria, anno 2018]
Verifica le tue conoscenze
A372
23. Associa a ciascun gruppo di animali triblastici la caratteristica
corrispondente.
a. nematodi
b. platelminti
c. molluschi
d. anellidi
1. Sono animali acelomati triblastici.
2. Sono celomati con il corpo suddiviso in tre
parti.
3. Presentano il corpo suddiviso in segmenti.
4. Sono pseudocelomati rivestiti da una cuticola
protettiva.
a b c d
24. Leggi e completa le seguenti affermazioni relative alla
formazione dei foglietti embrionali.
a) Dopo la fase di . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . , lo sviluppo dell’embrione
prosegue con la formazione dei foglietti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ,
destinati a trasformarsi nei futuri tessuti e organi.
b) Il primo dei foglietti è l’. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . , lo strato più
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . della gastrula, che darà origine all’epidermide
e al . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
c) Il secondo foglietto è il . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . , lo strato intermedio,
da cui si formeranno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . , lo scheletro, il sistema
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . , i reni e l’apparato riproduttore.
d) L’. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . è lo strato più . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ,
che formerà il rivestimento del canale digerente e dei polmoni
e diverse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
25. Completa l’albero filogenetico degli animali partendo
dall’antenato comune.
De
ute
rost
om
i
Antenato
comune
Due foglietti
embrionaliIl blastoporo
dà origine
alla bocca
Il blastoporo dà
origine all’ano
Simmetria bilaterale;
tre foglietti embrionali
Simmetria radiale
Notocorda
Pro
tost
om
i
26. Sottolinea l’alternativa corretta.
a) Il sistema acquifero degli echinodermi / anfibi è costituito da un
reticolo di canali acquiferi che confluiscono nei
reni / pedicelli ambulacrali.
b) Questo sistema, che contiene acqua marina, è coinvolto negli
scambi gassosi, nella locomozione e
nella riproduzione / nell’alimentazione.
c) La colonna dorsale / notocorda è la caratteristica distintiva dei
cordati, con funzione di sostegno, oltre alla presenza di una coda e
di un cordone nervoso ventrale / dorsale.
d) L’anfiosso è l’unico rappresentante dei tunicati / cefalocordati, che
sono animali detritivori / filtratori e mantengono la notocorda per
tutta la / una fase della vita.
27. Associa a ciascun gruppo di artropodi la caratteristica
corrispondente.
a. crostacei
b. miriapodi
c. insetti
d. chelicerati
1. Possiedono le mandibole e il corpo è suddiviso
in capo e tronco.
2. Possiedono all’estremità del capo appendici
modificate per la cattura del cibo.
3. Sono dotati di carapace.
4. Hanno strutture per la respirazione chiamate
trachee e fanno la metamorfosi.
a b c d
28. Completa il disegno scrivendo il nome delle strutture indicate.
29. Numerose caratteristiche hanno permesso agli amnioti di
colonizzare un’ampia varietà di habitat terrestri, ma una su
tutte ha fatto in modo che questi animali si sganciassero
completamente dall’acqua. Qual è questa caratteristica?
Verifica le tue abilità
A12 | Esercizi di fine capitolo | A373
Dati in agenda
COLLEGA E DEDUCI
30. I resti fossili del dinosauro predatore Archaeopteryx, vissuto
all’incirca 150 milioni di anni fa, hanno avuto un’importanza
straordinaria per gli studiosi di classificazione. Spiega perché
secondo te e riassumi quali sono stati i passi che hanno portato
alla classificazione attuale degli uccelli.
RICERCA ED ELABORA
31. I platelminti comprendono circa 30 000 specie e la maggior parte,
come i trematodi e i cestodi, sono parassiti anche dell’essere
umano. Fai una ricerca in Rete sulle principali parassitosi
provocate da vermi piatti parassiti e indica quali sono le
caratteristiche che hanno permesso a questi animali di diventare
endoparassiti.
PROGETTA
32. Lavorando al tuo progetto di ricerca in zoologia, devi dimostrare
che le spugne sono animali e non piante. Descrivi brevemente
quali aspetti analizzeresti per avvalorare la tua tesi.
ELABORA
33. Per proteggere la biodiversità, in tutto il mondo sono stati
realizzati vari «corridoi ecologici» che permettono agli animali
di spostarsi all’interno di habitat interconnessi, ma ormai
frammentati. Per esempio a Oslo (Norvegia) è stata realizzata
la Oslo Bee Highway, la prima autostrada al mondo pensata
esclusivamente per le api. Tutti i cittadini sono invitati a contribuire
seminando fiori e costruendo casette per gli insetti, così da fornire
agli impollinatori cibo e riparo lungo le vie principali della città.
Ricerca informazioni su altri corridoi ecologici e prepara una
presentazione che illustri:
a) dove si trova il corridoio ecologico;
b) per quale tipo di animali è stato ideato;
c) quali caratteristiche possiede;
d) i dati (se presenti) che documentano il numero di animali che lo
utilizzano per i propri spostamenti.
Allena le tue competenze
SOS biodiversità
ANALIZZA LA NOTIZIA
34. Guarda il video e completa il testo.
Numero di specie di vertebrati in
Italia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Percentuale di anfibi in pericolo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Due esempi di mammiferi a rischio. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Percentuale di uccelli estinti. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Lo è il 62% delle specie di rettili. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
CERCA ALTRE FONTI
35. Cerca in Rete il sito italiano della IUCN e vai nella sezione Liste
rosse italiane. Entra in ciascun gruppo sistemico e scegli:
• un animale in pericolo critico (CR) o estinto nella regione (RE);
• uno in pericolo (EN);
• uno vulnerabile (VU) o quasi minacciato (NT).
Per ciascun animale che selezioni, indica:
• il nome scientifico,
• una sua fotografia,
• la minaccia che ne compromette la sopravvivenza
Riassumi tute le informazioni in una tabella.
FAI UN PASSO IN PIÙ
36. Cerca un’area protetta della tua regione e crea un prodotto
multimediale (video, podcast, presentazione...) che racconti:
• una specie animale e vegetale tipica del parco;
• un’attività scientifica o di tutela del paesaggio che porta
avanti;
• una curiosità sulla storia del parco.
Il tuo obiettivo è invogliare le persone a visitare il parco e a
salvaguardare il suo ambiente.
Try it in English!
Watch the video
and answer the questions.
SOS Biodiversity