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Capitolo 36. 0. L’evoluzione della diversità animale. Figura 36.1A. L’evoluzione della diversità animale. 36.1 Che cos’è un animale
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Capitolo 36 0 L’evoluzione della diversità animale
Figura 36.1A L’evoluzione della diversità animale • 36.1 Che cos’è un animale • Gli animali sono organismi eucariotici, pluricellulari ed eterotrofi che assumono cibo per ingestione; le loro cellule non hanno parete e sono interconnesse da giunzioni caratteristiche.
Spermatozoo Legenda Aploide (n) Diploide (2n) 1 Uovo Zigote(uovo fecondato) Meiosi Stadio a otto cellule Adulto Metamorfosi Blastula(sezione trasversale) Tubo digerente Ectoderma Larva Endoderma Futuro mesoderma Introflessione Stadio avanzato di gastrula(sezione trasversale) • Gli animali hanno cellule diploidi eccetto che per gli ovuli e gli spermatozoi, che sono aploidi. Lo zigote spesso si sviluppa in una blastula cava che si introflette a formare una gastrula. 2 1 3 8 4 5 7 Stadio precoce di gastrula(sezione trasversale) 6 Figura 36.1B
36.2 Il regno degli animali probabilmente ha avuto origine da protisti coloniali dotati di flagelli • Probabilmente gli animali si sono evoluti da protisti coloniali (coanoflagellati), le cui cellule gradualmente si sono specializzate e stratificate. Cellule somatiche Cavità digerente Cellule riproduttive 2Sfera cava (sezione) 3Inizio della specializzazione cellulare (sezione) 4Introflessione (sezione) 1Colonia iniziale di protisti; un aggregato di cellule identiche 5Protoanimale simile a una sezione gastrula (sezione) Figura 36.2A
I principali phyla degli invertebrati • 36.3 Le spugne hanno un corpo relativamente semplice e dotato di pori • Le spugne, del phylum poriferi, sono tra gli animali più semplici. Il loro corpo è privo di simmetria ed è composto da due strati di cellule. Figure 36.3A, B
36.4 Gli cnidari sono animali a simmetria radiale muniti di filamenti urticanti • Gli cnidari sono i più semplici animali dotati di tessuti. • Una delle caratteristiche principali del phylum, cui appartengono le idre, le meduse, gli anemoni di mare e i coralli, è la simmetria radiale.
Figure 36.4A–C • Gli cnidari possono avere due tipi di organizzazione corporea a simmetria radiale: • la forma polipoide (o polipo), caratteristica di idre e coralli; • la forma medusoide (o medusa).
Alto Superficie dorsale Estremità anteriore Estremità posteriore Superficie ventrale Basso • 36.5 La maggior parte degli animali presenta simmetria bilaterale • La maggior parte degli animali ha simmetria bilaterale, cioè le due metà laterali sono speculari tra di loro. Un animale di questo tipo presenta un’estremità anteriore dotata di strutture sensoriali e si sposta in senso cefalico. Figure 36.5A, B
36.6 I vermi piatti, o platelminti, sono i più semplici animali a simmetria bilaterale • I vermi piatti, del phylum platelminti, sono i più semplici animali a simmetria bilaterale. • Il corpo di questi animali è estremamente semplificato. • La cavità gastrovascolare è l’unico spazio presente all’interno del corpo.
Cavità gastrovascolare Cordoni nervosi Bocca Macchie oculari Aggregati di tessuto nervoso Figura 36.6A • Una planaria ha un semplice sistema nervoso costituito da un cervello, organi di senso, cordoni nervosi e nervi ramificati, e una cavità gastrovascolare molto ramificata con un’unica apertura, la bocca, posta sulla superficie del corpo.
36.7 La maggior parte degli animali possiede una cavità corporea • La maggior parte degli animali possiede una cavità corporea, cioè uno spazio ripieno di liquido tra il tubo digerente e la parete corporea. • Si tratta di uno pseudoceloma oppure di un vero e proprio celoma.
36.8 I vermi cilindrici, o nematodi, hanno lo pseudoceloma e un tubo digerente completo • I vermicilindrici, del phylum nematodi, hanno lo pseudoceloma, una cavità corporea non completamente circondata dal mesoderma e sono rivestiti da una cuticola. • Come la maggior parte degli animali, i nematodi hanno un tubo digerente completo, cioè con un’apertura boccale e una anale.
Tessuto muscolare Stadio giovanile di Trichinella Bocca Colorizzata SEM 400 LM 350 Figure 36.8A, B • Molti nematodi conducono vita libera, mentre altri sono parassiti di piante e animali.
36.9 I molluschi hanno una grande varietà di forme, ma tutte derivate dallo stesso piano strutturale • I molluschi sono un phylum ampio e diversificato. • Tutti sono dotati di un piede muscolare e di un mantello che può secernere una conchiglia e che contiene la massa viscerale. • Hanno un vero celoma e un sistema circolatorio.
Sacco dei visceri Organi riproduttori Celoma Cuore Rene Tubo digerente Mantello Conchiglia Tubo digerente Cavità del mantello Radula Radula Ano Bocca Branchia Bocca Piede Cordoni nervosi • Molti molluschi sono forniti di un apparato raschiante per l’alimentazione, la radula, che viene utilizzato per raccogliere il cibo. Figura 36.9A
Figure 36.9B, C • I gasteropodi sono molluschi a conchiglia spiralata • Con oltre 40.000 specie (tra cui chiocciole e lumache), i gasteropodi costituiscono il gruppo di molluschi più numeroso.
Figura 36.9D • I bivalvi possiedono una doppia conchiglia con cerniera • I bivalvi comprendono molte specie di vongole, ostriche, mitili e pettini.
I cefalopodi sono predatori attivi • I cefalopodi sono animali agili e veloci; ne fanno parte polpi, seppie e calamari. Figure 36.9E, F
36.10 La metameria è una caratteristica della maggior parte degli animali • Molti animali presentano segmentazione, o metameria, cioè la suddivisione di parte del corpo in una serie di segmenti ripetuti. • La segmentazione è particolarmente evidente in un animale come il lombrico.
Epidermide Muscolatura trasversale Ano Setto che separa i segmenti Setto che separa i segmenti Muscolatura longitudinale Vaso dorsale Organo secernente muco Tubo digerente Organo escretore Setole Setole Vaso dorsale Celoma Tubo digerente Organo escretore Cervello Cordone nervoso Setto Vaso ventrale Vasi sanguigni Cordone nervoso Bocca • Il corpo flessibile e segmentato del lombrico è adatto per strisciare su superfici umide e per scavare gallerie nel terreno. Cuori accessori Figura 36.10A
36.11 I vermi segmentati, o anellidi, comprendono forme libere e forme sedentarie • Gli oligocheti sono anellidi con poche setole • Gli anellidi, appartenenti al phylum Annellida, comprendono i lombrichi e altri vermi segmentati. • Hanno corpi metamerici e comprendono tre gruppi principali:gli oligocheti (come i lombrichi, che ingeriscono e filtrano il terreno); i policheti e gli irudinei.
I policheti hanno molte setole • I policheti formano il gruppo più numeroso di anellidi: la maggior parte è marina ma alcune specie dimorano negli estuari e nelle acque dolci. • Comprendono forme sedentarie sospensivore sui fondali marini e forme erranti predatrici attive. • Molte specie marine vivono all’interno di tubi da cui fuoriescono appendici sfrangiate che intrappolano le particelle di cibo in sospensione. Figure 36.11A, B
Figura 36.11C • Gli irudinei sono privi di setole • Gli irudinei, più noti con il nome di sanguisughe, rappresentano il terzo grande gruppo di anellidi. • Anche se questi animali sono noti per la loro capacità di succhiare il sangue, molte specie sono carnivore e conducono un’esistenza libera.
Cefalotorace Addome Antenne (per la recezione sensoriale) Torace Capo Appendici specializzate (per nuotare) Arti (per camminare) Apparato boccale (per mangiare) Chele (per la difesa) • 36.12 Il phylum degli artropodi, animali dagli arti articolati, è il più ampio e diffuso di tutto il regno animale. • Il phylum degli artropodi comprende animali metamerici dotati di esoscheletro e appendici articolate. Figura 36.12A
Gli artropodi comprendono cinque importanti gruppi: • i limuli; • gli aracnidi; • i crostacei; • i miriapodi; • gli insetti.
I limuli sono animali molto antichi • I limuli esistono da centinaia di milioni di anni; sono animali acquatici comuni lungo le coste atlantiche nordamericane. Figura 36.12B
Una vedova nera (larga circa 1 cm) Uno scorpione (lungo circa 8 cm) Un acaro della polvere • Gli aracnidi sono quasi tutti terrestri • Gli aracnidi (scorpioni, ragni e acari) sono per lo più terrestri e carnivori e hanno quattro paia di zampe. Figura 36.12C
I crostacei sono quasi tutti acquatici • Al gruppo dei crostacei appartengono astici, aragoste, gamberi e granchi. Figura 36.12D
I miriapodi, cioè i diplopodi (millepiedi) e i chilopodi (centopiedi) • I diplopodi (millepiedi) hanno due paia di arti per ogni segmento corporeo. • I chilopodi (centopiedi) hanno un solo paio di arti per segmento. Figura 36.12E
36.13 Gli insetti comprendono più specie di tutti gli altri animali messi insieme • Gli insetti sono gli artropodi più numerosi e diffusi. • Il loro corpo è suddiviso in capo, torace e addome. • Hanno tre paia di zampe e sono per la maggior parte dotati di ali. • Il loro sviluppo prevede una metamorfosi che può essere incompleta (come nelle cavallette) oppure completa (come nelle farfalle).
Addome Capo Torace Antenna Ala anteriore Occhio Apparato boccale Ala posteriore • Gli ortotteri • L’ordine Orthoptera comprende cavallette, grilli, cicale, locuste, insetti stecco e mantidi religiose. Figura 36.13A
Figura 36.13B • Gli odonati • L’ordine Odonata include circa 5000 specie di libellule.
Figura 36.13C • Gli emitteri • L’ordine Hemiptera (circa 55 000 specie) comprende le cimici degli animali, le cimici delle piante, le cimici domestiche e le idrometre.
Figura 36.13D • I coleotteri • L’ordine Coleoptera è il più numeroso del regno animale e comprende specie molto note come gli scarabei, i cervi volanti, i maggiolini e le coccinelle.
Figura 36.14E • I lepidotteri • All’ordine Lepidoptera appartengono le falene e le farfalle (circa 140 000 specie).
Bilancieri Figura 36.13F • I ditteri • I moscerini delle frutta, le mosche, i pappataci e le zanzare appartengono all’ordine Diptera, costituito da circa 120.000 specie.
Figura 36.13G • Gli imenotteri • L’ordine Hymenoptera (circa 110 000 specie) comprende le formiche, le api e le vespe.
Pedicello ambulacrale Pedicello ambulacrale Spina • 36.14 Gli echinodermi hanno epidermide spinosa, endoscheletro e un sistema acquifero per la locomozione • Gli echinodermi comprendono i ricci di mare e le stelle marine, animali a simmetria radiale, con pelle spinosa e dotati di endoscheletro. Figure 36.14B, C
Ano Spine Stomaco Pedicelli ambulacrali Canali Figure 36.14A • Esclusivo degli echinodermi è il loro peculiare sistema acquifero, con pedicelli ambulacrali muniti di ventose, che svolge funzioni respiratorie e locomotorie.
Il phylum dei cordati e i vertebrati • 36.15 Il phylum dei cordati, che comprende anche i vertebrati, si distingue per quattro caratteristiche principali • Il phylum cordati comprende animali segmentati con: • un cordone nervoso dorsale cavo; • una notocorda rigida; • strutture branchiali (fessure) situate a livelli della faringe, subito dopo la bocca; • una coda muscolare dietro l’ano.
Sifone per l’uscita dell’acqua Coda Cordone nervoso Capo Fessure branchiali Notocorda Bocca Bocca Muscoli segmentati Faringe Cordone nervoso Fessure branchiali Notocorda Tubo digerente Apertura per l’uscita dell’acqua Coda Forma adulta Forma larvale Muscoli segmentati Ano Figure 36.15A, B • I cordati più semplici sono i tunicati (ascidie) e i cefalocordati (anfiossi), invertebrati marini sospensivori, che si nutrono delle particelle in sospensione nell’acqua.
36.16 I caratteri derivati caratterizzano i maggiori gruppi (cladi) dei cordati • La maggior parte dei cordati è costituita da animali vertebrati, caratterizzati da endoscheletro osseo che comprende un cranio e una colonna vertebrale composta da vertebre.
Cordati Craniati Vertebrati Vertebrati con mascelle Tetrapodi Amnioti Mammiferi Allattamento Anfibi Anfiossi Tunicati Missine Lamrprede Rettili, uccelli Squali, razze Uovo amniotico Pesci a pinne lobate Pesci a pinne raggiate Arti Pinne lobate Polmoni o loro derivati Mascelle Colonna vertebrale Capo Cervello Cordato ancestrale Albero filogenetico dei cordati correlato ai caratteri chiave derivati. Figura 36.16
36.17 Gli agnati sono vertebrati primitivi con apparato boccale privo di mascelle • Contrariamente alla maggior parte dei vertebrati, gli agnati (lamprede) non hanno mascelle articolate tra loro ma una bocca circolare con dentelli e ventose. Figura 36.17A
36.18 I pesci sono vertebrati acquatici con mascelle, pinne simmetriche e respirazione branchiale • I pesci, i primi vertebrati dotati di mascelle, si sono evoluti nell’arco di oltre 400 milioni di anni, diversificandosi in un grande numero di specie. • Oltre a possedere mascelle articolate, i pesci dispongono di branchie e di pinne anteriori e posteriori simmetriche.
I condroitti sono pesci cartilaginei (squali, razzi e mante) che hanno uno scheletro flessibile composto di cartilagine. Figura 36.18A
Scheletro osseo Pinna dorsale Branchie Opercolo Pinna anale Vescica natatoria Pinna pettorale Cuore Pinna pelvica • I pesci ossei sono caratterizzati da: • uno scheletro rigido rinforzato da depositi di fosfato di calcio; • opercoli che coprono le branchie; • una vescica natatoriaper regolare il galleggiamento. Figura 36.18B
Ossa a supporto delle branchie Tipico scheletro articolare dei tetrapodi Figura 36.19A • 36.19 Gli anfibi sono stati i primi vertebrati a conquistare la terraferma, ma sono ancora legati all’ambiente acquatico • Gli anfibi sono molto importanti dal punto di vista evolutivo in quanto sono stati i primi vertebrati terrestri.
Gli anfibi sono rappresentati da rane, rospi, tritoni e salamandre. Figure 36.19B–D
Gli arti degli anfibi permettono la locomozione terrestre. • Per la riproduzione, gli anfibi sono ancora legati all’ambiente acquatico dove vengono deposte le uova e si sviluppano gli stadi larvali.
