Biologia

La biologia (dal greco βιολογία, composto da βίος, bìos = "vita" e λόγος, lògos = nel senso di "studio") è la scienza che studia tutto ciò che riguarda la vita. La zoologia (dal greco: zoon = animale; logos = discorso) è la disciplina biologica che si occupa dello studio degli animali. L’etologia (dal greco ethos e logos che significano rispettivamente «carattere» o «costume» e «discorso») è la moderna disciplina scientifica che studia il comportamento animale nel suo ambiente naturale.

Elementi di ecologia  L’ecologia è la scienza che studia i rapporti che gli organismi intrattengono tra loro e con l’ambiente in cui vivono.  L’unità elementare dell’ecologia è l’ecosistema, formato da una comunità di organismi viventi in una determinata area (biocenosi) e dallo specifico ambiente fisico (biotopo).  Il passaggio di materia e di energia dalle piante verdi attraverso una serie di animali erbivori e carnivori prende il nome di catena alimentare

 Atomo: OSSIGENO  Molecola: H 2 O  Cellula: GLOBULO ROSSO  Tessuto: SANGUE  Organo: ORGANO  Sistema: CIRCOLATORIO  Individuo: CERVO  Popolazione: TANTI CERVI  Comunità: CERVI + camosci + vegetali + insetti …  Ecosistema: + COMUNITA’ CHE INTERAGISCONO  Biosfera: PARTE DEL PIANETA dove è possibile la vita Bios = vita

Sistematica e tassonomia  La sistematica è una branca della biologia che studia le diversità biologica e le relazioni evolutive tra i vari organismi.  La tassonomia è la scienza che si occupa della classificazione degli organismi viventi, ordinandoli in gruppi basati sulle somiglianze e differenze (unità tassonomiche, (es.: animali cordati, vertebrati ecc.)  Gli animali sono catalogati con un sistema che associa a ciascuna specie un nome scientifico in termini latini, per facilitare la lettura anche a livello internazionale. La prima parola indica il Genere, la seconda la Specie.  La classificazione parte quindi dal presupposto che gli esseri viventi si differenziano e assomigliano per vari aspetti secondo una precisa gerarchia

3 domini e 5 regni Protisti e altri eucarioti eterogenei Alghe verdi e Piante Funghi e Animali Eubacteria (organismi procarioti) Archaeobacteria (organismi procarioti) Eukarya (organismi eucarioti) Organismi procarioti: cellule prive di un nucleo ben definito e delimitate dalla membrana cellulare Organismi eukarya: cellule con nucleo avvolto in membrana nel quale si trova il patrimonio genetico. Le cellule procariote rispetto a quelle eucariote non possiedono organuli, fatta eccezione per i ribosomi, e hanno una struttura interna molto semplice. Non avendo il nucleo il loro DNA è sparso nel citoplasma. Negli organismi procarioti la riproduzione cellulare avviene per scissione binaria. Unicellulari.

Classificazione dei procarioti Procarioti: unica cellula con patrimonio genetico non avvolto da una membrana nucleare, ma si trova in una regione cellulare chiamata nucleoide Eubatteri: aerobi o anaerobi vivono in una grande varietà di ambienti, molti sono parassiti e provocano danni all’individuo che li ospita, altri contribuiscono alla funzionalità dell’organismo ospitante. La parete esterna è formata da molecole complesse che conferiscono alla parete robustezza e rigidità. A seconda della reattività della parete a una determinata tecnica di colorazione si distinguono 2 tipi di eubatteri: gram-positivi e gram-negativi Archeobatteri: aerobi o anaerobi, gran parte di essi vivono in ambienti estremi: molto salati, amb. acidi ad altissime temperature. Di particolare Interesse sono i metanogeni, batteri che vivono nelle paludi e sintetizzano il metano partendo da anidride carb. e idrogeno gassoso.

FUNGHI: zigomiceti ascomiceti basidiomiceti PROTISTA: alghe pluricellulari alghe unicellulari funghi mucillaginosi CELLULA ANTENATA COMUNE MONERA eubatteri - archeobatteri PIANTE: briofite pteridofite angiosperme gimnosperme ANIMALI: protozoi platelminti molluschi cordati vertebrati 5 REGNI secondo Robert Whittaker eucarioti

monere Virus e rickettsie organismi autotrofi alghe azzurre eterotrofi batterivibrionicocchispirillibacilli Regno monere

Le caratteristiche delle monere Particolarmente importanti sono i batteri eterotrofi decompositori che si alimentano dei resti di altri organismi morti; se non esistessero, infatti, il pianeta sarebbe sepolto da immensi accumuli di rifiuti. Questi batteri, tra l'altro, producono sostanze organiche semplici che possono essere riutilizzate da altri organismi come le piante. Svolgono una funzione altrettanto importante nelle catene alimentari i batteri Azotofissatori, che rigenerano i sali di azoto nel terreno e permettono lo sviluppo dei vegetali. l batteri eterotrofi possono anche vivere a spese di altri organismi vivi, cioè possono comportarsi da parassiti. Alcuni batteri possono causare malattie ai viventi che li ospitano, questi vengono chiamati patogeni. Non tutti i parassiti però sono nocivi, negli umani ci sono dei batteri che ci aiutano a digerire, producono vitamine e difendono l'organismo.

batteri… Le monere sono esseri unicellulari senza nucleo e organuli citoplasmatici (procarioti) e si dividono in autotrofi ed eterotrofi. A questo regno appartengono i batteri e le alghe azzurre. I batteri sono gli organismi più antichi e diffusi sulla terra; ci sono due tipi di batteri: Archeobatteri: i più antichi Eubatteri : Aerobatteri (hanno bisogno dell’ossigeno) Neobatteri (non hanno bisogno dell’ossigeno)

Forme dei batteri I batteri possono avere tre forme: - bastoncino - spirale - sferica

Nutrizione e metabolismo I batteri si procurano l'energia, necessaria a soddisfare le esigenze del proprio metabolismo, essenzialmente per due vie, captando le radiazioni solari, oppure per ossidazione chimica; nel primo caso si parla di batteri fotositentici o fototrofi, mentre nel secondo di batteri saprofiti, chemiofiti o parassiti. In base alla fonte di carbonio impiegata per sintetizzare composti organici (proteine, carboidrati ecc.) i batteri si distinguono in autotrofi, capaci di fissare l'anidride carbonica inorganica, ed eterotrofi, che utilizzano il carbonio derivante dalla demolizione di sostanze organiche formate da altri organismi. Si definiscono aerobici tutti i batteri che, come gli animali, "respirano" ossigeno; sono invece anaerobici tutti quei batteri che possono vivere in ambienti privi di questo gas. Sono anaerobici facoltativi i batteri capaci di vivere sia in assenza che in presenza di ossigeno, ed anaerobici obbligati quei batteri che possono soppravvivere soltanto in assenza di tale gas

Specie: raccoglie tutti gli individui che possono accoppiarsi fra di loro originando una prole fertile Genere: comprende specie simili Famiglia: comprende esseri viventi che appartengono a generi che si assomigliano per alcuni aspetti Ordine: insieme di famiglie con diverse affinità Classe: assieme di ordini con qualche affinità

Categorie sistematiche

Classificazione biologica CategoriaUnità tassonomica Speciemaior GeneriParus FamiglieParidae OrdiniPasseriformes SuperordineNeognathae ClassiAves Phyla o divisioniChordata RegniAnimalia DominioEukaria

Caratteristiche della vita  Gli organismi viventi devono interagire con l’ambiente circostante catturando e trasformando l’energia a loro necessaria  Devono riprodursi, dando origine a copie di se stessi.

Alcune definizioni BIOCENOSI : gruppo di popolazioni appartenenti a diverse specie che vivono in un determinato ambiente POPOLAZIONE: gruppo di individui della stessa specie che vivono in un determinato territorio e sono tra loro legati da rapporti riproduttivi e sociali SPECIE: insieme di organismi interfecondi BIOTOPO ambiente uniforme e omogeneo caratterizzato dalla biocenosi che lo popola

Ecosistema Biotopo + biocenosi e loro relazioni Biotopo Componente non vivente Terra sali minerali humus terreno Biocenosi Componente vivente Animali microrganismi animali erbivori animali carnivori Piante erbe arbusti alberi Ecosistema

L’ecosistema è una unità funzionale di base che comprende l’insieme delle componenti abiotiche (biotopo) e biotiche (biocenosi) Componenti dell’ecosistema: BIOTICIABIOTICI Produttori (vegetali) ‏ Luce Consumatori (animali) ‏ Temperatura Degradatori (vegetali e animali) ‏ Pressione Clima Suolo Acqua Atmosfera

Fotosintesi clorofilliana + N 2 ( 78%) + O 2 (20,95%) + Co 2 (0,039%) H2OH2O CO 2 + H 2 O = CH 2 O + O 2 O2O2 CO 2

idrogeno acqua (H 2 O) ˉ 1p 8p 8n ˉ idrogeno O HH ossigeno + + Legami covalenti polari

Esempi di ecosistemi naturali:  Forestale  Glaciale  Lacustre  Desertico  Fluviale  Di prateria  Ecc.

Catene alimentari Le catene alimentari sono le vie di trasferimento dell’energia attraverso l’ecosistema Un esempio di catena alimentare

Un esempio di rete alimentare Le catene alimentari si combinano a formare delle reti più o meno complesse

Piramidi alimentari Nel passaggio da un livello trofico a quello successivo una grande quantità di energia viene dispersa La biomassa si riduce progressivamente salendo di livello CONSUMATORI PRIMARI PRODUTTORI CONSUMATORI TERZIARI CONS. SECONDARI

Catena alimentare del pascolo Consumatori secondari: carnivori Consumatori primari: animali erbivori Produttori: piante e fiori

Inquadramento sistematico generale degli ungulati presenti in Italia. Cinghiale Capriolo Cervo Daino Camoscio alpino Camoscio d’Abruzzo Stambecco Muflone Superordine: ungulati Classe: MAMMIFERI Ordine: ARTIODATTILI Sottordine: SUIFORMI Famiglia: SUIDI Specie Sottordine: RUMINANTI Famiglia: BOVIDI Famiglia: CERVIDI Specie Ordine: PERISSODATTILI

Classe: Uccelli  Sono animali specializzati nel volo  I loro polmoni contengono speciali sacchi aerei che incrementano la capacità polmonare e che, una volta gonfi d’aria, riducono il peso specifico dell’animale  I sacchi aerei sono collegati con le ossa, che sono cave e piene d’aria, per questo dette ossa pneumatiche.  Sono dotati di penne e sono endotermi (generano calore mediante processi metabolici).  Le penne rendono possibile il volo e servono come isolante termico.  Molti sono specializzati nel volo, altri nel nuoto, altri ancora nella corsa  La maggior parte nascono in uno stadio molto immaturo e per questo i pullus necessitano di un lungo periodo di cure parentali.

Classe: Mammiferi  Si ritiene che come gli uccelli, discendano dai rettili.  Hanno corpo rivestito da pel  Secernono latte per i piccoli da ghiandole specializzate, le ghiandole mammarie.  Come gli uccelli sono endotermi.  Quasi tutte le specie di mammiferi (circa 4000) partoriscono i figli già formati.  Gli unici ovipari sono i monotremi (ornitorinco e echidna), che depongono uova con guscio, ma allattano i piccoli dopo la schiusa.  I marsupiali sono vivipari, ma i piccoli che alla nascita sono estremamente immaturi vengono tenuti in una speciale tasca protettiva, il marsupio, nel quale proseguono il loro sviluppo nutrendosi di latte.

Mammiferi placentati  La placenta è una struttura nutritiva che mette in collegamento l’utero e l’embrione per un periodo di tempo relativamente lungo.  Grazie alla placenta il piccolo raggiunge uno stadio di sviluppo molto avanzato prima dalla nascita, rimanendo protetto durante il periodo più vulnerabile.

Principali ordini dei mammiferi placentati Insettivori Si nutrono di insetti e hanno dentatura completa Chirotteri Hanno le dita dell’arto ant. molto sviluppate, collegate tra loro dalla membrana alare Carnivori Si nutrono di carne, hanno denti taglienti e canini molto sviluppati Roditori Hanno due incisivi a scalpello che, a causa dell’usura crescono per tutta la vita Lagomorfi Hanno 4 incisivi a scalpello in ciascuna mascella Artiodattili Sono provvisti di zoccolo e hanno dita in numero pari Perisodattili Sono provvisti di zoccolo e hanno dita in numero dispari Sdentati Hanno dentatura molto ridotta o addirittura assente Cetacei Hanno un corpo di forma idrodinamica, arti ant. trasformati in pinne, mancano gli arti posteriori Primati Hanno pollice opponibile, occhi rivolti in avanti e un cervello di notevoli dimensioni

Sdentati: Coorte o superordine di Mammiferi Euteri comprendente gli ordini Cingulati (armadilli) e Pilosi (formichieri e bradipi), ai quali in alcune classificazioni si aggiungono i Folidoti (pangolini); sono diffusi nell’America Centro-Meridionale. Presentano una dentatura assente o ridotta, con denti privi di smalto e radici, a crescita continua; lo scheletro assile è caratterizzato dalla presenza di vertebre provviste di processi articolari supplementari. La classe dei Mammiferi conta circa specie (5420) attualmente viventi, variabili in forma e dimensioni dai pochi cm. e due grammi di peso del mustiolo agli oltre 30 metri centocinquanta tonnellate di peso della balenottera azzurra, uno dei più grandi animali finora apparsi sulla terra.

Esempio di classificazione Nome comune CamoscioPernice bianca ClasseMammiferiUccelli OrdineArtiodattiliGalliformi FamigliaBovidiTetraonidi GenereRupicapraLagopus SpecieRupicapra rupicapraLagopus mutus

Dominio: Eukarya (organismi con DNA lineare) Regno: Animale (org. pluricellulari) Phylum : Cordati (animali con notocorda) Subphylu.: Vertebrati (midollo spinale racchiuso in una colonna vertebrale) Superclas.: Tetrapodi (vertebrati terrestri, con 4 arti) Classe: Mammiferi (ghiandole produttrici di latte, pelle con peluria) Ordine: Primati (rotazione del braccio, pollice opponibile) Famiglia: Ominidi (faccia piatta, occhi orientati in avanti, andatura eretta) Genere: Homo (linguaggio, infanzia prolungata) Specie: Homo sapiens (mento pronunciato, fronte alta, scarsa peluria) Homo sapiens

Habitat e nicchia ecologica Habitat: è il luogo di vita di un individuo o di una specie. Nicchia ecologica: posizione funzionale di un organismo nell’ecosistema.

 L’habitat è l’insieme di tutti i fattori ecologici (caratteristiche climatiche, fattori fisici e di tipo organico, ecc.) che caratterizzano il luogo in cui vive una determinata specie.  La nicchia ecologica è il ruolo che un organismo ha all’interno di uno spazio, semplicemente è il mestiere di un organismo, ossia il complesso di attività che esso svolge, e va distinta dall’habitat, che invece è il suo domicilio.