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Il nuovo Invito alla biologia.blu 13/11/11 H. Curtis, N. S. Barnes, A. Schnek, A. Massarini Il nuovo Invito alla biologia.blu 2 2 2

I viventi e gli ecosistemi Capitolo A3 3 13/11/11 3 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 3 3

I procarioti: batteri e archei Lezione 1 4 13/11/11 4 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 4 4

Archeobatteri ed eubatteri 13/11/11 Archeobatteri ed eubatteri Archeobatteri: procarioti, vivono in condizioni ambientali estreme (per esempio ambienti molto salati, molto caldi o molto acidi). Eubatteri: procarioti, a vita libera o parassiti, per lo più eterotrofi ma alcuni autotrofi. Divisione di una cellula batterica. 5 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 5 5

Il regno dei protisti Lezione 2 6 13/11/11 6 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 6 6

funghi mucillaginosi e muffe d’acqua 13/11/11 I protisti I protisti vengono divisi in tre grandi gruppi: protozoi funghi mucillaginosi e muffe d’acqua alghe Un foraminifero Alghe verdi Una pianta di vite attaccata da una muffa d’acqua che causa la peronospora. 7 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 7 7

Il regno degli animali Lezione 3 8 13/11/11 8 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 8 8

Gli animali: caratteristiche e origine /1 13/11/11 Gli animali: caratteristiche e origine /1 Gli animali: sono organismi eterotrofi, pluricellulari, formati da cellule eucariote; hanno in genere riproduzione sessuata; si nutrono tramite ingestione; per la maggior parte sono capaci di movimento; hanno cellule nervose (tranne le spugne). Come le piante, si sono probabilmente evoluti da un antenato comune appartenente al gruppo dei protisti flagellati. 9 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 9 9

Gli animali: caratteristiche e origine /2 13/11/11 Gli animali: caratteristiche e origine /2 L’albero filogenetico degli animali 10 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 10 10

13/11/11 I poriferi I poriferi sono animali sessili, che vivono per lo più in ambiente marino. Hanno il corpo a forma di sacco, organizzato in due strati di cellule. Si nutrono filtrando l’acqua che li circonda. Si riproducono per via asessuata o sessuata. 11 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 11 11

13/11/11 Gli cnidari /1 Gli cnidari sono animali acquatici. Nella fase larvale hanno simmetria bilaterale, nella fase adulta hanno simmetria radiale. Le cellule sono organizzate in tessuti distinti. Possono avere forma a vaso (polipo) o a campana (medusa). 12 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 12 12

Gli cnidari /2 Si riproducono per via sessuata o asessuata. 13/11/11 Gli cnidari /2 Si riproducono per via sessuata o asessuata. Il ciclo di vita sessuato prevede la fase a polipo sessile e quella a medusa natante. 13 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 13 13

13/11/11 I platelminti I platelminti (vermi piatti) sono animali acelomati, cioè senza celoma. Hanno una simmetria bilaterale. Comprendono specie a vita libera e altre parassite, come la planaria, le fasciole e le tenie. Hanno organi di senso e gruppi di cellule nervose (gangli) raggruppati nel capo (cefalizzazione). Planaria Tenia 14 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 14 14

13/11/11 I nematodi I nematodi sono vermi cilindrici non segmentati, spesso di dimensioni microscopiche. Hanno uno pseudoceloma, che funziona come uno scheletro idrostatico e permette maggiore libertà di movimento. Hanno un tubo digerente completo, con due aperture e un movimento del cibo a senso unico. 15 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 15 15

13/11/11 Gli anellidi Gli anellidi sono vermi segmentati, con il corpo suddiviso in metameri e dotati di celoma.  Il phylum è diviso in tre gruppi: oligocheti (lombrichi); policheti; irudinei (sanguisughe). 16 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 16 16

13/11/11 I molluschi /1 I molluschi sono animali a simmetria bilaterale, celomati. Hanno un corpo molle, spesso protetto da una conchiglia dura fatta di proteine e carbonato di calcio. Hanno riproduzione sessuata e fecondazione esterna o interna. Il corpo è suddiviso in: piede (organi sensoriali e locomozione) sacco dei visceri (digestione e riproduzione); mantello. 17 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 17 17

I molluschi /2 Le principali classi di molluschi sono: 13/11/11 I molluschi /2 Le principali classi di molluschi sono: bivalvi (ostriche e cozze); gasteropodi (lumache di mare e chiocciole); cefalopodi (seppie e polpi). 18 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 18 18

13/11/11 Gli artropodi /1 Gli artropodi hanno uno scheletro esterno (esoscheletro) e appendici articolate. Nel corpo è possibile distinguere tre zone distinte: un capo, un torace e un addome. Gli artropodi terrestri respirano con le trachee. Durante la muta, il vecchio esoscheletro viene eliminato e sostituito con uno nuovo più grande. 19 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 19 19

Gli artropodi /2 Le classi principali di artropodi sono: 13/11/11 Gli artropodi /2 Le classi principali di artropodi sono: aracnidi (ragni, acari e scorpioni); crostacei (granchi, gamberi e aragoste); insetti. 20 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 20 20

13/11/11 Gli echinodermi Gli echinodermi (ricci di mare, stelle marine, oloturie) hanno uno scheletro interno (endoscheletro) a cui sono agganciate spine protettive. Alcune caratteristiche: simmetria pentaraggiata nella fase adulta; sistema acquifero, con pedicelli ambulacrali (per muoversi e afferrare le prede). 21 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 21 21

13/11/11 I cordati Tutti i cordati (vertebrati, tunicati e cefalocordati) presentano quattro caratteristiche almeno in una fase della loro esistenza: notocorda; cordone nervoso dorsale; faringe con fessure branchiali; coda. 22 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 22 22

13/11/11 I vertebrati I vertebrati durante lo sviluppo embrionale perdono la notocorda, sostituita da una colonna vertebrale formata da vertebre. Il cervello è racchiuso e protetto dal cranio. 23 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 23 23

I pesci /1 I pesci sono vertebrati adattati alla vita acquatica. 13/11/11 I pesci /1 I pesci sono vertebrati adattati alla vita acquatica. Respirano attraverso le branchie. Hanno mascelle articolate e pinne che facilitano il movimento. Il sistema della linea laterale è un insieme di recettori nervosi che rispondono a variazioni di pressione dell’acqua circostante. 24 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 24 24

13/11/11 I pesci /2 Sono per lo più ovipari e si riproducono con fecondazione interna o esterna. Alcune specie sono ovovivipare. Esistono tre classi di pesci: condroitti (pesci cartilaginei, come squali e razze); actinopterigi (pesci ossei con pinne raggiate, come trote e tonni); sarcopterigi (pesci ossei con pinne lobate, come dipnoi e celacanti). 25 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 25 25

13/11/11 Gli anfibi Gli anfibi sono stati i primi vertebrati a colonizzare parte delle terre emerse. Sono caratterizzati da una “doppia vita”: la fase larvale è acquatica, con respirazione tramite le branchie, mentre la fase adulta è terrestre, con respirazione polmonare. Gli anfibi comprendono: - anuri (rane e rospi); - urodeli (salamandre e tritoni); - apodi (cecilie). 26 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 26 26

13/11/11 I rettili I rettili hanno conquistato definitivamente le terre emerse, anche grazie all’evoluzione dell’uovo amniotico. Hanno la pelle ricoperta di squame. Sono suddivisi in: cheloni (tartarughe e testuggini); squamati (lucertole, iguane e serpenti); loricati (alligatori e coccodrilli). 27 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 27 27

Gli uccelli Le caratteristiche peculiari degli uccelli sono: 13/11/11 Gli uccelli Le caratteristiche peculiari degli uccelli sono: il volo (ossa cave; sacchi aerei, sterno munito di carena, potenti muscoli toracici, ali, penne); l’endotermia (mantengono una temperatura corporea elevata e costante). Hanno riproduzione sessuata con fecondazione interna. Sono ovipari e si prendono cura dei piccoli (cure parentali). 28 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 28 28

Le caratteristiche dei mammiferi 13/11/11 Le caratteristiche dei mammiferi I tratti distintivi dei mammiferi sono: endotermia; presenza di peli (tranne i mammiferi marini); allattamento dei piccoli (ghiandole mammarie). Si distinguono in: monotremi (echidna e ornitorinco) marsupiali (canguro, koala) placentati (elefante, gorilla, orca). 29 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 29 29

Il regno delle piante Lezione 4 30 13/11/11 30 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 30 30

13/11/11 Le piante terrestri Le piante sono organismi fotosintetici pluricellulari in grado di vivere in ambiente subaereo. Adattamenti per la vita fuori dall’acqua: necessità di sostegno; ancoraggio saldo al suolo; raccogliere acqua in profondità; cuticola impermeabile che ricopre la superficie delle foglie; stomi per gli scambi gassosi. 31 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 31 31

Albero filogenetico delle piante 13/11/11 Albero filogenetico delle piante Dopo la conquista delle terre emerse, le piante si sono separate in due linee evolutive distinte: briofite (muschi) e tracheofite (piante vascolari). 32 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 32 32

13/11/11 Le briofite Le briofite hanno dimensioni ridotte e non possiedono tessuti specializzati per trasportare l’acqua e i soluti. La fecondazione deve avvenire in ambiente acquoso. Comprendono le epatiche, i muschi e le antocerote. Epatica Muschio Antocerote 33 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 33 33

13/11/11 Le piante vascolari Le piante vascolari (tracheofite) presentano un fascio di sottili vasi conduttori che raggiungono tutti i distretti dell’organismo. Esistono due tipi di vasi: xilema (trasporta acqua e soluti dalle radici alle foglie); floema (trasporta gli zuccheri prodotti dalla fotosintesi). 34 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 34 34

Le piante crittogame: le felci 13/11/11 Le piante crittogame: le felci Le piante crittogame sono tracheofite senza semi. Le felci sono le crittogame più diffuse. Devono vivere in un ambiente umido perché avvenga la fecondazione. 35 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 35 35

Le tracheofite: radici, foglie e semi 13/11/11 Le tracheofite: radici, foglie e semi Oltre ai vasi conduttori, altre innovazioni delle piante vascolari sono state: le radici (ancoraggio, assorbimento di acqua, sostanze di riserva); la foglia (fotosintesi); seme (embrione + tegumento del seme). 36 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 36 36

13/11/11 Le gimnosperme Le piante con seme (spermatofite) sono divise in gimnosperme e angiosperme. Le gimnosperme producono semi indipendenti dall’acqua. Il gruppo più importante è quello delle conifere. La fecondazione avviene per opera del vento e non richiede la presenza di acqua. 37 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 37 37

13/11/11 Le angiosperme Le angiosperme (piante con fiori) sono oggi le piante più diffuse sul nostro pianeta: occupano più del 90% della superficie terrestre in cui sono presenti forme vegetali. Nelle angiosperme la riproduzione è affidata agli animali, come insetti e uccelli, attratti dal nettare dei fiori. 38 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 38 38

13/11/11 Il fiore Il fiore è una struttura specializzata per favorire la riproduzione sessuata della pianta. Una volta avvenuta la fecondazione, il fiore si trasforma in frutto e permette lo sviluppo dei semi. 39 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 39 39

13/11/11 Il frutto Dopo la fecondazione, l’ovario del fiore matura e si trasforma nel frutto, una struttura specializzata per proteggere i semi e facilitarne la dispersione. Esistono diverse strategie per la dispersione dei semi. 40 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 40 40

Le radici Le radici svolgono tre funzioni fondamentali: 13/11/11 Le radici Le radici svolgono tre funzioni fondamentali: ancorare la pianta al terreno; assorbire dal suolo acqua e sali minerali; immagazzinare sostanze di riserva. La struttura della radice presenta: epidermide; corteccia; cilindro centrale. 41 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 41 41

13/11/11 Il fusto Il fusto sostiene le foglie per esporle alla luce ed è la via attraverso cui vengono trasportate le sostanze all’interno della pianta. La struttura del fusto presenta: epidermide; corteccia; cilindro centrale; midollo. 42 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 42 42

13/11/11 Le foglie /1 Nelle foglie avviene la fotosintesi clorofilliana, cioè la produzione di zuccheri in presenza di acqua, luce solare e diossido di carbonio, con liberazione di ossigeno. La struttura delle foglie presenta: epidermide; stomi sulla superficie; mesofillo, cioè il tessuto fotosintetico (parenchima a palizzata e parenchima spugnoso). 43 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 43 43

13/11/11 Le foglie /2 44 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 44 44

Il regno dei funghi Lezione 5 45 13/11/11 45 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 45 45

13/11/11 I funghi I funghi sono eucarioti eterotrofi, unicellulari o pluricellulari. I funghi pluricellulari sono composti da filamenti (ife) con la funzione di assorbire le sostanze nutritive. Numerose ife formano il micelio. La maggior parte dei funghi forma anche un corpo fruttifero che fuoriesce dal terreno. I funghi si riproducono per via sessuata e asessuata. 46 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 46 46

Diversi tipi di funghi Si possono distinguere tre gruppi di funghi: 13/11/11 Diversi tipi di funghi Si possono distinguere tre gruppi di funghi: zigomiceti (funghi saprofiti, come la muffa del pane); ascomiceti (lieviti, tartufi); basidiomiceti (gran parte dei funghi commestibili, ma anche funghi parassiti). 47 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 47 47

13/11/11 Licheni e micorrize Un lichene è una combinazione di un fungo con un’alga verde o con un cianobatterio. Le micorrize sono associazioni simbiotiche tra funghi e radici di piante complesse. 48 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 48 48

e il flusso dell’energia 13/11/11 Lezione 6 L’ecologia e il flusso dell’energia 49 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 49 49

Gli ecosistemi Gli ecosistemi sono le unità base del mondo naturale. 13/11/11 Gli ecosistemi Gli ecosistemi sono le unità base del mondo naturale. Sono un insieme delle componenti viventi (componenti biotiche) e delle condizioni chimico-fisiche di un determinato ambiente (componenti abiotiche). L’insieme di tutti gli ecosistemi forma la biosfera. 50 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 50 50

Energia e materia negli ecosistemi 13/11/11 Energia e materia negli ecosistemi Perché un ecosistema sia attivo deve possedere: una fonte di energia primaria (dal Sole); un flusso unidirezionale di energia (da organismi produttori autotrofi verso consumatori eterotrofi); cicli biogeochimici. 51 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 51 51

13/11/11 La catena alimentare Il passaggio di energia da un organismo a un altro avviene lungo una catena alimentare. 52 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 52 52

13/11/11 Le reti alimentari In molti ecosistemi le catene alimentari sono unite tra loro in complesse reti alimentari. 53 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 53 53

Il flusso della materia e i cicli biogeochimici 13/11/11 Lezione 7 Il flusso della materia e i cicli biogeochimici 54 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 54 54

13/11/11 I cicli biogeochimici Le trasformazioni delle sostanze definiscono i cicli biogeochimici, che coinvolgono: componenti geologiche dell’ecosistema (atmosfera, crosta solida della Terra, idrosfera); componenti biologiche dell’ecosistema (organismi produttori, consumatori, detritivori). 55 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 55 55

13/11/11 Il ciclo del carbonio Il ciclo del carbonio coinvolge i viventi, l’atmosfera, la litosfera e l’idrosfera. 56 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 56 56

13/11/11 Il ciclo del fosforo Il ciclo del fosforo è presente nella litosfera, nell’idrosfera e nella biosfera. 57 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 57 57

13/11/11 Il ciclo dell’azoto Il ciclo dell’azoto comprende quattro stadi principali: ammonificazione, nitrificazione, assimilazione e denitrificazione. 58 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 58 58

Gli ecosistemi terrestri e acquatici 13/11/11 Lezione 8 Gli ecosistemi terrestri e acquatici 59 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 59 59

Temperatura e precipitazioni 13/11/11 Temperatura e precipitazioni Le caratteristiche degli ecosistemi dipendono soprattutto da fattori fisici come temperatura e precipitazioni. 60 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 60 60

13/11/11 I biomi /1 I biomi sono grandi ecosistemi caratterizzati da un particolare tipo di vegetazione dominante. I principali biomi presenti sulle terre emerse sono: foreste temperate (foresta decidua e foresta mista); taiga (foresta di conifere settentrionale) e foresta alpina; tundra artica; praterie (steppa, velv, pampa); savane; macchia mediterranea; deserti; foresta tropicale pluviale. 61 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 61 61

13/11/11 I biomi /2 62 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 62 62

13/11/11 Ecosistemi marini Gli ecosistemi marini sono suddivisi in oceanici e litoranei. Comprendono organismi pelagici che nuotano e organismi bentonici che vivono nei fondali. 63 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 63 63

Ecosistemi di acqua dolce 13/11/11 Ecosistemi di acqua dolce Gli ecosistemi di acqua dolce comprendono fiumi (acqua corrente) e laghi e stagni (acqua ferma). In un lago si possono distinguere tre zone: litoranea, limnetica e profonda. 64 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 64 64