La diversità è un aspetto caratteristico della vita: la diversità biologica si riferisce sia alla varietà degli organismi viventi che alle differenze che esistono tra gli individui di una stessa specie

Numero e varietà di specie di organismi attualmente conosciute Numero e varietà di specie animali attualmente conosciute

CONCETTO TIPOLOGICO DI SPECIE CONCETTO BIOLOGICO DI SPECIE Una specie è costituita da un gruppo di popolazioni naturali capaci di incrociarsi tra loro e che risultano isolate da un punto di vista riproduttivo da altri gruppi simili. Ogni specie occupa in natura una specifica nicchia ecologica CONCETTO TIPOLOGICO DI SPECIE E’ un gruppo di organismi che possiedono comuni caratteristiche morfologiche. L’istituzione formale di una specie avviene attraverso la designazione di esemplari TIPO, che vengono conservati in un Museo.

NICCHIA ECOLOGICA La nicchia ecologica di una specie è data dalle sue caratteristiche ecologiche e dal ruolo che essa svolge nell’ambiente in cui vive (abitudini alimentari, modalità di assunzione del cibo, periodo di attività, etc.) In natura le specie tendono a differenziare le loro nicchie ecologiche per evitare la competizione per le stesse risorse.

L’EVOLUZIONE BIOLOGICA E LA TEORIA DI DARWIN Nel suo saggio, pubblicato nel 1859, Charles Darwin sosteneva in particolare che: - le specie attuali sono derivate da specie preesistenti attraverso un processo di “discendenza con variazioni” (espressione usata da Darwin per indicare l’evoluzione) il meccanismo che sta alla base dell’evoluzione è la selezione naturale

Il viaggio del Beagle CHARLES DARWIN

TEORIA DELLA SELEZIONE NATURALE DI DARWIN OSSERVAZIONE 1 – Gli organismi hanno un ampio potenziale riproduttivo. OSSERVAZIONE 2 – Le popolazioni naturali, normalmente, rimangono di grandezza costante, ad eccezione di fluttuazioni di secondaria importanza. OSSERVAZIONE 3 – Le risorse naturali sono limitate. DEDUZIONE 1 – Tra i membri di una popolazione c’è una continua lotta per l’esistenza.

Sovrabbondanza di prole in una Vescia prole sovrabbondante Sovrabbondanza di prole in una Vescia

OSSERVAZIONE 4 – Gli individui di una popolazione mostrano variazioni. OSSERVAZIONE 5 – Le variazioni sono ereditabili. DEDUZIONE 2 – Tra i diversi organismi di una popolazione c’è un differente potenziale di sopravvivenza e di riproduzione (sopravvivenza dei più adatti). DEDUZIONE 3 – Attraverso molte generazioni, i differenti potenziali di sopravvivenza e di riproduzione generano nuovi adattamenti e nuove specie.

Come opera .... la selezione naturale

Biston betularia

La comparsa di popolazioni resistenti (ai pesticidi, agli antibiotici) in specie dannose combattute dall’uomo è un effetto simile a quello provocato dalla selezione naturale

MODALITA’ DI SPECIAZIONE

MODALITA’ DI SPECIAZIONE

SISTEMI E METODI DI CLASSIFICAZIONE Il sistema di classificazione e di nomenclatura della biodiversità utilizzato attualmente è quello messo a punto da Linneo nel 1758 nel suo Systema Naturae I punti cardine di questo sistema sono: la nomenclatura binomia delle specie e la classificazione gerarchica

DEFINIZIONI ZOOLOGIA SISTEMATICA: è la scienza che studia la diversità degli animali, la loro classificazione e la loro filogenesi. CLASSIFICAZIONE: operazione di ordinare gli organismi in gruppi (taxa) sulla base delle loro relazioni di affinità. NOMENCLATURA: è il sistema di nomi da attribuire ai raggruppamenti di organismi ai diversi livelli della classificazione FILOGENESI: è la storia evolutiva degli organismi, che evidenzia i rapporti di discendenza fra i taxa.

TAXON: è un qualunque raggruppamento di organismi abbastanza distinto da essere nominato, a qualsiasi livello di categoria; il taxon designa il contenuto della categoria e si riferisce agli organismi veri e propri, mentre la categoria è un’astrazione. CATEGORIA SISTEMATICA è il rango che attribuiamo a un taxon nella classificazione gerarchica istituita da Linneo. Es. I Mammiferi sono un taxon. La categoria sistematica a cui li attribuiamo è la Classe. I Carnivori sono un taxon, la categoria è Ordine.

NOMENCLATURA BINOMIA: è l’insieme di due parole latine con cui si definisce ciascuna specie (Es. Homo sapiens, Musca domestica, Dendroica fusca). Il primo nome, che indica il genere a cui la specie appartiene, è un sostantivo e ha l’iniziale maiuscola, il secondo è un aggettivo e ha l’iniziale minuscola. I nomi dei generi e delle specie si scrivono in carattere corsivo o sottolineato.

CLASSIFICAZIONE GERARCHICA e categorie sistematiche (Linneo)

La classificazione deve riflettere i reali rapporti filogenetici (cioè di discendenza) fra i taxa, che vengono ricostruiti mediante il riconoscimento delle omologie. Le rappresentazioni grafiche di questi rapporti sono gli alberi filogenetici.

OMOLOGIE Due strutture, presenti in specie diverse, si dicono omologhe quando sono ereditate da un progenitore comune (omologia di discendenza). Nei discendenti possono avere mantenuto la stessa forma o averla modificata (Es. ali di un pipistrello, ali di un uccello, zampe anteriori di un rettile, arto anteriore dell’uomo).

L’arto anteriore dei vertebrati è un esempio di omologia

Le strutture omologhe si possono riconoscere perché hanno la stessa origine embrionale (omologia embriologica) o perché hanno gli stessi rapporti anatomici (omologia anatomica). La discendenza da un antenato comune si manifesta anche nella condivisione delle sequenze di specifici tratti del DNA (omologia molecolare) Strutture presenti in specie diverse talvolta sono simili perché hanno la stessa funzione, ma se non sono ereditate da un antenato comune non sono omologhe ma sono considerate analogie o omoplasie (Es. ali di un insetto e di un uccello)

Strutture omologhe e analoghe

L’adattamento a compiere la stessa funzione spesso determina delle convergenze morfologiche.

Lo studio dell’embriologia aiuta a comprendere i rapporti filogenetici fra i taxa

Le classificazioni moderne sono basate anche sulla FILOGENESI MOLECOLARE: utilizzano la comparazione fra le sequenze di particolari tratti di DNA per evidenziare i rapporti filogenetici fra taxa: DNA mitocondriale per i rapporti fra specie e DNA che codifica per l’RNA ribosomiale per i rapporti fra taxa più distanti

Parte di un albero filogenetico I taxa sono monofiletici (includono cioè specie derivate da un antenato comune).

Taxon monofiletico, polifiletico, parafiletico

SISTEMATICA EVOLUTIVA I taxa sono monofiletici (includono cioè specie derivate da un antenato comune) ma viene dato valore al livello adattativo; pertanto elementi del gruppo monofiletico che hanno conquistato caratteristiche nuove possono essere considerati un gruppo a sé stante (Es. Uccelli e Mammiferi sono considerati una classe, come i Rettili da cui derivano).

SISTEMATICA FILOGENETICA O CLADISTICA E’ più rigorosa di quella evolutiva. Non solo considera le omologie ma tiene anche conto dello stato (primitivo o plesiomorfo e derivato o apomorfo) dei caratteri. La condivisione di caratteri derivati (sinapomorfia) indica la discendenza da un antenato comune Le rappresentazioni grafiche dei rapporti filogenetici sono costituite da cladogrammi.

I taxa sono rigorosamente monofiletici e includono tutti i discendenti dell’antenato comune (Es. la classe dei Rettili include anche gli Uccelli).