1 E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE ANNO ACCADEMICO.

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1 1 E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE ANNO ACCADEMICO 2012-2013 GEOSCIENZE LEZIONE 10 * - IL SISTEMA VIVENTE * Icone, grafici e foto provengono da varie fonti. Si ringraziano i relativi Autori ed Editori.

2 2 E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE ANNO ACCADEMICO 2012-2013 GEOSCIENZE INTRODUZIONE PARTE PRIMA. TELLUS, LA TERRA E LO SPAZIO PARTE PRIMA. TELLUS, LA TERRA E LO SPAZIO PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA - IL SISTEMA VIVENTE - PARTE TERZA. GEA, LA TERRA E IL SUO DIVENIRE - PARTE TERZA. GEA, LA TERRA E IL SUO DIVENIRE - ASPETTI DELLA TERRA FLUIDA - ASPETTI DELLA TERRA FLUIDA - ASPETTI DELLA TERRA SOLIDA - ASPETTI DELLA TERRA SOLIDA - PARTE QUARTA. ESERCITAZIONI DI LABORATORIO - PARTE QUARTA. ESERCITAZIONI DI LABORATORIO - PARTE QUINTA. ESCURSIONI SUL TERRENO - PARTE QUINTA. ESCURSIONI SUL TERRENO

3 3 E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 10. IL SISTEMA VIVENTE IL SISTEMA VIVENTE Uno studio razionale della materia vivente, della sua organizzazione e della sua evoluzione nel tempo necessita di una sistematica di riferimento, anche se le moderne correnti di pensiero tendono a superare gli schematismi di una classificazione rigida e ingessata. D’altra parte l’enorme quantità di esseri viventi presenti sulla Terra esige una loro collocazione in categorie di affinità biologica e funzionale per poterli studiare con razionalità. Fin dalle prime osservazioni è stato notato che alcuni insiemi di organismi viventi presentano somiglianze o parentele che si possono via via riunire in gruppi sempre più ampi o ristretti a secondo della loro maggiore o minore affinità. Si è individuata così una serie di gruppi che prendono il nome di categorie sistematiche. Abitualmente distinguiamo le seguenti categorie sistematiche (dall’alto in basso) partendo da raggruppamenti caratterizzati da affinità molto strette fino alle più lontane e generiche: la Specie; il Genere; la Famiglia; l’ Ordine; la Classe; la Divisione (non per tutti); il Phylum 1. Sono contemplate anche categorie intermedie o denominate diversamente, per es. Sottoclasse, Divisione ecc. Il termine latino ‘Philum’ (plurale Phila) è stato coniato dalla terminologia scientifica con il significato generico di ‘Tipo’ o anche ‘vasto raggruppamento’, forse traslitterato dal greco  = amico)

4 4 E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 10. IL SISTEMA VIVENTE Queste categorie a mano a mano più ampie corrispondono a gradi successivi di sempre minore affinità. Il primo serio tentativo di classificazione ordinata degli organismi viventi fu fatta da Carlo Linneo (XVIII° sec.) che classificò più di 40.000 specie animali a fronte di oltre 1.200.000 di oggi. Alla base della catena della vita troviamo gli organismi più semplici che hanno struttura e funzioni che li pongono allo scalino più basso dell’evoluzione se non addirittura al passaggio tra vita e non- vita. Vi annoveriamo tre gruppi: i VIRUS, i BATTERI, le ALGHE AZZURRE. Alcuni studiosi preferiscono sistemare questi tre gruppi primitivi tra i vegetali e probabilmente ciò è corretto perchè la prima forma di vita organizzata sulla Terra è rappresentata dai vegetali. In questa sezione li consideriamo separati solo per praticità, per sottolinearne la primitività evolutiva. Rappresentazione iconografica della scala evolutiva degli esseri viventi LINNEO ANIMALI PIANTE

5 5 E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 10. IL SISTEMA VIVENTE VIRUS Per le loro dimensioni e la incompletezza delle loro strutture cellulari i Virus occupano l’ultimo gradino oltre il quale si giunge al mondo della materia inerte. Costituzionalmente sono dei nucleoprotidi, cioè composti da un acido nucleico e proteine. Vengono compresi fra i virus quelli che hanno le seguenti particolarità che li rendono parassiti obbligati: - capacità di moltiplicazione soltanto all’interno di una cellula viva; - presenza tra i loro componenti chimici di un solo acido nucleico: o DNA oppure RNA; - attuazione di una fase di eclissi prima della moltiplicazione endocellulare. I Virus non si moltiplicano attraverso un processo di aumento-divisione; le loro singole parti vengono ‘stampate’ all’interno della cellula ospite su modelli forniti dal virus in punti distinti della cellula. Tutti gli strumenti vengono forniti dalla cellula ospite tranne uno: lo stampo. E lo stampo altro non è che il genoma virale, la grossa molecola di acido nucleico la quale, in codice detta alle strutture preposte alla sintesi proteica le cose da fare. La loro dimensione varia da 10 a 300 millimicron (m  ). Struttura di un virus

6 6 E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 10. IL SISTEMA VIVENTE BATTERI Si dà il nome generico di Batteri ( da  = bastone) ad organismi unicellulari di forma variabile difficilmente definibili dal punto di vista biologico. Vengono chiamati indifferentemente batteri, microbi, germi, bacilli. Nella cellula batterica, al contrario di quella normale, il nucleo non è distinto dal citoplasma in quanto sprovvisto di una membrana propria e la sostanza nucleare si trova perciò mescolata al citoplasma. La riproduzione dei Batteri comunemente avviene per scissione diretta, talora per gemmazione, ed è molto rapida. In condizioni favorevoli si può avere una scissione in 20-25 minuti circa. Tutte le specie batteriche possono andare incontro, nel corso della vita a modificazioni di vario genere che interessano sia i caratteri morfologici che quelli biologici. Attraverso il processo della mutazione e dell’adattamento i batteri riescono a sopravvivere anche in condizioni molto precarie selezionando nuovi stipiti (mutanti) capaci di resistere e superare le temporanee avversità. Microrganismi fossili

7 7 E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 10. IL SISTEMA VIVENTE Batteri, segue Si distinguono Batteri autotrofi, eterotrofi e simbionti. I Batteri si trovano un pò dovunque e tutti gli ambienti sono invasi dalla loro presenza. Esercitano funzioni di importanza primaria, senza le quali la vita sulla Terra sarebbe certamente compromessa: una parte fondamentale nel ciclo biologico generale del nostro pianeta è affidata ai batteri. La loro dimensione media è intorno ai 2 . BATTERI

8 8 E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 10. IL SISTEMA VIVENTE ALGHE AZZURRE Le alghe azzurre o Schizoficee o Cianoficee sono dei Protisti che hanno una certa affinità con i vegetali in quanto posseggono un fitoplasma. A differenza dei Batteri sono tutte autotrofe; sono in grado di formare zuccheri utilizzando l’energia solare. Non hanno plastidi ma un solo tipo di clorofilla e, a differenza di tutte le altre piante verdi, sono anche capaci di fissare l’azoto atmosferico per sintetizzare le molecole proteiche. Formano spesso delle colonie, per esempio in prossimità delle sorgenti termali. Hanno grande capacità di adattamento tanto che le ritroviamo facilmente nelle pozzanghere e nei terreni umidi. Cianoficee su terreno umido Cianoficee in prossimità di sorgente termale

9 9 E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 10. IL SISTEMA VIVENTE GLI ORGANISMI VEGETALI Come abbiamo appurato, la classificazione sistematica è un mezzo convenzionale per ordinare gli organismi viventi secondo una scala dai più semplici ai più complessi; la classificazione però può variare nel tempo con l’affinamento delle conoscenze. Il criterio comunemente seguito è quello filogenetico, cioè quello che tende a riunire in uno stesso gruppo o in gruppi affini quegli organismi vegetali che si pensa abbiano avuto un’origine comune e si siano in seguito diversificati. Una classificazione accreditata vede i vegetali suddivisi in tre Phila : Schizophyta 1 :Batteri e Alghe Azzurre (considerati da molti a parte nella sistematica) Protophita 2 :Alghe (escluse le Alghe verdi (Euphite) e le Alghe azzurre (Schizofite)) Euphita 3 :Alghe Verdi, Briophyta, Pteridophyta, Anthophyta. Ogni phylum è composto da più Divisioni, Classi, Ordini, Famiglie, Generi, Specie. Alga Equiseto Betulle 1: da schizo = a parte oppure = scindo e fito = pianta 2: proto = primo ; 3: Eu = bello

10 10 E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 10. IL SISTEMA VIVENTE ALTRA CLASSIFICAZIONE ELEMENTARE E SINTETICA DEL REGNO VEGETALE TALLOFITE: piante con organismo non differenziato. CORMOFITE: piante differenziate in radici, fusto, foglie.

11 11 E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 10. IL SISTEMA VIVENTE Un’altra classificazione vede le piante distinte in altri due raggruppamenti : - Crittogame:vegetali che non hanno fiori e che si riproducono per mezzo di spore; - Fanerogame: piante che portano fiori e che si moltiplicano per semi. I due raggruppamenti sono a loro volta suddivisi in gruppi sempre più differenziati. Crittogame: FELCI Fanerogame: MAGNOLIA

12 12 E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 10. IL SISTEMA VIVENTE ORGANISMI VEGETALI - CRITTOGAME Le CRITTOGAME (piante senza fiori) sono oggi distinte in numerose divisioni e classi le prime delle quali comprendono gli organismi più semplici, da alcune scuole considerati vegetali : le Alghe azzurre (Cianofite o Cianoficee) e i Batteri (Schizomiceti o Batteriofite), tutti accomunati dalla possibilità di riprodursi, almeno apparentemente, per semplice divisione diretta della cellula e perciò considerati in un unico gruppo (delle Schizofite, come vuole l’etimologia greca:  = scindere,  = pianta). Alle Batteriofite solitamente si collegano, ma solo per comodità, i Virus, entità esistenti più che organismi viventi. I gruppi delle Alghe Azzurre, dei Batteri e dei Virus li abbiamo già considerati precedentemente in una sezione riservata.

13 13 E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 10. IL SISTEMA VIVENTE ORGANISMI VEGETALI – CRITTOGAME, FITOFLAGELLATE Il repertorio degli organismi vegetali microscopici si continua nelle TALLOFITE (piante non differenziate, provviste di tallo) con le FLAGELLATE (Flagelloficee) in cui l’individuo-cellula è dotato di uno o più flagelli che ne permettono la mobilità in mezzo liquido. E’ questo un gruppo eterogeneo e problematico che presenta variabilità metabolica: autotrofi, e quindi vegetali (Fitoflagellate) passano in alcuni casi all’eterotrofismo perdendo la capacità di possedere pigmenti fotosintetici. Le Flagellate possono anche confondersi con gli ordini più semplici di Alghe Verdi in cui l’individuo è ancora costituito da una sola cellula capace però di formare talvolta cenobi, cioè colonie (raggruppamenti organizzati) oppure capace di perdere i flagelli. La freccia indica un’assetto organizzativo crescente dell’organismo vivente CRITTOGAMECRITTOGAME CRITTOGAMECRITTOGAME

14 14 E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 10. IL SISTEMA VIVENTE ORGANISMI VEGETALI – CRITTOGAME, ALGHE Tra le ALGHE troviamo le Diatomee, microscopiche, costituite da minuscoli astucci silicei che rivestono importanza geologica e poi le forme più evolute: Alghe brune (Feofite o Feoficee), Alghe rosse (Rodofite o Rodoficee) e le Alghe verdi (Clorofite o Cloroficee). Le Alghe verdi per possedere clorofilla di tipo A e B e quindi con cloroplasti evoluti, vengono considerate secondo un indirizzo moderno della sistematica, all’origine del Phylum delle Eufite (v. dia 8), cioè delle ‘piante vere’. Dalle Alghe verdi si sarebbero originati gruppi più evoluti come le Briofite ( Muschi ed Epatiche). Diatomee Alghe verdi Alghe rosse Alga bruna CRITTOGAMECRITTOGAME

15 15 E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 10. IL SISTEMA VIVENTE Alle Alghe fanno seguito i FUNGHI ma mentre le prime sono per lo più autotrofe, i funghi sono invece eterotrofi e quindi hanno un sistema di alimentazione che è più vicino a quello degli animali. Diversa dunque la loro linea evolutiva e, di conseguenza, la loro collocazione sistematica. Anche tra i Funghi, peraltro, vi sono situazioni problematiche: le Mixofite, per esempio, hanno caratteri di affinità con le amebe che sono protozoi; esistono Funghi che hanno connotazione microscopica come le Muffe e i Lieviti; vi sono poi i Funghi comuni, noti ai più, che hanno struttura macroscopica. MUFFA FUNGO LAMELLARE ORGANISMI VEGETALI – CRITTOGAME, FUNGHI CRITTOGAMECRITTOGAME TALLOFITE CRITTOGAME

16 16 E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 10. IL SISTEMA VIVENTE ORGANISMI VEGETALI – CRITTOGAME, LICHENI In una linea filogenetica Alghe e Funghi si sono associate mettendo in comune cellule tra loro e dando corpo e vita ai LICHENI, interessante gruppo di vegetali caratterizzati da un’efficace attività simbiontica. Licheni su tetto LICHENI Struttura di un lichene CRITTOGAMECRITTOGAME TALLOFITE

17 17 E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 10. IL SISTEMA VIVENTE Nel proseguire la nostra analisi dobbiamo però riferire che la sistematica vegetale pone comunque parecchi problemi anche di carattere pratico nel senso che non tutti sono d’accordo nell’attribuire la priorità all’uno o all’altro gruppo. Le EUFITE, che vengono considerate le piante per eccellenza, hanno alla base della loro scala evolutiva le Alghe verdi. Manca, però, un anello di congiunzione certo tra Cloroficee (alghe verdi) e Briofite: anello che forse poteva essere costituito da muschi primordiali di cui non si hanno che pochissime tracce e intuizioni. Da questi ultimi probabilmente derivarono i Muschi e le Epatiche (BRIOFITE) che conosciamo e poi le PTERIDOFITE (Felci, Licopodi, Selaginelle, Equiseti, Isoeti): gruppi che ebbero antenati di notevole mole ma che oggi sono generalmente rappresentati da piante erbacee. Muschio Epatica talloide passaggiopassaggio ORGANISMI VEGETALI – CRITTOGAME, EUFITE

18 18 E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 10. IL SISTEMA VIVENTE Le Briofite e Pteridofite sono accomunate da un fenomeno importante: l’alternanza di generazione in cui si distinguono un gametofito che ha origine da una spora germinante e che porta gli organi sessuali o gametiferi (anteridi, maschile e archegoni, femminile) ed uno sporofito che ha origine dalla fusione di due gameti, maschile e femminile, e che è atto a produrre le spore capaci di dar luogo a nuovi gametofiti. Con le Briofite compare dunque per la prima volta il processo di duplicazione cellulare noto come meiosi che consente la mescolanza del patrimonio genetico fra due cellule genitrici; contemporaneamente si realizza il processo di specializzazione dei tessuti vegetali che diventa più evidente con le Pteridofite con una netta differenziazione di radice, fusto e foglie (tipico delle cormofite). SISTEMATICA DELLE PTERIDOFITE FELCI naturali a sx; fossili a dx ORGANISMI VEGETALI – CRITTOGAME, BRIOFITE e PTERIDOFITE

19 19 E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 10. IL SISTEMA VIVENTE ORGANISMI VEGETALI – CRITTOGAME, BRIOFITE e PTERIDOFITE segue FELCI ISOETE EQUISETI

20 20 E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 10. IL SISTEMA VIVENTE ORGANISMI VEGETALI – FANEROGAME La doppia fase dei processi vitali che contempla l’alternanza di generazione continua, sia pure con proporzioni diverse fra gametofito e sporofito, anche nelle piante a fiori, le FANEROGAME, definite anche Antofite o Spermatofite. Le Fanerogame si dividono in Gimnosperme (piante a seme nudo) e Angiosperme (piante a seme nascosto) Gimnosperme: Gingko Biloba Angiosperme: Magnolia

21 21 E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 10. IL SISTEMA VIVENTE ORGANISMI VEGETALI – Fanerogame, Antofite GIMNOSPERME Con le GIMNOSPERME inizia la produzione di infiorescenze e conseguentemente di frutti e semi; sono piante di origine antica che hanno lasciato fossili di numerosissime specie estinte ma che sopravvivono ancora oggi sia con le Cicadali e le Ginkoali che sono considerate veri e propri fossili viventi, contemplando piante magnifiche sia per portamento (le Cicas) che per mole (Conifere). Infiorescenze di Conifere CICAS Gingko pendula Pino silvestre Gimnosperme: Abete

22 22 E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 10. IL SISTEMA VIVENTE CLASSIFICAZIONE DELLE GIMNOSPERME

23 23 E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 10. IL SISTEMA VIVENTE ORGANISMI VEGETALI – Fanerogame, Antofite ANGIOSPERME Nelle ANGIOSPERME (circa 250.000 specie classificate) il fiore assume grande specializzazione e si evolve fino a raggiungere le sue massime possibilità. L’evoluzione non tocca solo l’apparato ovarico ma interessa anche quelle parti del fiore (calice, corolla) che in alcuni casi vengono anche a mancare senza ledere le funzioni riproduttive (Graminacee, Ciperacee, Giuncacee). Di contro, non mancano fiori vistosi per forma, ampiezza e colore come alcune orchidee, magnolie, papaveri, le Malvacee, le Rosacee. Il fiore delle Angiosperme mostra come queste piante si trovino ancora in possibili fasi diverse di evoluzione.

24 24 E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 10. IL SISTEMA VIVENTE ORGANISMI VEGETALI – FANEROGAME, ANGIOSPERME segue Delle Angiosperme fanno parte due gruppi: le MONOCOTILEDONI, caratterizzate da semi forniti di un solo cotiledone (foglia embrionale) come nel Frumento, e le DICOTILEDONI con semi forniti di due cotiledoni, come nel Fagiolo. Contrariamente a quanto si possa pensare sembra che le Monocotilidoni rappresentino uno stadio evolutivo maggiore. Tendenzialmente, e in linea piuttosto generica, le Monocotiledoni tendono al dominio della flora acquatica fanerogamica. Sono monocotiledoni le uniche Fanerogame marine come i generi Zostera, Posidonia, Ruppia. STAME E STIMMA DI MONOCOTILEDONESTAME E STIMMA DI DICOTILEDONE

25 25 E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 10. IL SISTEMA VIVENTE Classificazione delle Angiosperme Principali differenze fra monocotiledoni e dicotiledoni

26 26 E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 10. IL SISTEMA VIVENTE SCALA EVOLUTIVA DEGLI ORGANISMI VEGETALI

27 27 E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 10. IL SISTEMA VIVENTE GLI ORGANISMI ANIMALI Gli Animali sono anch’essi sede di varie forme di energia e seguono un ciclo vitale in quanto crescono, nascono, si riproducono e muoiono. Sono tutti eterotrofi ma a differenza dei primi eterotrofi, prime forme di vita comparse sulla Terra, gli animali poterono evolversi e differenziarsi solo dopo la diffusione degli autotrofi. Quelle stesse prime forme di vita eterotrofa (Virus, Batteri), peraltro, persistono tuttora: accanto e negli stessi ambienti naturali, i più diversi, dove coesistono vegetali e animali, si ritrovano condizioni asfittiche dove avvengono reazioni di fermentazione caratteristiche soprattutto degli eterotrofi semplici. Anche per gli animali l’unità fondamentale che costituisce i loro organismi è la cellula. Anche nella classificazione del Regno Animale si segue un criterio filogenetico suddividendolo in due Sottoregni: Protozoi (unicellulari) e Metazoi (pluricellulari).

28 28 CLASSIFICAZIONE DEL REGNO ANIMALE E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA

29 29 E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 10. IL SISTEMA VIVENTE ORGANISMI ANIMALI – PROTOZOI I PROTOZOI, pur essendo unicellulari costituiti solo da membrana, citoplasma e nucleo, compiono tutte le funzioni vitali degli animali superiori. Nel loro citoplasma, però, si possono notare talvolta formazioni particolari (organuli) che permettono loro di svolgere meglio particolari funzioni: parti dure mineralizzate aventi funzione di sostegno, organuli di presa per alimentarsi, fibrille per trasmettere stimoli, ecc.. Tutti i Protozoi vivono in ambiente umido: terra umida, acqua dolce, acqua marina e salmastra, liquidi organici, citoplasma di altri organismi viventi dei quali sono perciò parassiti. I Protozoi attuali sono tutti microscopici. Sono compresi in cinque Classi: - Flagellati; - Sarcopodi o Rizopodi o Citomorfi; - Sporozoi; - Infusori o Ciliati; - Suttori o Acineti. PROTOZOI rivestiti di guscio: a Sx: Radiolari, guscio siliceo a Dx: Foraminiferi, guscio calcareo

30 30 E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 10. IL SISTEMA VIVENTE ORGANISMI ANIMALI, PROTOZOI segue I FLAGELLATI presentano una membrana ben evidente, talora spessa (cuticola), e uno o più flagelli adibiti al movimento dell’animale. I Sarcodici o RIZOPODI comprendono forme semplici come le Amebe capaci di muoversi estroflettendo parti del protoplasma (pseudopodi) e forme più complesse come i Foraminiferi e i Radiolari che rivestono grande importanza geologica per la loro capacità litogenetica e gli Eliozoi (di acqua dolce). Foraminiferi e Radiolari, tutti liberi, sono muniti di gusci calcarei (Foraminiferi) o silicei (Radiolari). I loro pseudopodi servono solo per l’alimentazione perchè il movimento è affidato alle correnti delle acque dolci o marine (zooplancton). La loro grande importanza geologica (e attuale) consiste nel fatto che alla loro morte i loro guscetti solidi decantano formando un finissimo deposito soprattutto sul fondo del mare. Gli SPOROZOI comprendono forme molto diverse tra loro, sono tutti parassiti e si riproducono generalmente per spore. Flagellato Rizopode Radiolare Rizopode Foraminifero Sporozoi in globuli rossi Eliozoo Rizopode ameba

31 31 E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 10. IL SISTEMA VIVENTE ORGANISMI ANIMALI, PROTOZOI segue Gli INFUSORI (Ciliati) si sviluppano nelle acque stagnanti, sono importanti per il loro differenziamento cellulare come la piccola apertura della membrana cellulare (citostoma) che serve per l’introduzione dell’alimento, chiaro indice di evoluzione. Gli ACINETI sono Protozoi carnivori provvisti di tentacoli. Nei Protozoi la riproduzione è generalmente agamica. Comprendono circa 30.000 specie. Ciliato Vorticella Suttore Acineto QUADRO RIASSUNTIVO DEI PROTOZOI

32 32 E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 10. IL SISTEMA VIVENTE ORGANISMI ANIMALI – METAZOI, PARAZOI Comunemente per METAZOI s’intendono gli animali con organizzazione pluricellulare ma dal punto di vista biologico è più esatto definire Metazoi tutti quegli animali capaci di raggiungere almeno lo stadio di gastrula nei processi di sviluppo embrionale o di evolversi ulteriormente oltre questo stadio. Per questo vengono di tinti in PARAZOI (i primi) ed EUMETAZOI (i secondi). PARAZOI : PORIFERI I PORIFERI (o Spugne) comprendono animali molto semplici, tutti marini, a forma di sacco con l’apertura (osculo) verso l’alto e attaccati agli scogli con la parte inferiore. I Poriferi si riproducono spesso per gemmazione ma possono formare anche gameti che si fecondano nella cavità centrale dando luogo a una larva ciliata che poi si fissa per diventare una nuova spugna. Porifero Struttura Poriferi QUADRO RIASSUNTIVO DEI PORIFERI

33 33 E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 10. IL SISTEMA VIVENTE ORGANISMI ANIMALI – METAZOI, CELENTERATI I CELENTERATI comprendono animali acquatici ancora molto semplici che presentano nell’ectoderma (strato esterno) cellule urticanti che hanno funzione sensitiva e di difesa (cnidoblasti). I Celenterati sono animali polimorfi, cioè possono presentare più forme delle quali le più comuni sono la polipoide, fissa, e la medusoide, libera. La riproduzione nei polipi avviene generalmente per gemmazione; nelle Meduse è invece sessuata. I Celenterati comprendono varie Classi le più importanti delle quali sono quella degli Scifozoi e quella degli Antozoi. SCOGLIERA CORALLINA La gran massa di una scogliera corallina viene costruita principalmente da Celenterati Antozoi (Coralli, Madrepore)

34 34 E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 10. IL SISTEMA VIVENTE ORGANISMI ANIMALI – METAZOI, CELENTERATI, segue Gli SCIFOZOI sono solamente marini e vi appartengono le meduse più grandi e colorate. Gli ANTOZOI presentano la sola forma polipoide che può essere solitaria (Attinie) o coloniale (Coralli e Madrepore). Una colonia è costituita dall’unione di numerosi individui uguali o diversi, con compiti specializzati o diversificati fra i quali esistono rapporti fisiologici e morfologici tali da farli considerare un tutto unico. Le colonie coralline e madreporiche rivestono grandissima importanza geologica perchè possono dar luogo a imponenti costruzioni carbonatiche che prendono il nome di bioherme le quali, litificandosi, caratterizzano intere unità stratigrafiche, volumetricamente significative. Evoluzione di scogliera corallina (in rosso) per subsidenza del substrato di appoggio. Scifozoo Attinia Corallo rosso QUADRO RIASSUNTIVO DEI PORIFERI

35 35 E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 10. IL SISTEMA VIVENTE ORGANISMI ANIMALI – METAZOI, PLATELMINTI, NETELMINTI Con i PLATELMINTI (vermi piatti nastriformi) inizia il vero processo di specializzazione dei tessuti animali. Annoverano forme parassite anche dell’uomo. I NEMATELMINTI (vermi cilindrici) sono provvisti di tubo intestinale che percorre tutto il corpo con due aperture alle estremità. Presentano dimorfismo sessuale. Si annoverano forme libere nella terra umida o nell’acqua e forme parassite (ascaridi, ossiuri. trichinelle).

36 36 E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 10. IL SISTEMA VIVENTE ORGANISMI ANIMALI – METAZOI, ANELLIDI Gli ANELLIDI comprendono animali a simmetria bilaterale, cioè possono essere divisi longitudinalmente in due parti simmetriche. Presentano un corpo segmentato, cioè suddiviso in anelli successivi (metameri = parti che seguono) uguali sia morfologicamente che costituzionalmente. La respirazione è cutanea. Tra gli Anellidi ritroviamo i Lombrichi che assumono grande importanza nei processi di trasformazione dei suoli di alterazione in humus. Alcuni Anellidi marini vivono poi entro tubi calcarei e possono quindi dare un contributo significativo alla formazione di sedimenti carbonatici che con la successiva litificazione acquisiranno rilievo geologico. Ricordiamo infine le Sanguisughe che si cibano del sangue di altri animali. Polichete, Protula QUADRO RIASSUNTIVO DEGLI ANELLIDI

37 37 E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 10. IL SISTEMA VIVENTE ORGANISMI ANIMALI – METAZOI, ARTROPODI Gli ARTROPODI nella loro organizzazione sono assai simili agli anellidi ma con differenze sostanziali. Presentano appendici articolate come spiega anche il loro nome. La metameria è limitata a gruppi di segmenti per cui il corpo risulta diviso in regioni: capo, torace, addome. Sono ricoperti da un rivestimento chitinoso che cade periodicamente con il crescere dell’animale (muta). Sono generalmente provvisti di occhi che possono essere semplici o composti. Il gruppo più importante degli Artropodi è costituito dagli INSETTI detti anche ESAPODI perchè provvisti di sei zampe. Questi costituiscono anche il gruppo numericamente più importante di tutto il sistema vivente annoverando circa un milione di specie. Non hanno importanza geologica significativa. Tra gli Ordini più importanti degli Insetti ricordiamo gli Ortotteri, Isotteri, Emitteri, Imenotteri, Coleotteri, Lepidotteri, Ditteri.

38 38 E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 10. IL SISTEMA VIVENTE ORGANISMI ANIMALI – METAZOI, ARTROPODI segue ARTROPODI: QUADRO RIASSUNTIVO 1

39 39 E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 10. IL SISTEMA VIVENTE ORGANISMI ANIMALI – METAZOI, ARTROPODI, INSETTI LIBELLULA CAVALLETTA ARTROPODI: QUADRO RIASSUNTIVO 2 - INSETTI

40 40 E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 10. IL SISTEMA VIVENTE ORGANISMI ANIMALI – METAZOI, MOLLUSCHI I MOLLUSCHI comprendono animali non metamerici. Il loro corpo è costituito da un sacco viscerale avvolto da un mantello che si origina dorsalmente come una duplicatura della pelle e che, dopo aver avvolto il sacco, si congiunge nella parte ventrale formando il piede che può essere appiattito come nelle Lumache o a scure come nelle Vongole o a sifone come nelle Seppie. Sotto il mantello, ai lati, tra il mantello stesso e il sacco viscerale vi sono due camere (cavità palleali) in cui sboccano la parte terminale dell’intestino e l’apparato genitale da una parte e le branchie o i sacchi polmonari per le poche specie terrestri dall’altra. Gli apparati riproduttori maschile e femminile si posssono trovare sia su individui diversi, sia sullo stesso individuo (ermafroditismo). Sul dorso del mantello si può formare una conchiglia (costituita da sostanza organica e di calcare) di forma assi varia e talora complessa che può rivestire grande importanza litogenetica alla morte dell’individuo. BIVALVE SCAFOPODE

41 41 E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 10. IL SISTEMA VIVENTE ORGANISMI ANIMALI – METAZOI, MOLLUSCHI segue I Molluschi comprendono varie Classi che si differenziano soprattutto per la forma della conchiglia che può essere a spirale o a due valve, simmetriche o no, azionate da un muscolo, o può essere addirittura interna (osso di seppia) come nei Cefalopodi. Questi ultimi hanno anche il capo circondato da tentacoli. Cefalopode Argonauta Bivalve Cardium Gasteropodo Turritella Scafopodo Dentalium Chiocciola

42 42 E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 10. IL SISTEMA VIVENTE ORGANISMI ANIMALI – METAZOI, MOLLUSCHI QUADRO RIASSUNTIVO DELLE CARATTERISTICHE DEI MOLLUSCHI

43 43 E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 10. IL SISTEMA VIVENTE ORGANISMI ANIMALI – METAZOI, ECHINODERMI Gli ECHINODERMI comprendono individui a simmetria pseudo-raggiata il cui corpo è rivestito da piastre calcaree che possono essere o rigidamente saldate tra loro come nei Ricci oppure articolate come nelle Stelle marine. Le piastre sono talora provviste di aculei da cui il nome di questi animali che significa ‘pelle spinosa’. La caratteristica esclusiva di questi animali è l’apparato ambulacrale o sistema acquifero costituito da un anello, posto vicino alla bocca, dalla quale si dipartono cinque canali radiali provvisti di tubicini a fondo cieco che sporgono all’esterno (pedicelli ambulacrali) ed hanno all’estremità una piccola ventosa. Mediante la contrazione di piccole vescicole che si trovano alla base dei pedicelli, questi diventano turgidi e, appoggiandosi alla sabbia o agli scogli, permettono all’animale di spostarsi sia pur lentamente. Gli Echinodermi rappresentano la Classe più evoluta degli Invertebrati perchè le loro piastre sono di derivazione mesodermica, quel foglietto embrionale da cui deriva il tessuto connettivo, come lo scheletro dei Cordati. Concorrono alla costruzione dei biosedimenti. Ofiuria CrinoideOloturia

44 44 E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 10. IL SISTEMA VIVENTE ORGANISMI ANIMALI – METAZOI, ECHINODERMI Dermascheletro di Echinoide QUADRO RIASSUNTIVO DELLE CARATTERISTICHE DEGLI ECHINODERMI

45 45 E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 10. IL SISTEMA VIVENTE ORGANISMI ANIMALI – METAZOI, CORDATI Nei CORDATI si avvia il processo di massima specializzazione dei tessuti. Comprendono animali il cui corpo è percorso interamente da tre apparati: il sistema nervoso, la corda dorsale e il tubo digerente. La grande novità dei Cordati è perciò quella di possedere un sistema nervoso assile ed una formazione di sostegno interna, la corda dorsale, che è fatta di connettivo. Alla corda si attacca la muscolatura che in quasi tutti i Cordati è metamerica. Il Tipo dei Cordati comprende tre sottotipi caratterizzati dal livello al quale ha origine la corda dorsale: Urocordati, Cefalocordati, Vertebrati. Agli Urocordati appartengono le Salpe e le Ascidie; la corda dorsale è limitata alla regione caudale. Nei Cefalocordati come l’Anfiosso, la corda percorre tutto l’animale. Nei Vertebrati la corda, nell’embrione, ha inizio solo verso la fine della testa. Il sottotipo dei Vertebrati è di gran lunga il più importante e diffuso e comprende sei Classi: Ciclostomi, Pesci, Anfibi, Rettili, Uccelli, Mammiferi. I Vertebrati rappresentano gli organismi più evoluti del mondo animale. UROCORDATI CEFALOCORDATI

46 46 E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 10. IL SISTEMA VIVENTE ORGANISMI ANIMALI – METAZOI, CORDATI

47 47 E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 10. IL SISTEMA VIVENTE ORGANISMI ANIMALI – CORDATI, VERTEBRATI, PESCI QUADRO RIASSUNTIVO DELLE PRINCIPALI CARATTERISTICHE DEI PESCI

48 48 E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 10. IL SISTEMA VIVENTE ORGANISMI ANIMALI – CORDATI, VERTEBRATI, ANFIBI APODI, cecilide URODELI, Tritone alpino ANURI, Raganella QUADRO RIASSUNTIVO DELLE PRINCIPALI CARATTERISTICHE DEGLI ANFIBI

49 49 E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 10. IL SISTEMA VIVENTE ORGANISMI ANIMALI – CORDATI, VERTEBRATI, RETTILI QUADRO RIASSUNTIVO DELLE PRINCIPALI CARATTERISTICHE DEI RETTILI

50 50 E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 10. IL SISTEMA VIVENTE ORGANISMI ANIMALI – CORDATI, VERTEBRATI, UCCELLI QUADRO RIASSUNTIVO DELLE PRINCIPALI CARATTERISTICHE DEGLI UCCELLI

51 51 E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 10. IL SISTEMA VIVENTE ORGANISMI ANIMALI – CORDATI, VERTEBRATI, MAMMIFERI

52 52 E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 10. IL SISTEMA VIVENTE ORGANISMI ANIMALI – CORDATI, VERTEBRATI, MAMMIFERI QUADRO RIASSUNTIVO DELLE PRINCIPALI CARATTERISTICHE DI MAMMIFERI

53 53 E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 10. IL SISTEMA VIVENTE

54 54 E. CRAVERO - NTRODUZIONE ALLE GEOSCIENZE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE GEOLOGICHE 2012-2013 - UNINA PARTE SECONDA. GAIA, LA TERRA E LA VITA – 10. IL SISTEMA VIVENTE SCALA EVOLUTIVA DEGLI ORGANISMI ANIMALI