Cenni di tassonomia; I regni

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Categoria:Biologia
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Testo

CENNI DI TASSONOMIA

La tassonomia è la scienza che studia gli esseri viventi nella loro evoluzione da quando la vita è comparsa sul nostro pianeta e li classifica in base all’appartenenza ai cinque regni, ai phyla, fino ad arrivare alla classificazione più piccola che è quella di specie.

Specie = è un insieme di organismi con aspetti morfologici e comportamentali uguali e non isolati dal punto di vista riproduttivo, quindi fra di loro si riproducono con esito fecondo. Una classificazione ancora più ristretta della specie è la razza, che si limita a diversificare gli individui generalmente dal punto di vista morfologico. (Esempio: specie = Homo Sapiens Sapiens; razza = africana, mongolica, americana, indoeuropea).

I REGNI

Sono cinque: monere, protisti, funghi, piante e animali. C’è un aumento evolutivo della complessità dai primi agli ultimi.

Monere = sono gli organismi che sono comparsi per primi sul nostro pianeta, circa 3,5 miliardi di anni fa. Sono tutti unicellulari procarioti, cioè con una cellula anucleata e priva di organelli specifici. I rappresentanti più diffusi di questi microrganismi sono gli archibatteri (batteri antichi), che sono tutt’oggi presenti come metanobatteri, solfobatteri, termoacidofili e alofili (batteri che vivono in situazioni con forte presenza di sali). È facile intuire che gli ambienti dove vivono questi organismi sono estremi, inadatti ad altre forme di vita, come ad esempio sorgenti termali sulfuree, giacimenti di materia organica in decomposizione, e infine dorsali oceaniche attive. Particolari organismi procarioti appartenenti al regno delle monere sono i cianobatteri (o alghe azzurre), che hanno la capacità di processi fotosintetici, e che hanno colonizzato tutte le acque marine primordiali del nostro pianeta. Attualmente sono presenti sulla Terra, derivanti dagli archibatteri, gli eubatteri, che si distinguono per le modalità mediante cui si nutrono: assorbimento, chemiosintesi e fotosintesi, mentre tra i batteri eterotrofi ricordiamo i saprofiti, che si nutrono di materia organica in decomposizione, dopo averla sciolta con esoenzimi, poi i parassiti, che vivono, dopo aver invaso altri organismi, a spese di questi ultimi utilizzando il loro metabolismo, e a volte provocando patologie e la stessa morte di chi li ospita. E infine i simbionti, che sono batteri che vivono in unione con altri organismi in condizioni di reciproco vantaggio.

Protisti = sono gli organismi eucarioti più semplici che sono comparsi sulla Terra 2 miliardi di anni dopo le monere, con forme sia unicellulari che pluricellulari. Si classificano in due sottoregni: quelli vegetali sono le alghe e quelli animali sono i protozoi.

Alghe = possono essere libere di fluttuare nell’acqua (sia dolce che marina) [fitoplancton], oppure possono essere fissate su un substrato roccioso in prossimità di acque litorali [fitobenthos]. La profondità in cui vivono le alghe va fino a 200 metri, perché oltre questa profondità la luce non arriva e le alghe non possono più attivare la fotosintesi clorofilliana. Questa zona (da 0 a –200 m) si chiama eufotica, e classifica i vari tipi di alghe in base alla radiazione luminosa presente.

Classificazione delle alghe:

UNICELLULARI
PLURICELLULARI
1) Diatomee = sono rivestite da due placche microscopiche (conchiglie).
2) Dinoflagellati = sono caratterizzate da due flagelli per il movimento, e rivestite da placche cellulosiche.
3) Euglenofite = sono prive di parete esterna, per cui hanno una forma in continua trasformazione, e hanno un flagello di movimento.
1) Rodofite = sono alghe rosse pluricellulari in quanto posseggono il pigmento che assorbe le radiazioni blu, e quindi sono visibili come colorate di rosso. Si trovano a una notevole profondità rispetto le altre alghe pluricellulari, dove troviamo abbondante la radiazione blu. È notevole la sua importanza in campo alimentare.
2) Feofite = sono anche esse alghe pluricellulari marine di colore bruno, sono molto sviluppate dal punto di vista verticale e in questo caso sono chiamate sargassi (Mar dei Sargassi), alcune galleggiano e altre sono bentoniche (attaccate al fondo). Anche esse hanno una grande importanza alimentare.
3) Clorofite = sono le cosiddette alghe verdi, possono essere sia unicellulari che pluricellulari, in entrambi i casi con una robusta parete cellulosica.
Protozoi = sono i protisti eterotrofi, cioè gli animali che si cibano di materia vivente e a seconda della forma e del tipo di movimento si classificano in modo diverso.

• Ciliati = sono così chiamati perché hanno il corpo rivestito da un numero più o meno grande di ciglia vibratili atte al movimento. Posseggono una bocca fissa chiamata citostoma al cui interno un canale porta le sostanze organiche fagocitate verso i vacuoli alimentari digestivi. Sono tutti acquatici, come ad esempio il paramecio, che, vivendo in acque stagnanti, si nutre di batteri, alghe unicellulari e altri protozoi più piccoli.

• Flagellati = come dice il nome, posseggono uno o più flagelli per il movimento. Anche essi sono acquatici, sia marini che continentali. Come tutti i protozoi sono eterotrofi, quindi si cibano di altri organismi e sono molto comuni nelle acque nere (fogne), poiché si cibano di sostanze organiche in decomposizione, assorbendole, e per questo motivo sono utilizzati dall’uomo negli impianti di depurazione delle acque.

• Sarcodici = sono dei protozoi molto particolari, poiché non hanno una vera e propria forma in quanto si muovono espandendo il citoplasma; sono quindi degli ameboidi. Il loro aspetto è simile a quello dei nostri globuli bianchi e anche il loro comportamento alimentare, poiché anche essi avvolgono la loro preda a la digeriscono lentamente.

• Sporozoi = sono dei protozoi parassiti, dai lombrichi fino all’uomo. Il più pericoloso è il plasmodio della malaria, che infetta l’uomo, essendo un parassita della zanzara (femmina).

Funghi = come le piante, sono privi di locomozione, ma al contrario di queste non hanno attività fotosintetica perché non posseggono cloroplasti. Sono infatti degli organismi prevalentemente pluricellulari che si nutrono tramite l’assorbimento della materia organica cioè: essi demoliscono e decompongono molecole organiche più o meno complesse, le assorbono mediante una ragnatela chiamata micelio e le trasformano in molecole inorganiche immettendole nell’aria e nel suolo.
Questo regno comprende le muffe e i funghi propriamente detti che si suddividono in: zigomiceti, ascomiceti e basidiomiceti, e infine ci sono anche due tipiche associazioni simbionti (cioè l’unione vantaggiosa di due organismi completamente diversi): micorrize e licheni.

Struttura dei funghi:
l’organizzazione strutturale dei funghi è di tipo miceliale (un groviglio di minuscoli canali di assorbimento, più o meno settati, chiamati ife), che determina nel substrato il processo di assorbimento. Le ife sono dei veri e proprio filamenti tubolari costituiti da citoplasma e dagli organuli tipici delle cellule eucarioti vegetali, ad eccezione dei cloroplasti. È particolare la presenza di sacchetti (vacuoli) che contengono esoenzimi specifici per la demolizione delle molecole organiche. La rete delle ife è realizzata in modo da ottenere la massima superficie di assorbimento. Questa struttura è tipica delle muffe, mentre nel caso dei funghi più conosciuti (basidiomiceti) noi riconosciamo la parte subaerea, emergente dal suolo o dal substrato, il cosiddetto corpo fruttifero, che contiene la parte riproduttiva dell’organismo. Anch’esso è costituito, come il micelio, da ife, solo molto più compatte.
Ricordiamoci che le modalità alimentari dei funghi sono: saprofitismo (nutrirsi di materia in decomposizione), parassitismo (nutrirsi a spese della produttività di un ospite) e infine simbiosi (nutrirsi mediante l’attività dualistica e vantaggiosa di due organismi).

Classificazione dei funghi:
- Zigomiceti = sono i funghi più primitivi, non hanno corpi fruttiferi e le loro ife non sono segmentate (Esempio: la muffa nera del pane è uno zigomicete). Questi funghi, alla loro maturità riproduttiva, libereranno milioni di spore attraverso gli sporangi.
- Ascomiceti = questi funghi hanno le ife segmentate, con corpi fruttiferi di varia forma, come ad esempio i tartufi, che sono ascomiceti di genere tuber. La parola asco vuol dire “sacchetto”, infatti questi funghi hanno le spore racchiuse dentro i sacchetti del corpo fruttifero. Ricordiamoci inoltre che i lieviti sono ascomiceti unicellulari importantissimi per le fermentazioni e produzioni di vino, pane, birra e formaggi caseari.
- Basidiomiceti = sono i funghi più conosciuti (porcini, prataioli, champignon, ecc…) e sono chiamati così perché le loro spore si trovano in strutture bastoncellari, i basidi.

Associazioni simbionti = sono quelle associazioni mutualistiche (vantaggiose) di due organismi, anche appartenenti a regni diversi, che insieme sopravvivono senza difficoltà anche in ambienti ostili.

Micorrize = sono costituite dalla fusione di funghi e radici di piante. Solitamente avviene con i basidiomiceti, e rare volte con gli ascomiceti. È una tipica associazione sotterranea per cui le ife del micelio del fungo interagiscono con le radici della pianta, ottenendo un vantaggio reciproco. Da una parte il fungo assorbe gli zuccheri prodotti dalla pianta per mezzo delle ife penetrate nelle radici, d’altra parte la pianta utilizza la fittissima rete di ife del fungo per assorbire più facilmente dal terreno acqua e sali.

Licheni = sono associazioni simbionti di funghi e alghe, nelle quali milioni di alghe unicellulari si associano a migliaia di ife del fungo. Tutto ciò permette all’organismo di sopravvivere anche sulla nuda roccia sfruttando la ragnatela di ife come ancoraggio e l’attività fotosintetica delle alghe come nutrimento. I licheni sono policromi a seconda della colorazione dell’alga associata e sono considerati organismi pionieri negli ambienti più inospitali. Ultimamente sono considerati anche indicatori ecologici, poiché a seconda della loro presenza ci indicano il livello di inquinamento dell’aria e dell’acqua.

Piante = con questo regno intendiamo l’insieme degli organismi autotrofi fotosintetici, in poche parole quegli organismi che producono da sé il cibo utilizzando molecole inorganiche ed energia solare nelle varie radiazioni. A livello evolutivo le piante si sono originate da monere e protisti fotosintetici, con la conquista della terraferma l’evoluzione si è basata essenzialmente sul sistema riproduttivo, cioè: dalle spore, al dimorfismo sessuale con il fiore ed infine all’embrione protetto con il frutto. Circa 400 milioni di anni fa, mentre le acque pullulavano di vita, la superficie emersa (terra) era una sterminata distesa di deserti. Le motivazioni fondamentali di una differenza biotica tale sono da cercare nell’assenza di una fascia di ozono (O3) che proteggesse qualsiasi forma di vita sulla superficie terrestre e la difficoltà da parte delle forme di vita acquatiche a sopravvivere in ambiente sub-aereo.
La soluzione arrivò quando l’uso della fotosintesi clorofilliana, iniziata dai cianobatteri e diffusasi poi con gli organismi eucarioti fotosintetici (alghe), permise la trasformazione dell’atmosfera terrestre. L’atmosfera quindi ricca di azoto, metano ed ammoniaca (atmosfera riducente), si è così trasformata in un atmosfera ossidante, cioè ricca di ossigeno, e la grande quantità di ossigeno ha permesso la formazione dell’ozono.
Dal punto di vista evolutivo le alghe si sono modificate, realizzando tessuti vegetali esterni impermeabili, per impedire le perdite d’acqua e quindi l’essiccamento.

Evoluzione delle piante:
- Briofite = le prime piante comparse sulla Terra sono le briofite, delle quali i muschi ne costituiscono il gruppo più noto e diffuso. Queste piante vivono in colonie numerosissime, sia per ancorarsi meglio al substrato, sia per evitare troppe perdite d’acqua a causa della traspirazione. La caratteristica di queste piante è di non avere un vero e proprio differenziamento dei tessuti, cioè la pianta non ha delle parti specializzate in funzioni particolari.
Come abbiamo detto, queste piante (muschi) sono pionieri dell’ambiente terrestre, ed insieme ai licheni hanno colonizzato, circa 400 milioni di anni fa, le terre emerse. Dobbiamo tuttavia ricordare che le piante che vivono in ambiente emerso devono avere un rivestimento adatto a limitare le perdite d’acqua, una sostanza cerosa che oggi è comune a tutte le piante, ma che nelle briofite era ed è assente.
Anche se abbiamo detto che non esistono in queste piante tessuti specializzati come ad esempio i tessuti vascolari (tessuti adibiti al trasporto dell’acqua e delle sostanze nutritive), la maggior parte dei muschi presenta nella parte centrale del gambo un cordone di cellule adatte al trasporto, poiché allo stadio di maturità queste cellule sono vuote, cioè non contengono citoplasma, per cui ne permettono il passaggio. Il nome di queste cellule è idroidi, mentre le cellule raggruppate in filamenti che ancorano i muschi al terreno si chiamano rizoidi. Dal punto di vista riproduttivo, abbiamo due tipi di cellule, gli sporofiti e i gametofiti, cioè le parti della pianta adatte a produrre gameti e parti della pianta adatte a produrre le spore. Da questa situazione, essendo le spore già diploidi mentre i gameti sono ancora apolidi, il ciclo riproduttivo delle piante avviene con la prevalenza della fase gametica su quella sporofitica.
- Piante vascolari = l’evoluzione più importante nel regno delle piante avviene con la comparsa delle piante vascolari, che appena si presentano sul nostro pianeta dominano (colonizzano) tutti i biomi, dalla savana alla foresta equatoriale. La caratteristica più importante di queste piante è quella di evidenziare la radice, con tutti i tessuti connessi e specializzati, dalla parte subaerea, che inizialmente è il germoglio e si evolverà nel fusto e nelle foglie. Il collegamento per lo svolgimento della fotosintesi, l’immagazzinamento dell’amido prodotto e nonché la respirazione avviene tramite tessuti vascolari specifici: il tessuto cribroso è adibito al trasporto degli zuccheri (ricordiamoci che, durante la stagione fredda, questi composti organici vengono depositati nelle radici e verranno utilizzati per la ripresa vegetativa in primavera). Altri tipi di tessuti importanti e specializzati sono i tessuti meccanici, cioè quei tessuti che danno sostegno e resistenza alla pianta e le permettono di alzarsi senza crollare sotto il proprio peso o per azione del vento.
Un'altra tipologia di tessuti sono quelli di rivestimento come l’epidermide, che ricopre i tessuti fotosintetici evitandone l’essiccamento per esagerata evapotraspirazione. Il tessuto specifico si chiama cutina, che tra l’altro permette invece il passaggio interno dall’atmosfera dell’anidride carbonica (CO2). Un’altra importante caratteristica delle piante vascolari è la tipologia riproduttiva con un gametofito (n) molto ridotto ma protetto e perfettamente autonomo dal punto di vista nutrizionale grazie allo sporofito.
L’evoluzione di questo sistema è il seme, che vedremo nelle piante vascolari più complesse, come le gymnosperme (conifere) e le angiosperme (alberi da frutto). Le piante vascolari più semplici sono le pteridofite (felci).

• Pteridofite = strutturalmente hanno radici, fusto e foglie, ma sono ancora prive di semi e la loro riproduzione avviene semplicemente tramite spore trasportate dal vento. Le felci, come tutte le piante primitive (muschi), amano vivere in terreni ombrosi e umidi e alle nostre latitudini vivono in un ambiente caratteristico chiamato sottobosco. Se una spora di pteridofite dovesse cadere in una zona adatta (umida e ombrosa), il gametofito dentro la spora sviluppa gameti (n) maschili negli anteridi, e femminili nell’archegonio. Dopo la fecondazione prende il via lo sviluppo dello zigote (2n), utilizzando il tessuto nutritivo dello sporofito.
• Gymnosperme = trecento milioni di anni fa, con le gymnosperme, abbiamo la comparsa del seme. Le gymnosperme più rappresentative sono le conifere, così chiamate perché le strutture riproduttive si trovano in particolari tessuti, i coni (o strobili), dove troviamo nel polline i gameti maschili e negli ovuli i gameti femminili. Quando i coni sono maturi per la riproduzione, essi si raggruppano in strutture molto conosciute nelle conifere, le pigne, le quali sono costituite da tanti pinoli, cioè i semi maturi. Nei semi troviamo già l’embrione della piantina, insieme al tessuto di riserva necessario per svilupparsi nel primo stadio evolutivo nel terreno. Il fatto di sviluppare l’embrione della piantina partendo da un seme che lo protegge e lo conserva è un traguardo importantissimo nell’evoluzione di questi organismi: infatti hanno colonizzato tutto il pianeta. Quando si vengono a verificare condizioni ambientali favorevoli, l’embrione si sviluppa.

Importanza del seme:
1) Nelle gymnosperme (piante a seme nudo) il seme contiene gametofite femminile e maschile, per cui la fecondazione dei due gameti avviene all’interno, senza la necessità di un veicolo di trasporto (acqua, aria, ecc…).
2) La disidratazione del seme, al cui interno troviamo lo zigote sviluppato in un embrione dormiente e avvolto da tessuto nutritivo secco, permette a questa struttura di rimanere inattiva per tantissimo tempo, ma pronta a germogliare nelle condizioni più favorevoli (umidità e temperatura giusta).
3) I tegumenti esterni del seme sono di natura cellulosica, molto resistenti ed impermeabili all’aggressione di microrganismi patogeni, quali batteri e funghi.
4) Le prime fasi di germinazione dell’embrione, e quindi la potenzialità di attecchire da parte della futura pianta sono notevolmente elevate grazie alla presenza del tessuto di riserva del seme.

• Angiosperme = sono le piante più evolute e numerose oggi, e il loro nome vuol dire seme ricoperto, poiché i semi si trovano all’interno del frutto. Si chiamano antofite poiché in questa tipologia di piante compare per la prima volta il fiore, che assume grande importanza in quanto è la struttura riproduttiva che determina il loro successo sul pianeta.
In queste piante, il fiore si sviluppa da un rametto specializzato, chiamato peduncolo, alla cui estremità c’è una struttura chiamata ricettacolo, intorno al quale troviamo delle foglioline abortite, i sepali.
All’interno dei sepali troviamo i petali, più o meno colorati, allo scopo di richiamare gli insetti impollinatori. All’interno della corolla di petali troviamo le due strutture riproduttive, maschile e femminile: la prima è lo stame, costituito da un filamento e da una testa globosa che trattiene il polline chiamata antera, la seconda è il carpello, che è costituito dall’ovario (più in profondità), dallo stilo e dallo stigma (un’apertura a forma di imbuto).
Nelle angiosperme più evolute i carpelli si fondono tutti insieme formando una struttura unica, il pistillo: quando avviene la fecondazione, tramite il vento a gli insetti impollinatori, all’interno dell’ovario avviene l’evoluzione dello zigote. In realtà, la fecondazione è molto più complessa, perché in fasi parallele si realizza una doppia fecondazione. La prima dà origine ad una struttura chiamata endosperma primario, cioè il futuro zigote che poi si evolverà per mitosi e differenziamento dell’embrione della piantina. La seconda fecondazione, invece, dà origine all’endosperma secondario, la cui evoluzione si evidenzia in un nucleo triploide (con tre funzioni diverse) che si evolverà in: tessuti protettivi (la buccia), tessuti di riserva (l’amido del seme) e tessuti nutritivi; in poche parole, il frutto.

Animali = sono organismi pluricellulari eucarioti eterotrofi. Si riproducono prevalentemente per via sessuata (le forme più recenti), asessuata (le forme più semplici e più primitive) e per ermafroditismo cronologico (le forme complesse che vivono in habitat particolari).
Gli animali derivano dai protozoi, ed è per questo che vengono chiamati metazoi (animali venuti dopo). Il punto focale dell’evoluzione degli animali è stata la pluricellularità, il differenziamento morfologico e funzionale dei tessuti e la specificità dell’ambiente di vita. I phila (sottoregni) più antichi degli animali sono a simmetria raggiata, mentre i più recenti sono a simmetria bilaterale.

Phylum poriferi = sono gli organismi pluricellulari eucarioti più antichi, con un tessuto sacciforme (come una sacca bucata) indifferenziato. L’acqua, ricca di plancton, viene filtrata attraverso i pori del tessuto e le particelle organiche rimangono nel corpo dell’animale. Successivamente, il liquido filtrato fuoriesce da una cavità superiore chiamata osculum. Sono rari i poriferi di acqua dolce, e allo stadio larvale (quindi immaturi) sono liberi nell’acqua.

Phylum celenterati = sono i coralli, che vivono generalmente in colonie numerosissime, formando le cosiddette barriere coralline. Infatti, sono costituiti da un esoscheletro mineralizzato e rigidissimo, grazie alla loro capacità di fissare, sul substrato sul quale si aggrappano, i sali di calcio presenti nell’acqua marina. Sulle aperture dell’esoscheletro, fuoriescono tentacoli prensili, che catturano particelle organiche in sospensione, protozoi e microrganismi in genere (plancton). A questo phylum appartengono le meduse, che sono mediamente più grosse dei coralli ed hanno un comportamento gregario (cioè sono animali vaganti o planctonici, mentre i coralli sono bentonici, cioè si attaccano a qualcosa).

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