Il regno animale

Materie:Tesina
Categoria:Scienze
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Testo

Modulo
• Il regno animale
Unità didattiche
• Caratteristiche generali del phylum Artropoda e della classe degli insetti
• Sistematica degli insetti
• Un caso particolare: l’ape

Analisi della classe
Questa unità didattica è stata programmata per una II classe di un istituto tecnico superiore, costituita da ventiquattro allievi: quattordici ragazze e dieci ragazzi, di cui uno ripetente. Più della metà degli alunni proviene da famiglie in condizioni economiche discrete, con un grado culturale medio-alto. La restante parte proviene da famiglie con un grado culturale inferiore. Si tratta di ragazzi discretamente motivati ma poco scolarizzati, pertanto si è ritenuto opportuno trattare un argomento di facile comprensione e che soprattutto possa affascinare e coinvolgere tutto il gruppo classe, mantenendo viva la loro attenzione e curiosità.
Dovremo diversificare il nostro insegnamento, adattandolo alle diverse capacità, attitudini e motivazioni dei ragazzi. Saranno dunque intrapresi dei percorsi di insegnamento-apprendimento il più possibile individualizzato.

Rilievo educativo della disciplina
Lo studio delle Scienze Naturali è finalizzato a promuovere nel soggetto un livello accettabile di educazione scientifica attraverso la trattazione dei vari aspetti della realtà naturale.
L’obiettivo principale di quest’insegnamento è, quindi, quello di far acquisire agli allievi una mentalità scientifica e razionale, avviandoli gradualmente e adeguatamente al metodo scientifico e alla comprensione, nonché all’utilizzo di un linguaggio corretto e appropriato. Obiettivo non secondario inoltre, è quello di suscitare negli alunni il vivo desiderio di sapere che li possa spingere ad acquisire e approfondire autonomamente nuove conoscenze, a porsi domande e a cercare risposte. A questo proposito diventa fondamentale l’uso di una metodologia di insegnamento che miri a stimolare continuamente la curiosità e l’interesse dei ragazzi, sia attraverso l’osservazione della realtà sia attraverso la problematizzazione di quanto osservato, sempre cercando di seguire una giusta via di mezzo tra una eccessiva semplificazione e una trattazione troppo tecnica.

Inquadramento del modulo
Nella programmazione di Scienze della Natura individuiamo i seguenti moduli: “Monere, Protisti e Funghi”, “Regno Vegetale”, “Regno Animale”.
La nostra attenzione si soffermerà sul “Regno Animale” all’interno del quale si è scelto di trattare le seguenti unità didattiche: 1) caratteristiche generali del phylum Artropoda e della classe Insecta; 2) sistematica degli insetti; 3) un caso particolare: l’ape.

Prerequisiti del modulo
Per questo specifico modulo gli allievi dovranno possedere i seguenti prerequisiti:
• Conoscere le caratteristiche degli esseri viventi
• Conoscere la cellula e la sua organizzazione in tessuti, organi ed apparati
• Conoscere la morfologia del fiore
• Conoscere le nozioni basilari di genetica
• Conoscere il concetto di corredo cromosomico aploide e diploide
• Conoscere la definizione di ecosistema e di biosfera
Si procederà alla verifica dei prerequisiti, tramite discussioni guidate, brainstorming, colloqui e quesiti orali e/o prove semistrutturate, per accertare le conoscenze specifiche possedute, la capacità di esposizione e di linguaggio scritto, e, ove le stesse non fossero presenti, stabilire opportune strategie di recupero in funzione delle caratteristiche dei singoli allievi e della classe.
Nell’ipotesi di insufficienza dei prerequisiti si procederà al loro recupero attraverso una lezione che assicuri le conoscenze minime indispensabili per lo svolgimento delle unità didattiche.

Obiettivi del modulo
• Conoscere la tassonomia linneana
• Saper descrivere i caratteri fondamentali che contraddistinguono il Regno Animale
• Conoscere la collocazione sistematica degli Artropodi
• Saper descrivere le principali caratteristiche della classe Insecta con particolare riferimento all’ape mellifica
• Riconoscere l’importante funzione degli insetti negli ecosistemi

Obiettivi dell’unità didattica
• Descrivere la morfologia dell’ape mellifica
• Distinguerne i diversi stati di sviluppo
• Comprenderne l’organizzazione sociale
• Riconoscere l’importante funzione dell’ape nell’ambiente
• Saper descrivere gli strumenti utilizzati per l’allevamento delle api.

Argomenti dell’unità didattica
• La morfologia esterna dell’ape mellifica
• I diversi stati di sviluppo
• L’organizzazione sociale
• Il ruolo delle api
Premessa
All’interno del modulo “Regno Animale”, nella sezione riguardante gli Invertebrati ci proponiamo di trattare il phylum degli Artropodi, citandone le caratteristiche principali e rivolgendo la nostra attenzione alla classe degli Insetti. L’interesse verso questi ultimi nasce dal ruolo che svolgono nel mantenimento dell’equilibrio naturale e nell’economia agricola ed industriale. A questo riguardo è indispensabile sottolineare quanto sia elevato il loro successo evolutivo, che è da ricondursi alla comparsa dell’esoscheletro, cuticola esterna costituita prevalentemente da chitina, che li protegge senza limitarne i movimenti.
Gli Artropodi hanno invaso tutti gli ecosistemi, compresi quelli aerei; i loro resti fossili risalgono a circa 540 milioni di anni e ad oggi si conoscono un milione di specie circa e si ipotizza che ve ne siano molte altre sconosciute.
La classe degli insetti, forte di oltre 750.000 specie, rappresenta il maggior raggruppamento del phylum Artropoda ed è sicuramente la classe che ha avuto il maggior successo ecologico. La loro diffusione è legata strettamente all’acquisizione del volo che ha consentito loro massima espansione territoriale e nutrizionale.
Molti insetti sono dannosi: oltre alle perdite di derrate, tali insetti costituiscono anche un pericolo diretto per gli animali domestici e per l’uomo, in quanto possono essere parassiti o vettori di malattie, anche molto gravi quali il tifo, la malaria, la febbre gialla, la malattia del sonno e tante altre; infine possono provocare seri danni agli allevamenti di animali o alle colture vegetali.
Ma accanto a questi insetti dannosi esistono insetti utili per le piante e per l’uomo; essi infatti procurano reddito sia con i loro prodotti sia aumentando la produttività delle piante agrarie, in quanto preziosi veicoli dell'impollinazione della maggior parte delle piante spontanee e di molte piante di interesse agrario. Contribuiscono, inoltre, a salvaguardare la vegetazione e quindi l’ambiente in cui viviamo, infatti vengono spesso impiegati come recettori dello stato di inquinamento di un determinato territorio. Per questo motivo diventa indispensabile avere maggiore riguardo per tutto il mondo naturale dove anche il più piccolo e apparentemente insignificante essere vivente, riveste un ruolo rilevante all’interno dell’ecosistema.
Nell'ambito dell’unità didattica dedicata agli insetti verrà trattato in particolare l’Apis mellifera appartenente all’ordine Imenotteri: essa non solo è importante esempio di insetto "utile" ma rappresenta anche un particolare stile di vita che si può riscontrare all’interno di una popolazione ovvero l’aggregazione sociale.
Prima di procedere alla trattazione dei predetti insetti è però opportuno fornire la classificazione sistematica e successivamente analizzare le caratteristiche proprie dei più importanti ordini; a tal fine è necessario discutere sulla morfologia ed anatomia generale degli insetti.

Caratteristiche generali del phylum Artropoda e della classe Insecta
Il phylum degli Artropodi presenta alcuni caratteri distintivi, come la presenza di una cavità corporea spesso ridotta, con all’interno un vaso dorsale che si ingrossa a formare un cuore pulsante che spinge il sangue in spazi aperti, detti “lacune”, da dove poi torna al cuore attraverso dei fori, detti “osti”, situati lateralmente al vaso dorsale.
Altre caratteristiche comuni sono: la respirazione, che avviene attraverso le branchie negli artropodi acquatici, o attraverso le trachee o i polmoni negli artropodi terrestri; l’escrezione, che avviene mediante i “nefridi”, dei tubuli che terminano ad imbuto ciliato e che sboccano nella cavità del corpo e si aprono all’interno; gli organi riproduttori, maschili e femminili, sono generalmente portati da individui diversi, e lo sviluppo dell’uovo fecondato avviene per lo più in forma indiretta, cioè attraverso uno stadio larvale.
Caratteristica peculiare degli Artropodi è il loro rivestimento esterno, costituito da una sostanza azotata secreta dall’epidermide sottostante. Avendo un corpo diviso in segmenti, o metameri, composti di chitina, si osserva come, tra un segmento e l’altro dell’esoscheletro la cuticola è notevolmente più sottile per consentire i movimenti, sia al livello degli arti, che risultano così articolati (da qui il nome di “artropodi”, che significa “piedi articolati”), che del resto del corpo. All’interno dell’esoscheletro si inseriscono i muscoli; esso ha inoltre una funzione protettiva, in quanto impedisce la disidratazione dei tessuti. La presenza di un esoscheletro rigido impedisce agli artropodi di crescere gradatamente; essi si accrescono con “mute” successive, cioè processi durante i quali l’esoscheletro viene eliminato e sostituito da uno nuovo, e contemporaneamente vengono eliminate gran parte delle scorie metaboliche.
Gli artropodi vengono ripartiti in tre subphyla, dei quali uno esclusivamente fossile (Trilobiti), gli altri due sono i Chelicerati ed i Mandibolati.
• Chelicerati. Sono così chiamati gli artropodi che possiedono un paio di arti, i “cheliceri”, muniti all’estremità di una pinza o chela. Tra le classi di questo subphylum vanno citati gli Aracnidi; in questa classe rientrano i ragni, la cui principale caratteristica è quella di secernere una proteina, la fibroina, sotto forma di fili che vengono tessuti in una tela la cui funzione è quella di trappola per piccoli animali . Oltre ai ragni, vanno citati anche gli scorpioni, gli acari e le zecche. Tutti gli aracnidi possiedono sei paia di arti: le prime due paia, cheliceri e pedipalpi, sono in rapporto alla bocca e vengono utilizzati per la cattura degli alimenti, mentre le altre hanno funzione locomotoria.
• Mandibolati. Questi artropodi sono così chiamati perché possiedono potenti mandibole. A questo subphylum appartengono le classi dei Crostacei, Chilopodi, Diplopodi, Insetti. Nei chilopodi e nei diplopodi sono da annoverare i centopiedi ed i millepiedi.

La sistematica degli Insetti
Gli insetti costituiscono il gruppo di animali più omogeneo e ricco esistente sulla Terra. Le loro manifestazioni di vita, i loro istinti, il loro potere di adattamento, li pongono senza dubbio al vertice della scala evolutiva tra gli invertebrati. Sono dotati di una prolificità a volte strabiliante ed hanno letteralmente invaso il mondo, insediandosi negli ambienti più diversi, dall’alta montagna, ai deserti, alle grotte. Nel comportamento manifestano sensibilità finissime, trasmettono notizie mediante la diffusione di sostanze chimiche dosate, o con suoni o ultrasuoni, luce, movimenti del corpo. Comunicano informazioni sull’ubicazione, la quantità e la qualità del cibo, emettono richiami sessuali, ecc. Per la loro difesa producono veleni anche molto efficaci, o diffondono sostanze repellenti.
Gli insetti costituiscono un gruppo zoologico immenso che i naturalisti stimano in più di un milione di specie. Hanno un corpo composto da tre parti: il capo formato da sei o sette segmenti, il torace formato da tre segmenti (pro-torace, meso-torace e meta-torace), l’addome formato da undici segmenti.
Il capo è grosso, ben staccato dal torace e libero nei suoi movimenti; presenta un solo paio di antenne, gli occhi, gli ocelli e l’apparato boccale. Quest’ultimo può essere masticatore (è il più frequente ed il più antico, si ritrova nelle cavallette, nei grilli e nelle larve del baco da seta), lambente succhiante (nelle api) e pungente succhiante (nelle zanzare).
Le antenne sono paragonabili a dei radar in quanto consentono all’animale di recepire sensazioni tattili, odorose, termiche ecc. grazie ai sensilli che si trovano nell’ultimo articolo.
Il torace è composto da tre segmenti, ogni segmento o metamero porta un paio di appendici metameriche, le zampe: anteriori, medie e posteriori.
Gli insetti prendono il nome di esapodi proprio perché possiedono tre paia di zampe; qualora siano presenti ulteriori articolazioni queste prendono il nome di pseudo-zampe. In base alla loro diversa morfologia distinguiamo zampe saltatorie, come nel grillo, fossorie, come nel grillotalpa, raptatorie, come nella mantide religiosa e natatorie come negli insetti acquaioli.

Le ali sono la parte più importante dell’insetto per la determinazione dell’ordine, in particolare si fa riferimento, ai fini sistematici, alle ali anteriori. Le ali, ove presenti, possono essere in numero di uno o due paia: il primo paio si attacca al secondo segmento del torace, il secondo paio al terzo segmento: il protorace non porta mai ali. In alcuni insetti, in sostituzione al secondo paio di ali, si ritrovano i bilancieri (mosche). Le ali sono adatte a sostenere il volo: quando sono a riposo ogni paio è indipendente dall’altro paio; nel volo, viceversa, esse devono essere perfettamente collegate a formare una lama unica. Sono talvolta trasparenti o variamente colorate; mostrano una sorta di impalcatura dove si distinguono le nervature, filamenti rigidi e duri delimitanti spazi intermedi. In base alla diversa consistenza le ali anteriori prendono il nome di elitre, qualora si presentano dure, non mostrano le nervature e non hanno funzioni di volo ma solo di protezione per le ali posteriori (coccinella); qualora le ali sono parzialmente sclerificate e lasciano intravedere le nervature sono dette pseudoelitre o tegmine (grilli e cimici); infine, queste possono essere membranose e mostrare le nervature. Nei lepidotteri le diverse colorazioni dipendono dalla presenza di peli appiattiti detti squame o scaglie.
L’addome è posto dietro al torace e si articola con l’ultimo pezzo di questo talora con uno stringimento peduncoliforme e presenta una serie di anelli sprovvisti di organi locomotori e forniti di aperture respiratorie o stimmi; questi ultimi sono gli orifizi esterni delle trachee che si internano ramificandosi nel corpo portando l’aria a contatto con il sangue. Gli ultimi metameri dell’addome sono modificati e presentano gli organi della riproduzione.
Tutto ciò che è stato finora detto fa riferimento allo stato adulto cioè all’insetto perfetto; infatti la massima parte degli insetti presenta uno sviluppo che comporta una o più metamorfosi. Gli insetti vengono divisi in tre categorie in ragione del loro diverso grado di metamorfismo: ametaboli (mancanza di metamorfosi), emimetaboli (metamorfosi incompleta in cui gli stadi giovanili sono simili a quello adulto: neanide, ninfa, adulto o immagine), olometaboli (metamorfosi completa, gli stadi giovanili sono diversi da quelli adulti: larva, pupa ed adulto). Allo stadio di larva l’insetto è dedito alla nutrizione, gli organi dei sensi funzionano pochissimo e non è in grado di riprodursi; via via che le sue dimensioni aumentano compie diverse mute.
La riproduzione presenta numerose varianti, in generale i sessi sono separati, i maschi hanno un aspetto esteriore diverso dalle femmine. I fenomeni di partenogenesi sono frequenti. Il ruolo principale degli insetti è l’impollinazione dei fiori, detta entomofila, a differenza dell’impollinazione anemofila dovuta al vento e di quella zoofila dovuta agli altri animali.
La classe degli insetti si distingue nei seguenti ordini: Imenotteri, Coleotteri, Lepidotteri, Ditteri, Ortotteri, Tisanotteri, Isotteri, Odonati.

Un caso particolare: l’ape
Le api occupano il primo posto nell’ordine degli Imenotteri e non solo in questo ordine, ma in tutta la classe degli insetti; hanno in ogni tempo interessato l’uomo per gli atti meravigliosi della loro vita sociale, oltre che per i vantaggi economici che ne ricavava. I caratteri essenziali degli imenotteri sono la metamorfosi completa, ali membranose, partonogenesi frequente, dimorfismo sessuale accentuato, cervello ben sviluppato.
La famiglia degli Apidae, si suddivide nei generi Melipona, Bombus, Trigona, Apis a cui appartiene l'ape domestica. Al genere Apis appartengono quattro specie l'Apis cerana, l'Apis florea, l'Apis dorsata, e l'Apis mellifica:
• L'Ape cerana è diffusa in Cina, Giappone, India, gran parte della Siberia, in Afghanistan a ovest arriva in contatto con l'ape mellifica. Le colonie d'api sono poco popolose e non propolizzano, sono oggetto di allevamento.
• L'Ape dorsata, ape gigante dell'India, la si trova nel Sud-Est asiatico fino alle Filippine è molto aggressiva e costruisce un solo favo all'aperto, non è un ape propriamente domestica.
• L'Ape florea ha la stessa distribuzione dell' ape dorsata, è un ape di piccola taglia e costruisce un solo favo.
• L’Ape mellifera si trova distribuita in tutto il mondo, ma fino alla scoperta dell’America essa era confinata in Europa, Asia ed Africa. Successivamente sotto la diversa pressione selettiva si sono formate varie razze o sottospecie. Per distinguere le varie razze ci si avvale di alcune principali caratteristiche: dimensioni, colore, peli del tegumento e venature delle ali. Recentemente nei laboratori si procede alla determinazione della razza attraverso l’elettroforesi delle proteine.
L’Apis mellifera ligustica o ape italiana è originaria del nord Italia (Liguria e Piemonte) e si distingue dalle altre perché le operaie hanno i primi segmenti dell’addome giallo chiaro e le regine sono giallo dorato, color rame. In Sicilia si alleva una particolare razza di api nere l’Apis mellifera sicula; essa ha la tendenza ad allevare molte regine, a sciamare ed è più aggressiva della ligustica.
Le api mellifiche sono insetti sociali e come tali vivono in famiglie o colonie costituite da alcune decine di migliaia di individui. Reperti fossili ci dicono che le api non sono state da sempre degli insetti sociali; ancor oggi la maggior parte delle specie appartenenti alla famiglia degli Apidi conduce vita solitaria. Tali api normalmente allevano la loro prole su un miscuglio di miele e polline collocato in gallerie scavate nel suolo o nel legno o nella fessura di un muro (Osmie e Bombi). Il massimo sviluppo sociale si raggiunge però nell’Apis mellifera dove sono presenti caste ben differenziate. Le società delle api non derivano dall’aggregazione di individui di varia provenienza, ma sono costituite da componenti di un’unica famiglia. La presenza o meno della regina non ha nessuna influenza sulla coesione del gruppo, essa, invece, è di importanza fondamentale per il mantenimento dell’organizzazione all’interno del gruppo. L’attrazione fra le api di una stessa famiglia dipende sia dall’odore emesso dalle operaie che dalle vibrazioni del loro corpo.
Le famiglie delle api vivono su favi di cera costruiti entro cavità naturali o contenitori forniti dall’uomo; essi sono costituiti da una doppia serie di celle esagonali poste orizzontalmente a stretto contatto tra di loro e aventi il fondo in comune; occasionalmente si rinvengono delle celle a forma di ghianda aperte verso il basso, dette celle reali. La popolazione di tali nidi è formata da 3 tipi di individui: una sola femmina feconda, la regina, migliaia di femmine sterili, le operaie, poche centinaia di maschi o fuchi. I tre tipi si distinguono, oltre che per il ruolo esercitato all’interno della stessa famiglia, anche dalla punto di vista morfologico.
Morfologia esterna dell'ape
Il corpo dell'ape operaia adulta è rivestito da uno strato protettivo, provvisto di setole e peli ed è formato di tre parti, la testa, il torace, l'addome. La testa e il torace sono nettamente distinti dall'addome.
La testa dell'ape operaia è grossolanamente triangolare, agli angoli superiori si trovano gli occhi composti, due, di grosse dimensioni; sono costituiti da migliaia di piccoli elementi che permettono la formazione dell'immagine dell'ambiente circostante. Oltre gli occhi composti l'ape possiede tre occhi semplici o ocelli, disposti sulla fronte, la loro funzione sembra sia di vedere gli oggetti molto vicini, funzionano più come celle foto-elettriche che come occhi.

L'angolo visuale delle api è vicino a 360°, vedono male i dettagli degli oggetti, ma distinguono bene le forme. L'ape riesce a percepire alcuni colori a differenza dell'occhio umano che percepisce i colori dal rosso al violetto.
Le antenne sono di forma cilindrica, ripiegate a L, con la base inserita entro due fossette membranose (toruli). Osservando le antenne con un microscopio a scansione elettronica appaiono migliaia di sensilli; essi sono di vario tipo: tattili, olfattori, termorecettori, igrorecettori. Le api ripuliscono le antenne dal pulviscolo atmosferico, affinchè la percezione sensitiva sia ottimale.
L'apparato boccale, si trova all'angolo inferiore della testa ed è costituito dal labbro superiore, due mandibole, due mascelle, labbro inferiore.
Il labbro superiore provvisto di sensilli gustativi è molto ridotto.
Le due mandibole disposte ai lati della bocca modellano la cera che fuoriesce dalle ghiandole mandibolari e con essa costruiscono i favi. Le due mascelle, mobilissime, costituite da articoli distinti servono per afferare insetti avversari, per difesa, per masticare e aprire gli opercoli alle api nasciture.
Il labbro inferiore è originato dalla fusione di un secondo paio di mascelle, formato di vari articoli tra cui la ligula che è una specie di proboscide che l’ape inserisce nel calice floreale per lambire e aspirare il nettare. Nella regina e nei fuchi l'apparato boccale è meno sviluppato e i fuchi non hanno le ghiandole mandibolari.
Il torace è ricoperto di peli che ne mascherano la segmentazione; è formato da tre segmenti, prototorace, mesotorace, metatorace, nei segmenti si evidenziano una lamina dorsale, una ventrale e due laterali. Il prototorace reca ai lati l'attacco del primo paio di zampe; nel mesotorace sono attaccate il primo paio di ali e il secondo paio di zampe; il metatorace è il terzo segmento, che porta lateralmente il terzo paio di ali.
Le zampe servono per la deambulazione, per la raccolta del polline e per la pulizia del corpo da eventuali particelle estranee; sono costituite da una serie di segmenti articolati e ricoperti di peli: coxa, trocantere, femore, tibia, tarso e pretarso. Il pretarso porta due uncini detti anche unghie bilobe fra i quali si trova l'empodio, ventosa che permette di camminare sulle superficie lisce.
Le zampe presentano caratteristiche particolari: le anteriori sono più corte e possiedono una stregghia in cui l'ape inserisce le antenne per pulirle dal polline, così le stesse hanno i sensilli sempre ben funzionanti.
Le zampe medie, sono più robuste e nella tibia si trova uno sperone che serve all'ape a staccare il polline dalle cestelle. Le zampe posteriori presentano all'esterno della tibia una concavità detta cestella, luogo di accumulo del polline bottinato sui fiori, e delle spazzole, setole rigide con cui l'ape si pulisce il corpo imbrattato di polline.
Le ali sono membranose e costituite da due sottili lamine, sovrapposte e ravvicinate e di forma subtriangolare; allo stato di riposo le ali sono poste orizzontalmente sopra l'addome. Le posteriori sono più piccole delle anteriori; la particolare attaccatura delle ali permette durante il volo di vincere la resistenza dell'aria e aumentare la velocità.
L'addome è costituito morfologicamente da 10 segmenti; è peduncolato e presenta il primo segmento, chiamato propodeo, incorporato al metatorace. Gli altri segmenti nella parte dorsale sono detti urotergiti e nella parte ventrale assumono il nome di urosterniti. Gli urosterniti presentano internamente delle formazioni ovoidali corrispondenti alle ghiandole ceripare. La cera viene prodotta solo dalle operaie tra il decimo e diciottesimo giorno di vita.
L'ultimo anello dell'addome, ad eccezione del fuco, è provvisto di pungiglione;
esso è uno stiletto dentellato con i denti rivolti all'indietro, è collegato all'apparato velenifero; il veleno è un liquido che ha proprietà antisettiche. Quando l'ape punge, la punta del pungiglione si conficca nei tessuti della vittima e il pungiglione rimane attaccato e nello sforzo di ritirarlo l'addome si strappa, in breve tempo l'ape muore.
I fuchi sono di dimensioni più cospicue dell'ape e sono più tozzi, le loro ali superano l'addome e hanno occhi composti più grandi e contigui. La ligula è molto corta, e quindi non possono raccogliere il nettare; non hanno il pungiglione.
La regina ha la lunghezza del corpo maggiore dell'operaia e del fuco e anche la larghezza del torace è maggiore, la lunghezza della ligula è più corta dell'operaia, il pungiglione è liscio.

Gli organi riproduttori sono atrofizzati nelle operaie. Nella regina, invece, sono costituiti da due ovari piriformi a loro volta formati da 180 ovarioli ognuno dove si formano e maturano le uova prima della loro emissione. L'uovo maturo attraversa l'ovidutto dove sbocca il dotto della vescichetta spermatica.
Quando l'uovo deve dare luogo alla nascita di un'operaia o di una regina viene fecondato dagli spermatozoi, quando invece deve dar luogo ad un fuco esso passa senza ricevere gli spermatozoi in quanto l'uovo del fuco si sviluppa per partenogenesi.
Nel fuco o maschio l'apparato riproduttore è costituito da due testicoli, due vescichette seminali dove sono contenuti gli spermatozoi e dall'apparato copulatore che si strappa all'atto della fecondazione della regina, dopo di che il fuco muore.
Gli stadi di sviluppo dell'ape
Il ciclo vitale di un'ape si sviluppa attraverso diverse fasi che possiamo così distinguere:
Uovo - Larva - Pupa - Adulto
Lo sviluppo della regina dall'uovo all'insetto adulto richiede 16 giorni, quello delle operaie 21 giorni e quello del fuco 24.
La regina è in grado di controllare il sesso della sua prole; infatti, quando un uovo passa dall'ovaia all'ovidotto, può essere o non essere fecondato dallo sperma contenuto nella spermateca: un uovo fecondato si sviluppa in una femmina - operaia o regina - mentre un uovo non fecondato dà necessariamente origine al fuco. I maschi che nascono all’interno dell’alveare si sviluppano in celle più grandi di quelle delle operaie; ciò implica che quando una regina depone un uovo questo viene fecondato o meno a seconda che sia stato deposto in una cella piccola o grande.
La regina depone le uova destinate a diventare api regine in celle apposite. La pappa reale, che ha una consistenza pastosa, viene immessa nelle celle in quantità sufficienti a nutrire le larve e a evitare che esse cadano, essendo ancorate alla celletta dall'alto.
Le api operaie vengono invece allevate in celle molto più piccole, disposte orizzontalmente. Poiché le future operaie sono nutrite con la pappa reale solo nei primi tre giorni, le differenze anatomiche e fisiologiche esistenti fra operaie e regine sono necessariamente dovute al diverso tipo di alimentazione delle caste nel periodo larvale.

Organizzazione sociale
L'organizzazione delle api e' fondata su tre caste principali:
➢ L’ape regina
➢ Le api operaie
➢ I fuchi
Le leggi che governano la vita societaria delle api sono tanto perfette da non trovarne uguali tra i viventi, uomo compreso. La famiglia delle api deve essere considerata, nel suo insieme, come un'unità biologica a sè, del tutto comparabile ad un organismo vivente qualunque. Mentre l'ape come individuo ha una durata di vita definita, la famiglia ha un'esistenza indefinita e teoricamente eterna.
Fra le api esistono dunque due caste di femmine, quelle feconde, le regine e quelle sterili, le operaie. Da un uovo fecondato abbiamo visto che può svilupparsi indifferentemente un’operaia o una regina, le differenze sono dovute unicamente alla diversa dieta a cui vengono sottoposte le rispettive larve durante lo sviluppo. Le larve destinate a divenire operaie vengono nutrite con la pappa reale (particolare secrezione ghiandolare prodotta dalle giovani operaie) per i primi tre giorni di vita e successivamente con un impasto di miele e polline; quelle destinate a diventare regine vengono alimentate per tutta la durata del loro sviluppo con sola pappa reale. Non è alla regina che spetta il compito di decidere se far nascere femmine o maschi e tra le femmine se operaie o regine, ma l’eventuale decisione passa attraverso le operaie, le quali, in base alla dimensione delle celle che costruiscono, determinano il sesso degli individui e stabiliscono quale tra le uova è destinata a dare origine a regine.
Ma come è possibile che la qualità del cibo sia in grado di modificare la morfologia, l’anatomia e la fisiologia di un individuo? La regina attira irresistibilmente le operaie che la circondano e la leccano in continuazione inibendo lo sviluppo dei loro ovari, impedendo loro di costruire celle reali ed eccitandole a costruire nuovi favi di cera con celle di operaie e di maschi. Le sostanze chimiche che presiedono a questi meccanismi sono i feromoni (in questo caso prendono il nome di ormone reale), che vengono prodotti dalle ghiandole mandibolari e tergali della regina e distribuite, dalle api che la accudiscono, a tutta la popolazione di una famiglia attraverso la circolazione del cibo. Lo scambio del cibo fra gli individui, trofallassi, è una caratteristica di tutti gli insetti sociali e permette ai componenti di una famiglia di essere sempre in contatto gli uni con gli altri.
Da un uovo fecondato deposto nella cella reale nasce una larva che si accresce subendo cinque mute e nutrendosi solo di pappa reale. Successivamente le operaie provvedono all’opercolatura della cella, all’interno della quale la larva si tesse un bozzolo setoso, subisce l’ultima muta trasformandosi in pupa per divenire poi regina.
Normalmente vengono allevate più regine contemporaneamente, ma all’interno di una famiglia deve restare un’unica regina. Se la famiglia ha allevato delle regine per cambiare la vecchia ormai logora o per compiere un’unica sciamatura, la prima nata uccide le sue sorelle quando queste ancora si trovano entro le celle, oppure, se due regine sono nate contemporaneamente, una volta uccise le altre, si affrontano sui favi e ogni scontro fra regine ha per risultato la morte di una e la vittoria di un’altra. Se deve, invece, avvenire una sciamatura secondaria, la prima regina nata impedisce con la sua presenza lo sfarfallamento delle altre; queste, pronte a nascere ma segregate nelle proprie celle, attendono la partenza della regina libera per uscire a loro volta.
La sciamatura rappresenta l’opportunità per le api di diffondere la propria specie: nel Mediterraneo va da Aprile a Settembre, con una punta massima a Maggio-Giugno. La sciamatura, dividendo in due o più parti una colonia rappresenta la modalità di “riproduzione dell’alveare”; essa è influenzata da molti fattori: età della regina, spazio disponibile, andamento climatico, posizione dell’arnia.
Se viene meno la regina ed una famiglia resta “orfana”, essa cercherà di allevarsi una nuova regina, ma se anche questa scomparirà la famiglia resterà definitivamente orfana. In queste condizioni gli ovari delle operaie riprendono a svilupparsi fino a che qualche operaia sarà in grado di deporre uova non fecondate da cui nasceranno solo maschi (operaie fucaiole). Una famiglia in queste condizioni se non interviene l’apicoltore è destinata a soccombere.
Le regine si accoppiano più volte nell’ambito dello stesso volo e se necessario in voli successivi; in seguito all’accoppiamento il maschio muore e la regina inizia la deposizione. Dopo alcuni anni di deposizione la regina termina la provvista di spermatozoi: è quindi in grado di deporre solo una covata maschile.
Un tempo si credeva che l’unico compito dei maschi fosse quello di accoppiarsi con le regine, essi invece svolgono un ruolo importantissimo nella produzione del calore necessario allo sviluppo della covata.
Un ruolo fondamentale rivestono le api operaie: per circa tre giorni dopo la nascita la giovane operaia si dedica alla pulizia delle celle (ape pulitrice) che devono accogliere una nuova covata e a rivestirle con una sostanza simile ad una lacca, la propoli; dal quarto giorno entra a far parte della schiera delle nutrici, prima occupandosi delle larve più anziane fornendo loro miele, polline ed acqua, poi, producendo pappa reale, si occupano delle larve di meno di tre giorni e di quelle reali.

Divisione del lavoro all'interno dell'alveare
Giorni dalla nascita
Compiti
Dal 1° al 3°
Dal 4° al 5°
Dal 6° al 11°
Dal 12° al 16°
Dal 17° al 20°
Dal 21° in poi
Pulizia Celle
Nutrizione di larve anziane con polline e miele
Nutrizione di larve giovani con pappa reale
Immagazz. alimenti, ventilazione, pulizia, difesa
Produzione cera
Bottinaggio

Dal decimo al sedicesimo giorno si occupano di lavori di costruzione e riparazione (ape ceraiola); grazie alle mandibole, disposte ai lati della bocca, esse modellano la cera che fuoriesce dalle ghiandole mandibolari e con essa costruiscono i favi. Per pochi giorni poi si dedica al ricevimento del nettare e del polline. A circa venti giorni di età si dedica alla difesa della comunità (ape guardiana) e dalla terza settimana fino alla fine della sua vita si dedica alla raccolta del cibo nei campi (ape bottinatrice).
Le operaie riescono a regolare la temperatura interna del favo; qualora sia troppo elevata esse abbassano la temperatura interna agitando le ali come piccoli ventilatori davanti all’ingresso dell’arnia (ape ventilatrice).

Le api ricercano il cibo principalmente sui fiori (nettare e polline) ma non disdegnano altre sostanze zuccherine che si trovano su parti vive delle piante, come la melata, secrezione zuccherina prodotta dagli afidi. Sono principalmente il colore e l’odore dei fiori a guidarle verso la fonte di cibo; l’apparato boccale delle api è particolarmente atto a questa mansione, infatti l’ape inserisce nel calice floreale una specie di proboscide, la ligula, per lambire e aspirare il nettare (secrezione zuccherina prodotta da ghiandole dette nettarii, poste alla base dei fiori). Il liquido così succhiato giunge alla borsa melaria (dilatazione dell’esofago), dove viene accumulato; quando il carico è completo l’ape fa rientro all’arnia e rigurgita il nettare, che viene raccolto da altre api dell’alveare; si calcola che per trasportare 1 l di nettare siano necessari almeno 25.000 viaggi. Per la raccolta del polline le api utilizzano le zampe che servono, oltre che per deambulare, anche per la pulizia del corpo da eventuali particelle estranee.
La durata della vita delle api è variabile secondo la stagione: durante la stagione estiva è breve (30-40 giorni), invece le api nate in autunno possono vivere fino a sei mesi. La longevità varia, inoltre, in funzione della razza, temperatura, alimentazione e per effetto del gruppo.
Le api hanno da sempre suscitato nell’uomo notevole interesse, pertanto egli ha offerto loro un ricovero adeguato (arnia) e ne ha iniziato l’allevamento. L’arnia classica e più utilizzata in Italia deriva dal modello Dadant-Blatt ed è costituita da un fondo (fisso o mobile, inclinato o piano, provvisto di griglia o meno), un nido (contenente 10 o 12 favi), un melario (della stessa grandezza del nido o più piccolo), un coprifavo, un tetto. Il materiale più comune per costruire un’arnia è il legno di abete, altri materiali come la plastica e il poliuretano espanso sono stati sperimentati ma con poco successo.
Nelle arnie si inducono le api a costruire i favi entro telaini di legno; i telaini che si usano oggi sono di due tipi: uno per il nido e l'altro per il melario.
Nei telaini, tramite armatura, vanno fissati i fogli cerei che sono lamine di cera d'api su cui vengono impressi, in tutte e due le facce, il fondo e gli inizi delle pareti delle celle di un favo. Il vantaggio dei telaini con fogli cerei è quello di minore secrezione di cera da parte delle api e quindi di miele (per produrre 1 hg di cera le api consumano 1 kg di miele) e costruzione regolare senza punti di saldatura (in natura la costruzione parte da più punti).
Le celle impresse nei fogli cerei che si montano sui telaini da nido hanno le dimensioni per l'allevamento delle api operaie e si inducono le famiglie a non costruire celle da fuco. Non per questo le api cessano di allevare i fuchi ma sicuramente si limita la costruzione ai bordi inferiori o agli angoli dei favi.
Nei telaini da melario si possono usare fogli cerei con celle da fuco.
Per facilitare le operazioni dell’apicoltore esistono degli accessori quali il diaframma, che divide verticalmente il nido di un’arnia in due parti e l’escludi-regina, griglia con fori calibrati che permette il passaggio delle api e non della regina (questo per evitare che la regina salga dal nido al melario).

Ruolo delle api
L'importanza dell'ape mellifera per l'agricoltura dei paesi industrializzati è altissima: numerose sono le specie di piante coltivate, tra cui numerosi ortaggi e alberi da frutto, che per la loro impollinazione dipendono parzialmente o completamente da questi insetti (impollinazione entomofila). A differenza di quello delle graminacee, infatti, il polline di queste piante è generalmente troppo pesante e appiccicoso per essere disperso dal vento. L'ape mellifera è l'unico insetto che può essere spostato e trasferito nei campi al preciso scopo dell'impollinazione. Quindi non possiamo pensare ad un’agricoltura professionale ignorando uno degli strumenti naturali, come l’impollinazione, che ad essa possono portare un fondamentale contributo qualitativo e quantitativo.
L’impollinazione consiste nell’incontro del polline con lo stigma appartenente alla stessa specie di pianta; dall’atto fecondativo conseguente nasce il seme (organo riproduttivo della pianta).
Ma come avviene l’impollinazione entomofila? L’insetto visita un fiore, il polline rimane imprigionato sulla folta peluria del suo corpo e nel passaggio da un fiore all’altro cade sugli stigmi di un altro fiore con cui l’insetto viene a contatto.
Le Api operaie sono un esempio sorprendente di imenotteri specializzati nella raccolta di polline e nettare. Non sono nè il nettare nè il polline ad orientare il volo degli insetti: l’attrazione è dovuta alla pigmentazione e forma del perianzio (stimolanti ottici) ovvero l’insieme dei petali e sepali nonchè agli odori dei fiori (stimolanti chimici).
L’ape operaia memorizza le sensazioni ottiche e chimiche di una visita e bottina i fiori della stessa specie vegetale per diversi giorni di seguito, senza mai visitare altre specie: comportamento istintivo quale risultato di un addestramento naturale nel corso del quale l’insetto associa la nutrizione (nettare e polline) con i caratteri del fiore (colore, forma, profumo, ecc.).
L’ ape agisce sopra i 10 gradi centigradi mentre i bombi anche nelle giornate fredde, perciò è fondamentale per l’ agricoltore allevare bombi soprattutto per la loro ottima attività in serra (vedi, ad es., peperone).
E’ questo il valore agronomico dell’ impollinazione: gli insetti pronubi permettono la realizzazione della fecondazione delle piante entomofile, cioè la maggior parte di quelle agrarie (frutticole, orticole, da foraggio) sia spontanee che coltivate.
Il valore monetario dell’impollinazione da parte dell’apicoltura è stimato in Italia in oltre tremila miliardi; vi sono apicoltori che, dietro pagamento, effettuano il servizio di impollinazione per i frutticoltori.

Esempio



  



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