Biologia per istituti tecnici/La varietà dei viventi

Esistono moltissimi tipi di esseri viventi e vengono raggruppati, classificati, in base alle loro caratteristiche.
I gruppi più grandi che sono stati creati sono i regni e ne vengono individuati da 5 a 7 a seconda delle caratteristiche considerate e dello scienziato che crea questi gruppi.
La classificazione più semplice prevede cinque regni: batteri (monere), protisti, funghi, vegetali, animali. Il regno dei batteri viene a volte suddiviso in due sottogruppi (o regni a seconda del punto di vista): archeobatteri (o archibatteri o archea) ed eubatteri (batteri in senso stretto).

Attualmente, la teoria più accreditata sull'origine eucariota ipotizza la fusione biologica tra almeno due organismi procarioti: un archaea (archeobattere) ed un batterio (eubattere).

I cinque regni della classificazione di Whittaker e Margulis.

Batteri (Monere)

I Procarioti sono organismi unicellulari, caratterizzati da una cellula procariote, cioè una cellula molto semplice. Si suddividono in archeobatteri ed eubatteri.

Halobattere, un archeobattere che vive negli ambienti molto salati

Disegno di cellula procariotica (battere flagellato): 1 Capsula batterica, 2 Parete cellulare, 3 Membrana citoplasmatica, 4 Citoplasma, 5 Ribosomi, 6 Mesosoma, 7 Nucleoide (DNA), 8 Flagello

• Gli archeobatteri hanno caratteristiche molto particolari, ad esempio vi sono specie in grado di vivere in ambienti molto salati (alobatteri), oppure specie che vivono in ambienti molto caldi (batteri termofili) o molto freddi, o molto acidi/basici. Alcuni sono in grado di produrre metano (metanobatteri). Per questo motivo recentemente vengono messi in un regno a parte.
• Gli eubatteri sono la maggior parte dei batteri che conosciamo. Si ritrovano in quasi tutti gli ambienti terrestri. Anche l'uomo ospita una colonia di batteri nel suo intestino. Alcuni sono patogeni, cioè causano delle malattie (es. il colera), altri sono utili (es. quelli dello yoghurt, o quelli del nosto intestino). Alcuni sono autotrofi (fanno la fotosintesi), altri sono eterotrofi.
  

Sono caratterizzati da una cellula procariote, molto semplice, formata da una membrana, un filamento di DNA all'interno, dei ribosomi, all'esterno della membrana è presente anche una parete (una struttura che rende il battere più resistente) e in alcuni anche una capsula (una ulteriore struttura di protezione).
Possono avere diverse forme: rotondi (cocchi), a bastoncino (bacilli), a spirale (spirilli), a virgola (bastoncino piegato - vibrioni)

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  Escherichia coli (bacillo)
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  Treponema Pallidum (spirillo)
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  Staphilococcus aureus (cocco)
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  Il vibrione Vibrio colerae, responsabile del colera
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  Yogurt: latte fermentato dai batteri Lactobacillus bulgaricus e Streptococco thermophilus
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  Lactobacillus bulgaricus
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  Streptococcus thermophilus
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  I cianobatteri sono batteri in grado di fgare la fotosintsi
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  Cyanobatteri: batteri fotosintetici
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  Nostoc, un cianobattere

Nostoc, un cianobattere

Tra gli eubatteri esistono anche quelli autotrofi (fotosintetici) e sono detti batteri fotosintetici o cianobatteri o alghe verdi-azzurre. A differenza degli altri batteri eterotrofi questi hanno al loro interno delle membrane con i pigmenti in grado di catturare la luce. In genere vivono in colonie, formando delle "collane".

Protisti

Protista.

I protisti sono organismi unicellulari (talvolta sono pluricellulari, ma in questo caso ogni cellula, anche se attaccata ad altre vive per conto suo) ma, a differenza dei batteri, hanno una cellula più evoluta, di tipo eucariote. La cellula eucariote è più grande e più complessa. Come per i batteri anche tra i protisti ci sono quelli che si sono evoluti sfruttando la luce solare (protofiti) e quelli che vivono di materia organica (protozoi).

• Protofiti, detti anche protisti fotosintetici, o alghe (unicellulari o pseudo-pluricellualri). Sono autotrofi in grado di sfruttare l'energia solare e di compiere la fotosintesi. Tra i protofiti ricordiamo
  • le diatomee, alghe unicellulari, famose per i loro gusci silicei con particolari forme geometriche.
  • l'Euglena viridis, una particolare alga unicellulare che è sia autotrofa che eterotrofa.

• Protozoi, sono protisti eterotrofi che si comportano da "animali", nutrendosi di sostanza organica. Tra i protozoi ricordiamo:
  • l'ameba, un protozoo particolare caratterizzato da un movimento "ameboide", cioè con la membrana che si deforma come tentacoli che si allungano e accorciano (vedi il video).
  • il paramecio, un protozoo ciliato, cioè rivestito di ciglia grazie alle quali è in grado di muoversi agilmente in acqua.
  • i foraminiferi, microscopici protozoi molto abbondanti in ambiente marino, hanno un guscio calcareo e quando muoiono i loro gusci si depositano nel fondo oceanico formando spessi strati di fango che daranno origine a rocce sedimentarie carbonatiche (come quelle che troviamo nelle nostre Alpi e prealpi).
  • i radiolari, anch'essi hanno un guscio però siliceo (tipo vetro), vivono in ambiente marino e quando muoiono formano fanghi silicei che daranno origine a noduli o strati di selce.

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  Diatomee di vario tipo
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  Diatomee che vivono in acqua dolce
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  Euglena viridis
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  Amoeba proteus
• Video di una ameba in movimento
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  Paramecium
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  Un protozoo ciliato
• Paramecio in movimento
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  Foraminiferi
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  Radiolari
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  Microfossili di radiolari (al centro un foraminifero)
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  Il guscio di un radiolare al microscopio elettronico
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  Strati di selce (radiolari) e roccia calcarea (foraminiferi).
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  la selce era usata per costruire utensili dagli uomini primitivi

Funghi

Fungi.

I funghi sono organismi eterotrofi che si differenziano dalle piante in quanto non fanno la fotosintesi ma non sono neanche animali poiché non possiedono caratteristiche di movimento tipiche degli animali, la cellula è per certi aspetti simile a quella vegetale (possiede una parete) e si nutrono degradando la sostanza organica all'esterno delle loro cellule e assorbendone poi i prodotti. Si riproducono inoltre tramite spore e non hanno tessuti differenziati.
La maggior parte sono pluricellulari ma esistono anche forme unicellulari, come il Saccaromyces cerevisiae, cioè il lievito di birra che fermenta pane, birra e vino.
Possono essere saprofiti (degradano sostanza organica già morta) o parassiti (attaccano organismi ancora in vita).
Assieme ai batteri hanno un ruolo importante nella decomposizione della sostanza organica nel terreno.

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  Lepista nuda, il corpo fruttifero (ma il vero organismo sta sotto il terreno)
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  Cliclo di sviluppo di un fungo
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  Struttura della cellula fungina e ife
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  Ife fungine all'interno di un tessuto vegetale
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  Mold growing on a clementine
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  Ife di un micelio fungino nel terreno, osservate dopo la rimozione di una pietra: questo è l'organismo vero e proprio di un fungo
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  Armillaria mellea, un fungo parassita
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  Spinellus fusiger growing on the mushroom Mycena haematopus
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  Saccaromyces cerevisiae under DIC microscopy
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  Pane, vino e birra sono fermentati dal lievito Saccaromyces cerevisiae
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  Amanita falloide: un fungo mortale se ingerito
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  a-amanitina, un esempio di sistanza chimica tossica presente nei funghi

Vegetali

Sono organismi autotrofi, sono cioè in grado di creare sostanza organica a partire da sostanze povere di energia (acqua, anidride carbonica, sali) utilizzando l'energia solare con il processo di fotosintesi. La clorofilla è il pigmento che permette loro di catturare la luce e conferisce la caratteristica colorazione verde.
Hanno inoltre una cellula vegetale che presenta strutture non presenti in quella animale (parete, vacuolo, cloroplasti).
All'interno di questo regno si individuano diverse divisioni e qui di seguito ricordo le più significative (in ordine di comparsa evolutiva):

• Muschi (Briofite): sono vegetali molto semplici, i primi comparsi sulla terraferma, non hanno una struttura radici-fusto-foglie, si riproducono tramite spore.
• Felci (Pteridofite): hanno una struttura radici-fusto-foglie ma si riproducono ancora tramite spore.
• Conifere (Pinofita): si riproducono tramite seme (ma non c'è il frutto). Sono per lo più arboree, aghifoglie, in grado di vivere anche in ambienti molto caldi o freddi.
• Piante a fiore (Angiosperme - Magnoliofita): si riproducono tramite semi contenuti all'interno di un frutto. Sono sia erbacce, arbustive ed arboree.

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  Muschio (sfagno)
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  Felci nel sottobosco
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  Nella pagina inferiore della foglia della felce si producono le spore
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  Pinus brutia (conifera)
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  Il cono di una conifera, dove si producono i semi
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  Magnolia liliiflora
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  Il frutto di una angiosperma: vista esterna e in sezione di una mela
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  Cellule vegetali, con i cloroplasti all'interno
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  Cellula vegetale: con vacuolo, cloroplati e parete
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  La fotosintesi, tipica del regno vegetale
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  Il glucosio (in tavolette), lo zucchero prodotto dalla fotosintesi: a cosa serve?
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  Una catena di glucosio forma la cellulosa
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  il legno è formato prevalentemente da cellulosa

Animali

Animalia.

Gli animali sono organismi eterotrofi (si nutrono di sostanza organica), hanno cellule animali organizzate in tessuti specializzati e apparati (es. apparato digerente). La maggior parte possiede un sistema nervoso e organi di senso utilizzati per percepire l'ambiente circostante e muoversi di conseguenza (es. per nutrirsi, proteggersi, riprodursi, ecc.).
Una volta il regno animale veniva suddiviso in vertebrati ed invertebrati, suddivisione poco scientifica che deve essere abbandonata. Qui sotto si elencano alcuni gruppi significativi (in ordine evolutivo):

• Spugne: sono organismi marini sessili (vivono ancorati nel fondale), vivono filtrando l'acqua. Non hanno un apparati.
• Celenterati (cnidari): possono essere sessili (polipi) o mobili (meduse). Le barriere coralline sono formate da colonie di polipi (spesso in simbiosi con alghe). Hanno un apparato digerente rudimentale.
• Nematodi (vermi cilindrici): sono vermi per lo più microscopici, abbondano nel terreno ma anche parassitano altri organismi. Possiedono apparati rudimentali.
• Artropodi (miriapodi, insetti, crostacei): sono caratterizzati da arti mobili, che possono essere numerosi (centopiedi, millepiedi, crostacei), otto negli aracnidi (ragni e scorpioni), sei negli insetti. Hanno un esoscheletro, cioè uno scheletro esterno di chitina (che nei crostacei è arricchito di carbonato di calcio).
• Molluschi: (bivalvi, gasteropodi, cefalopodi) hanno un corpo molle. I bivalvi (cozze, vongole, ecc.) sono filtratori sessili, i gasteropodi (lumache e chiocciole) sono raschiatori erbivori, i cefalopodi (seppie, calamari, polpi) sono predatori con un sistema nervoso e organi di senso molto sviluppati.
• Anellidi: sono detritivori o filtratori (lombrichi)
• Echinodermi (stelle marine e ricci di mare): le stelle marine sono predatori, i ricci di mare sono raschiatori.
• Vertebrati ("pesci", anfibi, rettili, uccelli, mammiferi): sono caratterizzati da uno scheletro (cartilagineo o osseo) interno.
  • Pesci: possono avere lo scheletro cartilagineo (squali) o osseo. Vivono in ambiente acquatico, respirano con branchie.
  • Anfibi: sono legati all'acqua per la riproduzione, infatti le uova vengono deposte in acqua dove si sviluppa anche il girino, l'adulto invece può vivere in ambiente subaereo grazie ai polmoni. Hanno però una pelle delicata (in parte usata anche per respirare) che non può restare a lungo esposta al sole.Esempi di anfibi sono: rane, rospi, tritoni, salamandre.
  • Rettili (lucertole, iguane, tartarughe, serpenti): si sono staccati dall'acqua completamente, infatti depongono uova con un guscio protettivo che evita di disidratarsi. Hanno una pelle più resistente che impedisce loro di disidratarsi.
  • Uccelli: derivano dai rettili e hanno "inventato" strutture atte al volo: le ali, ossa leggere, muscoli potenti, sangue caldo.
  • Mammiferi: l'embrione si sviluppa all'interno della madre e il piccolo viene nutrito dalla madre grazie al latte prodotto dalle mammelle. Le cure parentali sono molto evolute.

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  Aplysina aerophoba (spugna)
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  struttura di una spugna (porifero). L'acqua filtrata esce dall'osculo nella parte alta
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  Spugna (porifero)
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  I celenterati (cnidari) si suddividono in meduse e polipi
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  Polipi
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  anemone di mare
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  Rhizostoma pulmo, una tipica medusa del Mediterraneo
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  sequenza di come un nematociste sia in grado di urticare
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  Nematode
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  Lombrico (anellide)
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  Millipede, un miriapode erbivoro
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  Centopiedi, un miriapode predatore e velenoso (scolopendra)
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  Ragno
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  Cavallette (insetti)
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  Nephrops norvegicus
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  Cozza (bivalve)
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  Chiocciola (gasteropode)
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  Seppia (cefalopode)
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  Stella marina (echinoderma)
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  Riccio di mare (echinoderma)
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  I pesci, animali adattati alla vita acquatica
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  Pesce con scheletro osseo
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  White shark (squalo bianco), pesce con scheletro di cartilagine
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  Rana (anfibio)
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  Uova di rana
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  girini
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  Rospo (anfibio)
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  Salamandra (anfibio)
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  Tritone
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  Uova di lucertola
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  Iguana (rettile)
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  Tartaruga (rettile)
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  Python royal (rettile)
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  Lucertole e ramarri sono rettili
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  Un uccello mentre spicca il volo.
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  Nei mammiferi l'embrione si sviluppa all'interno dell'utero materno
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  L'allattamento è tipico dei mammiferi
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  Una foca grigia mentre allatta un suo cucciolo

Esercizi sulla varietà dei viventi

Nella pagina Esercizi sulla varietà dei viventi puoi svolgere alcuni esercizi on-line sull'argomento.