Gli organismi viventi

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Gli organismi viventi

Contenuti

•

Caratteristiche degli organismi viventi

•

Livelli di organizzazione della vita

•

Complessità strutturale e funzionale

•

Omeostasi e informazione

•

Relazione tra organismi viventi e ambiente

•

Scambio di materia ed energia

Giancarlo Dessì, https://www.giand.it/appunti

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Appunti di biologia

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Gli organismi viventi 2

Caratteristiche degli organismi viventi

•

È possibile dare una semplice definizione di organismo vivente?

No, il concetto di organismo vivente è complesso per essere ridotto ad una semplice definizione.

L’organismo vivente ha delle proprietà che, nel loro insieme, ne caratterizzano la prerogativa di essere vivente.

L’assenza di una o più di queste proprietà esclude qualsiasi

“essere” dall’insieme degli organismi viventi.

•

Quali caratteristiche ci permettono di distinguere un organismo vivente da un’entità non vivente?

1. Struttura cellulare 2. Organizzazione

3. Scambio di materia e energia 4. Riproduzione

5. Accrescimento e sviluppo 6. Risposta a stimoli esterni 7. Autoregolazione

8. Evoluzione

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Ogni organismo vivente è composto da una cellula o da un insieme di cellule.

La cellula è dunque l’unità elementare della vita.

Caratteristiche degli organismi viventi

Struttura cellulare

Ogni organismo vivente ha una sua organizzazione interna ed esterna, più o meno complessa. Spesso è “disegnata” secondo schemi geometrici.

Organizzazione

Ogni organismo vivente è un sistema aperto che scambia materia ed energia con l’ambiente esterno.

Es.: nutrizione, respirazione, fotosintesi, escrezione, ecc.

Scambio di energia e materia con l’esterno

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Gli organismi viventi si riproducono generando altri organismi più o meno simili: con la riproduzione si mantengono alcune

caratteristiche (eredità) ma contemporaneamente si presentano delle differenze (variabilità)

Caratteristiche degli organismi viventi

Riproduzione

Ogni organismo vivente nell’arco della sua vita aumenta le proprie dimensioni e il proprio peso (accrescimento) e modifica la sua conformazione (sviluppo)

Accrescimento e sviluppo

Ogni organismo riceve stimoli dall’esterno e reagisce più o meno attivamente generando una risposta (eccitabilità, irritabilità, movimento, ecc.)

Risposta a stimoli esterni

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5

Gli organismi viventi sono in grado di modificare la propria

struttura e il proprio funzionamento per compensare variazioni delle condizioni ambientali interne o esterne.

Caratteristiche degli organismi viventi

Autoregolazione

Gli organismi viventi sono in grado di evolversi, di generazione in generazione.

L’evoluzione ha generato la biodiversità, ovvero la diversità che intercorre fra tutti gli organismi viventi.

L’evoluzione permette l’adattamento alle varie condizioni

ambientali che si presentano nel pianeta e l’adattamento alle variazioni di queste condizioni.

Evoluzione

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Struttura cellulare

Il corpo di un batterio è composto da una semplice cellula. Il corpo di un

essere umano è composto da migliaia di miliardi di cellule.

Caratteristiche degli organismi viventi

Esempi

Organizzazione

Il corpo umano è strutturato secondo uno schema di organizzazione che ne permette il funzionamento. Ad esempio la posizione degli occhi, la separazione

di braccia e gambe dal tronco, ecc. Scambio di materia e energia Con l’alimentazione assumiamo

dall’esterno sostanze nutritive utilizzate per ricavarne energia e materia da

“riciclare” nella costruzione del corpo e nella sostituzione delle parti invecchiate.

Riproduzione

In seguito all’accoppiamento di due

animali della stessa specie nascono uno o più figli simili (eredità) e al tempo stesso diversi (variabilità). Uno stesso animale può accoppiarsi più volte

nell’arco della propria vita.

Accrescimento e sviluppo

Alla loro nascita gli esseri umani sono alti pochi decimetri e pesano 2-4 kg.

Con il trascorrere degli anni aumentano la statura e il peso (accrescimento) ma cambia anche la costituzione fisica: il tronco e gli arti aumentano di

proporzioni rispetto alla testa, la

muscolatura è più robusta, aumentano i peli, ecc.

Risposta a stimoli esterni

Una luce accecante ci fa istintivamente chiudere le palpebre, un rumore

inaspettato alle nostre spalle ci fa

sobbalzare o voltare, una scottatura ci fa ritrarre la mano.

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7

Autoregolazione

Un esempio classico di autoregolazione è la regolazione della temperatura

corporea negli animali omeotermi: la temperatura del corpo viene “regolata”

con meccanismi che compensano l’aumento o la diminuzione della temperatura esterna.

Con il caldo sudiamo perché

l’evaporazione del sudore assorbe calore dal nostro corpo raffreddandolo. Il flusso di sangue sotto la pelle aumenta in

modo da trasportare il calore interno e farlo disperdere più velocemente

all’esterno attraverso la pelle.

Con il freddo aumentiamo la motilità (es. tremiti) perché il movimento muscolare produce calore. La

circolazione periferica del sangue si riduce rallentando la dispersione del calore e proteggendo gli organi interni dal raffreddamento.

Caratteristiche degli organismi viventi

Esempi

Evoluzione

Quando sono comparsi sul pianeta, i mammiferi erano piccoli animali simili ai rettili.

La mutazione delle condizioni

ambientali, circa 60 milioni di anni fa, ha determinato la differenziazione dei mammiferi in modo da adattarsi agli ambienti lasciati liberi dagli animali estinti:

- i progenitori dei delfini hanno perso la capacità di “camminare” trasformando gli arti in pinne in modo da vivere nel mare

- i progenitori del cavallo hanno perso la maggior parte delle dita e ne hanno

sviluppato uno in lunghezza per rendere gli arti più adatti alla corsa nelle praterie - i progenitori dell’uomo hanno

modificato gli arti anteriori in modo da trasformare la mano in un organo

adatto a prendere e manipolare oggetti

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Livelli gerarchici di organizzazione della vita

•

La vita si manifesta secondo livelli gerarchici di organizzazione.

•

Perché organizzazione?

Perché ogni elemento della materia vivente è parte di un insieme “organizzato”: tutti gli elementi di

quell’insieme concorrono a costituirlo e a farlo funzionare come “vivente”.

•

Perché gerarchico?

Perché un livello di organizzazione comprende dei

livelli di organizzazione più semplici e a sua volta fa

parte di un livello di organizzazione più complesso.

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Livelli gerarchici di organizzazione della vita

Cellula

La cellula è il livello di organizzazione gerarchica della vita più basso

● La cellula è un’unità vivente autonoma perché contiene tutte le strutture necessarie per la sua vita

● Una porzione di cellula non è vivente perché necessita delle altre strutture

La materia che compone la cellula è organizzata:

● Gli atomi sono combinati a formare molecole, alcune semplici altre più complesse

● Le molecole sono combinate per formare strutture subcellulari, ciascuna con determinate funzionalità che contribuiscono al funzionamento vitale della cellula

Atomi Atomi

Atomi Atomi Atomi Atomi Atomi

Molecole Molecole Molecole Molecole Molecole

Strutture subcellulari Strutture subcellulari Strutture subcellulari

CELLULA

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Livelli gerarchici di organizzazione della vita

Organismo

L’organismo è il livello gerarchico che si identifica con un essere vivente

● può essere composto da una sola cellula (organismo unicellulare)

● può essere composto da un insieme di cellule (organismo pluricellulare)

Negli organismi pluricellulari, le cellule perdono la loro autonomia e, in generale, non sono in grado di vivere se separate dal resto dell’organismo.

In molti organismi pluricellulari, ogni cellula ha una sua specializzazione e contribuisce al funzionamento dell’intero organismo.

Negli organismi pluricellulari complessi le cellule sono organizzate in livelli gerarchici funzionali detti tessuti, organi, sistemi o apparati.

Cellule Cellule

Cellule Cellule Cellule Cellule

Tessuti Tessuti Tessuti Tessuti Tessuti

ORGANISMO Organi

Organi Organi

Organi Apparati

Sistemi Sistemi

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11

Livelli gerarchici di organizzazione della vita

Livelli superiori

Il singolo organismo è parte integrante di livelli di organizzazione superiori che sono oggetto di studio di una branca della biologia detta ecologia

Un organismo è un’entità vivente autonoma ma inserita all’interno di livelli di

organizzazione che completano la manifestazione della vita e la sua perpetuazione

Un organismo fa parte di una popolazione, insieme di organismi simili che occupano una stessa area e le cui relazioni sono funzionali alla riproduzione e alla perpetuazione della specie Una popolazione fa parte di una comunità, insieme di popolazioni di specie diverse le cui relazioni si manifestano con rapporti di antagonismo o di collaborazione, regolandone gli equilibri

La comunità fa parte di un ecosistema, insieme di tutte le popolazioni e dell’ambiente fisico che le ospita fornendole la materia e l’energia.

Il livello di organizzazione più alto è la biosfera: anche se esistono pianeti simili alla Terra e, forse, provvisti di una biosfera, quella del pianeta Terra non ha alcuna relazione di dipendenza con altre biosfere.

Dal punto di vista biologico la Terra si può considerare un sistema isolato perché ricicla la materia nel suo interno e utilizza esclusivamente

l’energia fornita dal Sole.

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Complessità strutturale e funzionale

degli organismi viventi

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Complessità strutturale e funzionale

La più piccola entità vivente, la cellula, svolge alcune funzioni vitali, fra cui:

•

Scambio di materia ed energia con l’esterno

•

Costruzione delle macromolecole di cui ha bisogno

•

Riproduzione

•

Difesa dalle avversità

Requisiti: per svolgere queste funzioni la cellula deve ...

•

essere di piccole dimensioni

•

vivere in un ambiente liquido

•

possedere tutti gli strumenti di cui ha bisogno

•

essere capace di svolgere da sola tutte le funzioni vitali

Gli organismi unicellulari

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Gli organismi unicellulari hanno una capacità di riproduzione che permette di avere una rapida crescita della popolazione e una veloce colonizzazione dell’ambiente.

A livello di singolo organismo presentano tuttavia dei limiti:

•

La loro vita dipende dalla presenza dell’acqua. Devono perciò vivere nell’acqua o in un ambiente molto umido .

•

Le loro difese nei confronti delle avversità sono deboli.

Sono perciò sensibili anche a modeste variazioni delle

condizioni ambientali (es. temperatura) e all’azione dei loro nemici naturali (antagonisti) .

Complessità strutturale e funzionale

Gli organismi unicellulari

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Complessità strutturale e funzionale

Con l’evoluzione, negli organismi viventi si è sviluppato il livello di organizzazione pluricellulare.

Questo livello ha consentito:

•

La colonizzazione di ambienti non adatti alla singola cellula

•

L’adattamento a variazioni delle condizioni ambientali

•

Il potenziamento delle difese nei confronti di avversità e nemici naturali

Gli organismi pluricellulari

L’evoluzione ha seguito tappe graduali, nel corso delle quali si sono sviluppati nuovi livelli di organizzazione intermedia:

•

Tessuti

•

Organi

•

Sistemi e apparati

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Complessità strutturale e funzionale

I primi organismi pluricellulari avevano un’organizzazione

strutturale semplice, in cui ogni cellula mantiene la sua autonomia.

Questo tipo di organizzazione è paragonabile a quello di un

tessuto: l’intero organismo è come un tessuto composto da cellule tutte uguali, ciascuna capace di svolgere tutte le funzioni vitali

La vita dipende ancora dalla presenza di acqua, perciò questi organismi vivono in ambiente acquatico o molto umido

Gli organismi pluricellulari a struttura indifferenziata

Queste caratteristiche ricorrono oggi negli

organismi pluricellulari più primitivi, come ad

esempio i funghi e le alghe

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Complessità strutturale e funzionale

In seguito, gli organismi pluricellulari hanno acquisito un’organizzazione strutturale complessa, con cellule organizzate in tessuti, organi e sistemi.

Ciascuna cellula fa parte di un insieme coordinato in cui si svolgono solo determinate funzioni necessarie a tutto l’organismo. Ogni cellula dipende dalle altre e contribuisce al funzionamento di tutto l’organismo.

In questo livello di organizzazione, le cellule hanno tre particolari proprietà:

1. Differenziazione: ogni cellula ha forma e dimensioni adatte al suo ruolo 2. Specializzazione: ogni cellula riesce a svolgere solo determinate

funzioni

3. Coordinamento: ogni cellula funziona in modo coordinato seguendo uno schema comune a tutte le cellule simili

Gli organismi pluricellulari a struttura differenziata

Queste caratteristiche ricorrono oggi nel regno degli

animali e nelle forme più evolute del regno delle piante

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Complessità strutturale e funzionale

Un organismo con una struttura complessa necessita del potenziamento di due particolari proprietà.

1. Omeòstasi: capacità di un organismo di mantenere stabili le proprie condizioni interne in modo da compensare le variazioni che possono pregiudicarne il funzionamento (es.

termoregolazione)

2. Informazione: capacità di un organismo di trasmettere

informazioni al suo interno in modo che la variazione di una condizione attivi la risposta necessaria all’adattamento

Negli organismi unicellulari queste proprietà, pur presenti, sono limitate dalla loro semplicità.

Negli organismi pluricellulari sono invece acquisite e

potenziate grazie allo sviluppo di sistemi complessi che

agiscono in modo coordinato nel loro insieme.

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19

Complessità strutturale e funzionale

Esempio di omeostasi: la nostra reazione al freddo. Il meccanismo è un feedback negativo: la risposta contrasta l’azione della variabile

Omeostasi

Abbassamento della temperatura esterna

VARIABILE

Recettori sensoriali

SENSORE

Sistema nervoso centrale (ipotalamo)

ELABORATORE

Muscolatura

EFFETTORE

Contrazione ritmica (brividi)

RISPOSTA

Produzione di calore e aumento della temperatura interna

EFFETTO

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Complessità strutturale e funzionale

La comunicazione interna permette al sistema integrato della regolazione omeostatica di ricevere lo stimolo, compararlo e elaborare ed effettuare la risposta

Comunicazione

I recettori nervosi ricevono il segnale (temperatura esterna)

SENSORE

L’ipotalamo “misura” il segnale (comparazione) ed elabora la risposta

ELABORATORE

La muscolatura riceve lo stimolo ed effettua la

risposta

EFFETTORE Messaggio di informazione

Messaggio di comando

La comunicazione si svolge attraverso messaggi trasmessi per

mezzo di segnali chimici (ormoni) oppure, negli animali, per mezzo di segnali elettrici, chimici o combinati

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Complessità strutturale e funzionale

Piante e animali sono l’espressione più alta della complessità di un organismo pluricellulare. Questo organismo si può paragonare ad una macchina sofisticata, così composta:

1. Un insieme di impianti (sistemi e apparati). Ciascuno svolge determinate funzioni necessarie all’organismo.

2. Ciascun impianto è un insieme di dispositivi (organi). Ciascuno svolge operazioni necessarie a completare la funzione dell’impianto nel suo insieme.

3. Ciascun dispositivo è un insieme assemblato di componenti (tessuti). Ciascun componente contribuisce con le sue proprietà a realizzare il funzionamento del dispositivo.

4. Ciascun componente è un insieme di materiali (cellule). Ciascuno è un modulo autonomo che svolge in modo coordinato le stesse operazioni che si sommano realizzando il funzionamento del componente.

Esercizio: confronta un’automobile con il corpo umano

Automobile Corpo umano

Impianto Trasmissione Sistema muscolare

Dispositivo Ruota Muscolo

Componente Pneumatico Tessuto muscolare

Materiale Fibra della tela Fibra muscolare (cellula)

La struttura pluricellulare

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Complessità strutturale e funzionale

● Piante e animali si sono differenziati miliardi di anni fa, quando il loro

progenitore comune era ancora un organismo unicellulare. La loro evoluzione ha seguito percorsi separati, ma sia nelle piante sia negli animali si è sviluppata una struttura pluricellulare complessa attraverso processi evolutivi separati e privi di relazione tra loro.

● Piante e animali “funzionano” in modo differente e hanno sistemi e apparati completamente diversi. Questa differenza si osserva già nella cellula: infatti la cellula animale si è trasformata (evoluta) in modo diverso da quella vegetale.

● Alcuni sistemi svolgono funzioni analoghe (es. rivestimento e protezione, trasporto di sostanze) ma sono nati da progetti separati e quindi sono

completamente differenti, nella struttura e nel funzionamento. Es. la corteccia degli alberi ha funzione di rivestimento come la nostra pelle (analogia) ma differisce nell’origine, nella struttura, nel funzionamento.

● Altri sistemi svolgono invece funzioni esclusive dei due regni: es. l’apparato fogliare è proprio delle piante, il sistema nervoso è proprio degli animali.

Il modo in cui si sono differenziati gli organismi pluricellulari dipende dalla loro storia evolutiva e dal loro grado di parentela.

La struttura pluricellulare

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23

Complessità strutturale e funzionale

Il modo in cui si sono differenziati gli organismi pluricellulari dipende dalla loro storia evolutiva e dal loro grado di parentela.

● Mammiferi e insetti derivano da progenitori che si sono differenziati oltre mezzo miliardo di anni fa, da un progenitore comune acquatico che aveva già una

struttura pluricellulare differenziata anche se piuttosto semplice.

● Mammiferi e insetti hanno colonizzato l’ambiente aereo e “funzionano” in modo analogo, ma hanno storie evolutive distinte. Pur avendo tessuti simili, questi si sono organizzati a formare organi, sistemi e apparati differenti che presentano tuttavia analogie nelle loro funzioni (convergenza evolutiva).

● Ad esempio, entrambi hanno ereditato dal progenitore comune lo stesso sistema nervoso. Il tessuto nervoso e le sue cellule sono simili nei due

organismi, ma con l’evoluzione il sistema nervoso si è organizzato in modo completamente diverso.

● Altri sistemi si sono sviluppati separatamente e sono quindi esclusivi dei due gruppi: lo scheletro esterno degli insetti è composto da tessuti e organi diversi dallo scheletro interno dei mammiferi.

La struttura pluricellulare

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Complessità strutturale e funzionale

QUERCIA

MOSCA

UOMO CANE Progenitore comune

Il modo in cui si sono differenziati gli organismi pluricellulari dipende dalla loro storia evolutiva e dal loro grado di parentela.

● Il cane e l’uomo derivano da progenitori che si sono differenziati alcune decine di milioni di anni fa, da un progenitore comune terrestre che aveva già una struttura complessa.

● Cane e uomo si sono evoluti separatamente nello stesso ambiente occupando “ruoli”

diversi. Pur mostrando profonde differenze nella loro conformazione e nel loro

comportamento, hanno la stessa struttura e lo stesso funzionamento, naturalmente adattati autonomamente, determinando così la loro apparente diversità.

● Entrambi hanno ereditato dal progenitore comune gli stessi sistemi e apparati, i quali svolgono, sia pure in modo differente, le stesse funzioni.

La struttura pluricellulare

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25

Complessità strutturale e funzionale

Fermo restando che

 organismi pluricellulari distanti hanno sviluppato sistemi e apparati diversi

 alcuni sistemi sono comuni a molti organismi pluricellulari

 altri sono esclusivi solo di certi organismi

limitiamoci a considerare solo quelli del corpo umano e degli animali simili (mammiferi)

La struttura pluricellulare: sistemi e apparati

Sistemi che svolgono funzioni vitali comuni a tutti gli

organismi, anche unicellulari:



Apparato digerente



Apparato respiratorio



Apparato escretore



Apparato riproduttore



Sistema immunitario

Sistemi sviluppati per supportare la struttura pluricellulare:



Apparato tegumentario



Sistema scheletrico



Sistema muscolare



Apparato cardio-circolatorio



Sistema nervoso



Sistema endocrino

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Assunzione delle sostanze nutritive dall’esterno

Complessità strutturale e funzionale

Lo scambio di materia è una funzione comune a tutti gli organismi viventi.

Nel corpo umano è svolta da tre sistemi che fanno assumere le sostanze di cui il corpo ha bisogno ed eliminano le sostanze di scarto

La struttura pluricellulare: sistemi e apparati

Apparato digerente

Scambio di gas con l’esterno (assunzione

dell’ossigeno, eliminazione dell’anidride carbonica)

Apparato respiratorio

Eliminazione dei prodotti di scarto del metabolismo e regolazione dell’equilibrio idrico e salino

Apparato escretore

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27

Riproduzione dell’organismo umano attraverso lo svolgimento del ciclo sessuale. Si differenzia in organizzazione e funzionamento nei due sessi.

Complessità strutturale e funzionale

La riproduzione è una funzione comune a tutti gli organismi viventi.

Nel corpo umano è svolta da un apparato che nel suo insieme è finalizzato a produrre nuovi corpi umani.

La struttura pluricellulare: sistemi e apparati

Apparato riproduttore

Apparato riproduttore maschile

• Produce le cellule sessuali maschili (spermatozoi)

• Permette l’accoppiamento, funzione necessaria a far incontrare gli

spermatozoi con le cellule sessuali femminili

Apparato riproduttore femminile

• Produce le cellule sessuali femminili (cellula uovo o ovulo)

• Permette l’accoppiamento, il

raggiungimento dell’ovulo da parte delle cellule sessuali maschili e, infine, la loro fusione (fecondazione)

• Alimenta e protegge il nuovo organismo nelle sue prime fasi di vita, che si

sviluppa come “parassita” della madre (gravidanza)

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Difesa dell’organismo dagli agenti chimici o biologici estranei

Complessità strutturale e funzionale

La difesa è una funzione comune a tutti gli organismi viventi.

Nel corpo umano è svolta in gran parte da un sistema complesso che comprende cellule e biomolecole che nel complesso formano un sistema di sorveglianza, di allarme e di distruzione di tutto ciò che è riconosciuto come estraneo all’organismo.

La struttura pluricellulare: sistemi e apparati

Sistema immunitario

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29

Isolamento dell’organismo dall’esterno e protezione passiva dagli agenti fisici, chimici e biologici esterni

Complessità strutturale e funzionale

Altre funzioni, non presenti negli organismi unicellulari, sono diventate indispensabili per il funzionamento di una struttura complessa.

Funzioni meccaniche: sorreggono, proteggono, permettono il movimento, ecc.

La struttura pluricellulare: sistemi e apparati

Apparato tegumentario

Sostegno, protezione degli organi interni, funzione passiva nel movimento

Sistema scheletrico

Funzione attiva nel movimento

Sistema muscolare

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Trasporto interno delle sostanze.

Integra le funzioni dell’apparato digerente,

dell’apparato respiratorio, dell’apparato escretore, del sistema immunitario e del sistema endocrino

Complessità strutturale e funzionale

Funzioni di trasporto

La struttura pluricellulare: sistemi e apparati

Apparato cardio-circolatorio

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31

Coordinamento delle funzioni dell’organismo e regolazione degli equilibri attraverso il flusso di informazione chimica come risposta a stimoli provenienti dall’ambiente interno

Complessità strutturale e funzionale

Funzioni di controllo e coordinamento

La struttura pluricellulare: sistemi e apparati

Sistema endocrino

Ricezione ed elaborazione degli stimoli esterni ed interni e coordinamento delle funzioni dei vari sistemi attraverso il flusso di informazione elettrico e chimico.

Integra e coordina alcune funzioni del sistema endocrino

Sistema nervoso

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Relazione tra organismi viventi e

ambiente

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33

Relazione tra organismi viventi e ambiente

Ogni organismo interagisce con l’ambiente che lo circonda, inteso sia come

ambiente fisico (suolo, aria, acqua, ecc.) sia come ambiente vivente (gli altri organismi).

Questa interazione si esprime in due fondamentali tipi di relazione

Risposta agli stimoli esterni (azione-reazione)

Scambio di materia ed energia

AMBIENTE STIMOLO ORGANISMO RISPOSTA

AMBIENTE AMBIENTE

MATERIA

ORGANISMO TRASFORMAZIONE ENERGIA

MATERIA

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Relazione tra organismi viventi e ambiente

L’interazione stimolo–risposta si svolge per mezzo di fenomeni che alla base sono di natura fisica e/o chimica, ma che nel loro insieme rendono complessa

l’interazione.

Azione e reazione

L’organismo è in grado di recepire delle informazioni dall’ambiente (stimoli). La ricezione dello stimolo avviene da parte delle cellule, dotate sulla loro superficie di strutture in grado di trasformare lo stimolo in un segnale.

Il segnale attiva all’interno della cellula fenomeni fisici o chimici che, a catena, determinano la risposta.

La risposta può esaurirsi nella singola cellula oppure, negli organismi pluricellulari, può avviare un flusso di informazione che si esaurisce in una risposta coordinata dell’intero organismo.

La risposta può essere passiva o attiva.

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35

Relazione tra organismi viventi e ambiente

Risposta passiva: l’organismo adatta il proprio stato (struttura e funzionamento) al variare delle condizioni ambientali in modo “automatico” senza determinare un’azione sull’ambiente.

Azione e reazione

Esempio di risposta passiva.

Le foglie delle piante hanno piccole aperture, chiamate stomi, per mezzo delle quali scambiano i gas con l’atmosfera. Tra questi scambi rientra anche l’uscita dell’acqua, proveniente dalle radici, sotto forma di vapore (traspirazione).

Ciascuna apertura è delimitata da due cellule di guardia, che hanno approssimativamente la forma di un fagiolo.

In molte piante, le cellule di guardia degli stomi rispondono alla diminuzione dell’umidità modificando la loro forma. Rigonfiandosi chiudono l’apertura impedendo la perdita di vapore acqueo e, quindi, l’appassimento.

AMBIENTE

UMIDO AMBIENTE

SECCO

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Relazione tra organismi viventi e ambiente

Risposta attiva: l’organismo adatta il proprio stato (struttura e funzionamento) al variare delle condizioni ambientali e, con o senza una vera e propria

elaborazione, determina un’azione che si manifesta attivamente nell’ambiente.

In questo caso, si parla di eccitabilità dell’organismo

Azione e reazione

Esempio di risposta attiva.

La generalità degli animali è provvista di organi di senso in grado di ricevere stimoli

dall’esterno e trasmettere un segnale ad un centro di elaborazione (sistema nervoso) da cui viene elaborata la risposta con la trasmissione di segnali di comando verso determinati organi.

Tra questi organi rientrano ad esempio i muscoli, la cui funzione principale è quella di generare il movimento.

Il movimento è spesso una risposta dell’animale ad uno stimolo ambientale: con il

movimento l’animale agisce nell’ambiente adattandosi ad una specifica variazione delle condizioni.

Es. un animale che percepisce la presenza nell’ambiente di una situazione di pericolo reagisce con il movimento attuando la fuga o un’altra forma di difesa.

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Relazione tra organismi viventi e ambiente

Tutti gli organismi sono fatti di materia. La materia con cui viene costruito e rigenerato il loro corpo è prelevata dall’ambiente e trasformata nel loro interno.

Scambio di materia ed energia

Tutti gli organismi hanno bisogno di energia: questa è necessaria per costruire le sostanze che formano il loro corpo o che servono al suo funzionamento. È inoltre necessaria per alimentare tutti i fenomeni fisici e chimici che assorbono energia.

L’insieme dei fenomeni chimici che trasformano l’energia e la materia all’interno degli organismi è detto metabolismo.

Il metabolismo produce sostanze di scarto che vengono rilasciate nell’ambiente.

In base al tipo di metabolismo energetico, gli organismi viventi si distinguono in due grandi gruppi

• Autotrofi (produttori)

• Eterotrofi (consumatori)

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Relazione tra organismi viventi e ambiente

Organismi autotrofi

Scambio di materia ed energia

Prendono dall’ambiente materia costituita da sostanze inorganiche prive di energia utile:

acqua, anidride carbonica, sali minerali.

Queste sostanze sono trasformate in sostanza organica (carboidrati, lipidi, proteine, ecc.) in cui è incorporata energia chimica utile.

L’energia necessaria per convertire la materia da inorganica a organica è prelevata dall’ambiente. La principale fonte di energia è rappresentata dalla luce.

In ecologia, gli autotrofi sono detti produttori perché rappresentano la fonte primaria di energia chimica incorporata nella sostanza organica.

Esempi di autotrofi:

• alghe

• piante

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39

Relazione tra organismi viventi e ambiente

Organismi eterotrofi

Scambio di materia ed energia

Prendono dall’ambiente materia costituita da sostanza organica in ci è incorporata energia utile: carboidrati, proteine, lipidi, ecc.

Queste sostanze sono riciclate nella costruzione e nel funzionamento del loro corpo oppure trasformate in sostanza inorganica (acqua, anidride carbonica, sali minerali) per ricavare l’energia.

In ecologia, gli eterotrofi sono detti consumatori perché utilizzano l’energia chimica incorporata nella sostanza organica prodotta dai produttori.

Esempi di eterotrofi:

• funghi

• animali