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Domenico Fulgione » 11.Phylum Arthropoda


Caratteristiche generali

Il termine artropode deriva dal greco: árthron = articolazione + póus, podós = piede.

Il Phylum degli artropodi è il più grande e il più diverso. Si contano all’incirca 1.000.000 di specie.

Di regola sono piccoli (da 1 mm a pochi cm). I Crostacei presentano la maggiori dimensioni, ad esempio può raggiungere i 3 m.

Protostomi, triblastici.

Gli artropodi sono metamerici. I metameri sono specializzati nell’esplicare specifiche funzioni e fusi tra loro (tagmi). Questo tipo di metameria è detta eternoma.

Celoma ridotto (gonadico).

Simmetria bilaterale.

Presenza di esoscheletro.

Appendici articolate (arti, pezzi boccali, strutture sensoriali).

Organismi rappresentativi: mosche, farfalle, api, scarafaggi, millepiedi, centopiedi, zecche, ragni, scorpioni, gamberi, aragoste.

Lepidottero (insecta). Foto di Daniela Rippa.

Lepidottero (insecta). Foto di Daniela Rippa.


Principali gruppi

Il Phylum degli artropodi è suddiviso in quattro subphylum. Di questi 3 comprendono rappresentanti attualmente viventi ed uno artropodi estinti.

Viventi:

  • Subphylum Chelicerata
    (comprende Aracnidi)
  • Subphylum Crustacea
  • Subphylum Uniramia
    (comprende Insetti)

Estinti:

  • Subphylum Trilobita
Chelicerato (in alto), crostaceo (al centro), insetto (in basso), Foto di Daniela Rippa.

Chelicerato (in alto), crostaceo (al centro), insetto (in basso), Foto di Daniela Rippa.


Subphylum Trilobita

I trilobiti si estinsero verso la fine del Paleozoico.
Il corpo di questi artropodi era appiattito, diviso longitudinalmente in tre lobi (da cui il nome) e trasversalmente in 3 tagmi (capo o cephalon, torace e pigidio).
Presentavano appendici bifide biramose su ogni segmento.
Vivevamo sui fondali marini. Alcuni di essi era capaci di nuotare liberamente mentre altri vivevano sul fondo del mare che scavavano alla ricerca di cibo.


Subphylum Chelicerata

I chelicerati sono caratterizzati dalle prime due paia di appendici che prendono il nome di “cheliceri”. Questi sono organi implicati nell’alimentazione.

Il secondo paio di appendici dette “pedipalpi” sono adattate a varie funzioni (sia alimentari sia sensoriali).

I chelicerati sono privi di antenne ed il loro corpo è diviso in cefalotorace (prosoma) e addome (opistoma)

Presentano 4 paia di zampe sul cefalotorace.

Appartengono a questo subphylum:

  • La classe Merostoma, che comprende organismi acquatici per lo più estinti circa 280 milioni di anni fa. Tra le specie ancora viventi Limulus polyphemus il più grande tra i merostomi viventi ed anche il più grande tra gli artropodi.
  • La classe Aracnida comprendente scorpioni, pseudoscorpioni, ragni, opilioni, zecche e acari.
Limulus polyphemus. Visione dorsale (sinistra) visione ventralel (destra)

Limulus polyphemus. Visione dorsale (sinistra) visione ventralel (destra)


Subphylum Crustacea

I crostacei hanno il corpo suddiviso in un capo o cephalon ed un tronco. Quest’ultimo a sua volta comprende il torace o pereion e l’addome o pleon.

I crostacei si distinguono dagli altri artropodi per la presenza di due appendici cefaliche che prendono il nome rispettivamente di antennule ed antenne.

Il terzo paio di appendici costituisce le mandibole. Queste sono utilizzate dai crostacei per manipolare, masticare e triturare gli alimenti.

Tutte le altre appendici sono disposte segmentalmente e si presentano biramose. Queste vengono utilizzate principalmente per la locomozione.

Nella maggior parte dei crostacei sulle appendici sono disposte le branchie.

I crostacei vivono prevalentemente in ambienti acquatici. Tra le specie marine più noti le aragoste, i gamberi, i granchi.

Pochi sono i crostacei terrestri, tra questi il più noto è il porcellino di terra Porcelloscaber appartenente alla classe Malacostraca e all’ordine Isopoda.

Cirripede crostaceo caratterizzato da un guscio calcareo. Gruppi di cirripedi possono vivere attaccati con il loro esoscheletro al fondo delle imbarcazioni, sulle banchine o alcune specie sulla superficie del corpo delle balene. Nella figura l’esoscheletro calcareo di un gruppo di cirripedi. Foto di Daniela Rippa.

Cirripede crostaceo caratterizzato da un guscio calcareo. Gruppi di cirripedi possono vivere attaccati con il loro esoscheletro al fondo delle imbarcazioni, sulle banchine o alcune specie sulla superficie del corpo delle balene. Nella figura l'esoscheletro calcareo di un gruppo di cirripedi. Foto di Daniela Rippa.


Subphylum Uniramia

Il subphylum Uniramia costituisce il raggruppamento più numeroso di tutto il regno animale. La sola classe degli insetti ascritta a questo subphylum conta più di un milione di specie.

In generale questi organismi si presentano con un corpo organizzato in capo, torace e addome.

Al livello del capo sono presenti un paio di antenne, un paio di mandibole e uno o due paia di mascelle.

Il torace porta tre paia di appendici o zampe atte alla locomozione. In corrispondenza di questa regione del corpo possono essere presenti una o due coppie di ali.

Tra le classi di Uniramia più note oltre a quella degli insetti ricordiamo quella dei Diplopoda o millepiedi. Il corpo di questi organismi si presenta cilindrico costituito da numerosi segmenti ciascuno dei quali porta due paia di zampe. Di solito se disturbati si appallottolano su se stessi assumendo una forma a spirale protettiva.

Comuni in molte abitazioni i centopiedi appartenenti alla classe Chilopoda. Si presentano con corpo appiattito costituito da diversi segmenti ciascuno con un solo paio di zampe.

Mantide, Mantis religiosa. Insetto molto comune in Italia. Deve il suo nome alla posizione delle zampe anteriori, sollevate e ripiegate quasi in atteggiamento di preghiera. I maschi che sono più piccoli delle femmine spesso vengono uccisi e consumati da queste ultime dopo la copulazione. Foto di Daniela Rippa.

Mantide, Mantis religiosa. Insetto molto comune in Italia. Deve il suo nome alla posizione delle zampe anteriori, sollevate e ripiegate quasi in atteggiamento di preghiera. I maschi che sono più piccoli delle femmine spesso vengono uccisi e consumati da queste ultime dopo la copulazione. Foto di Daniela Rippa.


Cuticola

La superficie esterna del corpo degli artropodi è rivestita da un esoscheletro detto anche cuticola, pluristratificato, costituito per il 30 ÷ 50% di chitina.

La cuticola influenza molti aspetti della biologia degli artropodi. Essa fornisce principalmente sostegno e protezione al corpo. È inoltre implicata nella locomozione: gli arti rivestiti da cuticola sfruttano i principi delle leve per assicurare il movimento di questi animali.

La cuticola essendo non elastica limita lo sviluppo e l’accrescimento degli artropodi. Infatti, per accrescersi un artropode deve eliminare la vecchia cuticola e produrne una nuova più grande. Si definisce muta (ecdisi o esuviazione) il processo di eliminazione del vecchio esoscheletro (esuvia), mentre si definisce sclerificazione il processo di indurimento e scurimento della cuticola neosecreta.

La scherificazione produce il colore nero-scuro della cuticola di molti insetti. In alcuni casi può lasciare alcune zone trasparenti permettendo ai pigmenti presenti nell’epidermide sottostante di trasparire donando all’animale colori brillanti. Striature presenti sulla cuticola conferiscono il caratteristico colore iridescente di alcuni insetti.

Coleottero. Foto di Daniela Rippa.

Coleottero. Foto di Daniela Rippa.

Esuvia di cicala. Foto di Daniela Rippa.

Esuvia di cicala. Foto di Daniela Rippa.


Morfologia e fisiologia

LOCOMOZIONE
Gli artropodi possono muoversi con una grande varietà di modi: camminando, strisciando, saltando, nuotando o volando. Gli insetti possono essere atteri (privi di ali) o presentare uno o due paia di ali sul torace che permettono loro di volare. Il secondo paio di ali in alcuni insetti può essere sclerificato e avere una funzione di protezione per il primo paio di ali membranose destinate al volo (per es. nei coleotteri).

ALIMENTAZIONE
Diverse sono le modalità di alimentazione degli artropodi. Molti di essi sono erbivori (ad es. molti acari), altri carnivori.

Alcuni sono spazzini e si alimentano di sostanze vegetali o animali. Alcune specie come le zecche e le zanzare sono ematofaghe. Alcuni artropodi come ad esempio i ragni sono consumatori di liquidi, iniettano nelle prede sostanze paralizzanti e digestive che degradano il corpo della vittima prima che questa venga ingerita.

Molti crostacei sono filtratori.

In funzione delle modalità di alimentazione gli apparati buccali degli insetti sono di diverso tipo: succhiatore, lambente, masticatore ecc.,

Lepidottero. Le ali delle farfalle sono ricoperte di microscopiche squame embricate che conferiscono il variopinto colore di questi insetti. L’apparato boccale è caratterizzato da due lunghe mascelle modificate che prendono il nome di spiritromba. Questa permette alle farfalle di succhiare il nettare dai fiori. Foto di Daniela Rippa.

Lepidottero. Le ali delle farfalle sono ricoperte di microscopiche squame embricate che conferiscono il variopinto colore di questi insetti. L'apparato boccale è caratterizzato da due lunghe mascelle modificate che prendono il nome di spiritromba. Questa permette alle farfalle di succhiare il nettare dai fiori. Foto di Daniela Rippa.


Morfologia e fisiologia (segue)

SCAMBI GASSOSI.
Gli scambi gassosi possono avvenire mediante:

  • Branchie, tipiche degli artropodi acquatici, in particolare nei crostacei. Queste si presentano come estensioni piumose presenti sulle zampe;
  • Polmoni a libretto: tipici degli aracnidi, sono costituiti da 15-20 lamelle simili ai fogli di un libro;
  • Apparati tracheali: caratteristici degli insetti costituiti da un sistema di tubuli interni detti trachee che si aprono all’esterno con delle valvole dette spiracoli e che si estendono all’interno del corpo con delle ramificazioni sempre più sottili che terminano a fondo cieco in prossimità dei tessuti.
Schematizzazione dell’apparato tracheale di un insetto: 1 spiracolo, 2 tronco tracheale, 3 trachea, 4tracheolo, 5 muscolo. Disegno di Daniela Rippa.

Schematizzazione dell'apparato tracheale di un insetto: 1 spiracolo, 2 tronco tracheale, 3 trachea, 4tracheolo, 5 muscolo. Disegno di Daniela Rippa.


Morfologia e fisiologia (segue)

APPARATO CIRCOLATORIO
Gli artropodi presentano apparato circolatorio aperto. Negli insetti l’emolinfa è priva di pigmenti respiratori in quanto l’ossigeno è direttamente distribuito ai tessuti dall’apparato tracheale deputato agli scambi respiratori.
Nei crostacei e nei chelicerati l’emolinfa contiene l’emocianina o un tipi di emoglobina deputata al trasporto dell’ossigeno.

COORDINAZIONE NERVOSA
Il sistema nervoso degli artropodi è molto simile a quello degli anellidi. In molti di essi si distingue un cervello periesofageo costituito da gangli fusi tra loro.

ORGANI DI SENSO
Chemiocettori sono presenti sulle antenne e sull’apparato boccale di molti crostacei e chelicerati. Negli insetti organi di senso chimico sono distribuiti su tutta la superficie del corpo e sulle zampe.
Gli occhi sono ben sviluppati in tutti gli artropodi. Occhi composti sono presenti in molti insetti cacciatori e in alcuni crostacei. Questi danno una visione a mosaico che permette di percepire ogni singolo movimento nel campo visivo.
Molti aracnidi ed insetti immaturi hanno occhi semplici.

Schematizzazione dell’apparato circolatorio di un insetto. Disegno di Daniela Rippa.

Schematizzazione dell'apparato circolatorio di un insetto. Disegno di Daniela Rippa.

Le antenne degli insetti possono essere potenti chemiocettori o meccanocettori. Foto di Daniela Rippa.

Le antenne degli insetti possono essere potenti chemiocettori o meccanocettori. Foto di Daniela Rippa.


Riproduzione

Gli artropodi sono animali Dioici (tranne alcuni, es. cirripedi).
La fecondazione è interna: in alcuni casi come ad esempio negli insetti ed in alcuni crostracei può essere presente un organo copulatore; generalmente è prodotta una spermatofora trasferita con pedipalpi modificati nei ragni o con appendici addominali (pleopodi) modificate in alcuni crostacei.

Lo sviluppo è diretto negli aracnidi, vario in insetti e crostacei.

Lo sviluppo negli Insetti è un processo di trasformazione in più fasi che ha inizio con l’uscita della neanide, o della larva, dall’uovo e si conclude quando l’insetto ha raggiunto l’età adulta detto in questo stadio immagine.

Riproduzione sessuata, accoppiamento tra due libellule (in alto). Larva di lepidottero (in basso). Foto Daniela Rippa

Riproduzione sessuata, accoppiamento tra due libellule (in alto). Larva di lepidottero (in basso). Foto Daniela Rippa


Ecologia

Pressoché presenti su tutto il pianeta.
Il successo degli artropodi ed in particolare degli insetti è legato fondamentalmente ai seguenti aspetti sia morfologici sia ecologici:

  1. Volo: conferisce maggiore mobilità nella ricerca dell’alimento, di siti idonei alla sopravvivenza determinando un’estensione dell’ areale e minore competizione intraspecifica; il volo rende più rapida la fuga dai predatori. Grazie alla capacità di volare alcuni insetti possono indirettamente contribuire all’impollinazione di alcuni fiori trasportandone il polline che resta attaccato alle loro zampe quando si poggiano su di essi alla ricerca di cibo.
  2. Esoscheletro: forma apparati boccali adatti per ogni tipo di cibo; offre protezione generale; la sua superficie cerosa permette di ridurre la disidratazione;
  3. Metamorfosi: offre la possibilità per i giovani e gli adulti di occupare due nicchie ecologiche separate e non entrare così in competizione.
Molti insetti rivestono un importante ruolo nella impollinazione delle piante vascolari.  Foto di Daniela Rippa.

Molti insetti rivestono un importante ruolo nella impollinazione delle piante vascolari. Foto di Daniela Rippa.


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