Qual è il significato della classificazione biologica? Quali caratteri sono utili per la classificazione?

In biologia classificare vuol dire confrontare gli organismi tra loro, individuarne somiglianze e differenze, e formare gruppi sulla base dei caratteri comuni. Per carattere s’intende qualsiasi attributo che serve a distinguere un organismo, o gruppi di organismi, dagli altri. I caratteri possono essere: morfologici (aspetto esteriore), anatomici (strutture interne), fisiologici (funzionamento degli organi), ecologici (ambiente di vita), etologici (comportamento), biochimici (presenza di particolari sostanze), genetici (forma e numero di cromosomi). Non tutti i caratteri hanno, però, la stessa importanza. I caratteri chiave sono importanti perché rappresentativi per un intero gruppo di organismi (es. penne per gli uccelli). Ai caratteri chiave spesso è associato un insieme di altri caratteri detti correlati (per esempio, ali , becco e oviparità per gli uccelli). Quali studiosi si sono occupati in passato della classificazione? Quali erano i loro principi? Uno dei primi a occuparsi di classificazione fu il filosofo greco Aristotele vissuto nel IV a.C. Aristotele ebbe il merito di non limitarsi all’aspetto degli organismi, ma di considerarne l’anatomia interna. Nel ‘700 il naturalista svedese Linneo diede un contributo decisivo al problema della classificazione dei viventi fornendo un metodo per ordinarli,valido ancora oggi. Il suo sistema di classificazione si basa sull’impiego di categorie sistematiche uguali per tutti i viventi, organizzate in un sistema gerarchico. La scienza della classificazione è detta sistematica e le sette categorie in cui vengono oggi ordinati i viventi, dalla meno ampia alla più ampia, sono: specie, genere, famiglia, ordine, classe, phylium, regno.

Per Aristotele e Linneo le specie erano fisse e immutabili e la classificazione aveva il compito di scoprire l’ordine della natura. Che cos’è una specie? Come viene attribuito il nome scientifico alle specie?

Per la biologia moderna le specie sono insiemi di popolazioni naturali i cui individui possono incrociarsi e generare prole fertile. I membri di una specie non sono tutti uguali, ma presentano una variabilità di caratteri legata ai vari fattori (sesso, età, ambiente). Ogni specie viene indicata con un doppio nome in latino secondo la nomenclatura

binomia adottata da Linneo: il primo nome indica il genere, il secondo la specie. Come è cambiata la classificazione moderna rispetto al passato? Oggi la presenza di molteplici forme di vita sulla Terra è spiegata con la teoria

dell’evoluzione che afferma: le specie attuali derivano da specie vissute in passato le somiglianze tra le specie sono dovute alla discendenza da antenati comuni.

La sistematica moderna mira a scoprire le parentele tra le specie e a costruire gli alberi filogenetici. Essa si basa: sullo studio dei fossili; sul confronto dei caratteri omologhi in organismi attualmente viventi; sull’osservazione degli organi vestigiali; sull’osservazione delle caratteristiche larvali. Quante specie sono state finora catalogate? Il numero delle specie oggi conosciute è più di 1 milione e 700 mila, di cui circa il 60% sono insetti. Ma la sistematica non ha esaurito il suo compito perché si suppone che, in ambienti in parte inesplorati come la foresta tropicale o gli abissi oceanici, esistano milioni di specie ancora da conoscere e da catalogare. _______________________________________________________________________________ Che cosa sostiene la teoria dell’evoluzione proposta da Lamarck? Jean Baptiste Lamarck (1744-1829) fu il primo scienziato a sviluppare una teoria dell’evoluzione. Egli riteneva che questa avvenisse in seguito a due fenomeni. Secondo il principio dell’uso e del non uso, l’uso di un organo lo rinforza, il non uso lo indebolisce; secondo il principio dell’ereditarietà dei caratteri acquisiti, un carattere acquisito con l’uso viene trasmesso alla discendenza nel caso dell’uso, mentre viene in qualche modo perduto nella discendenza nel caso del non uso. Che cos’è il catastrofismo?

Il catastrofismo era una teoria che cercava di giustificare l’estinzione delle specie. Tale teoria era sostenuta da Gorges Cuvier (1769-1832), uno scienziato contemporaneo di Lamarck, convinto sostenitore della fissità delle specie. Egli spiegava l’esistenza delle specie estinte come una conseguenza di grandi cataclismi geologici che ne avevano causato la scomparsa, lasciando lo spazio ad altre specie che andavano a occupare i territori lasciati liberi. Quando fu resa pubblica la teoria di Darwin?

Charles Darwin (1809-1882) pubblicò il libro L’origine della specie che esponeva la sua teoria nel 1859, più di venti anni dopo che, di ritorno dal suo viaggio intorno al mondo, l’aveva concepita. Aspettò molto tempo prima di rendere pubbliche le sue idee poiché temeva le reazioni che esse avrebbero provocato. Che cosa si intende per adattamento? L’ adattamento consiste in quell’insieme di strutture, funzioni e comportamenti che consentono a ogni organismo di sopravvivere, riprodursi e sfruttare le risorse dell’ambiente in cui vive. Gli adattamenti possono essere temporanei o permanenti: solo i secondi vengono trasmessi alla discendenza. Quali sono i punti salienti della teoria dell’evoluzione di Darwin? Charles Darwin teorizzò che il meccanismo dell’evoluzione delle specie dipendesse dalla selezione naturale, secondo un processo che può essere riassunto in alcuni punti.

Potenziale riproduttivo: gli organismi producono più figli di quanti ne possono avere effettivamente sopravvivere.

Variabilità dei caratteri: all’interno delle popolazioni vi sono delle differenze casuali tra gli individui.

Lotta per la sopravvivenza: gli organismi competono per le risorse. Sopravvivenza dei più adatti: sono gli organismi che casualmente possiedono

caratteri più adeguati all’ambiente riescono a sopravvivere. Eredità delle caratteristiche vantaggiose: gli organismi che sopravvivono possono riprodursi e trasmettere le loro caratteristiche alla discendenza. Cosa si intende per radiazione adattativa, divergenza evolutiva e convergenza evolutiva? Quando un gruppo di organismi si diffonde in molti ambienti e occupa nuove nicchie si verifica una radiazione adattativa, che ha come conseguenza la divergenza evolutiva,

cioè la formazione di nuove specie con caratteri diversi (speciazione). Viceversa, se specie diverse non imparentate tra loro assumono caratteri simili per adattarsi a uno stesso ambiente, si dice che si è verificata una convergenza evolutiva. Che cos’è la coevoluzione? Il processo di coevoluzione che coinvolge più specie contemporaneamente viene detto coevoluzione, un esempio di coevoluzione è quello degli insetti impollinatori e delle pianta con fiori. Questo fenomeno dipende dal fatto che in ogni ambiente gli organismi di specie diverse sono legate tra loro da numerose relazioni. Che cos’è il preadattamento? E cosa sono gli organi vestigiali? Strutture complesse come un organo si possono formare per preadattamento, che consiste nello sfruttare una struttura preesistente adattandola a una nuova funzione. Gli organi vestigiali sono invece i resti non più funzionali di un organo utilizzato nel passato. Quali sono i tempi dell’evoluzione?

Alcuni studiosi sostengono, come pensava Darwin, che le specie evolvano secondo un processo lento e graduale (gradualismo); un’altra corrente di pensiero ritiene che l’evoluzione proceda invece per salti, con periodi di stabilità intervallati da rapidi fenomeni mutamenti (teoria degli equilibri punteggiati).

Alcune specie, comunque, si sono mantenute praticamente inalterate per molti milioni di anni, e sono chiamate fossili viventi. _______________________________________________________________________________ Quali problemi hanno incontrato le piante per conquistare le terre emerse?

I problemi che le piante hanno dovuto affrontare per diventare indipendenti dall’ambiente acquatico sono stati diversi: il rischio dell’essiccamento venne risolto grazie a un rivestimento impermeabile di cutina; i problemi di sostegno e di trasporto delle sostanze

all’interno della pianta furono risolti con sistemi di tubicini in grado di trasportare i liquidi (sistemi vascolari); il problema della fecondazione aerea è stato risolto con meccanismi particolari. Cosa sono le briofite? Le briofite, cui appartengono i muschi, sono piante non vascolari molto semplici, ancora largamente dipendenti dall’acqua per la riproduzione. Le briofite comprendono anche gli sfagni e le epatiche. Cosa sono le tracheofite? Quali sono le piante più antiche? Perché i tessuti conduttori le hanno avvantaggiate?

Le piante vascolari o tracheofite sono quelle dotate di tessuti conduttori. Le tracheofite più semplici e più antiche sono le pteridofite (felci, equiseti e licopodi); sono piante senza semi e ancora in parte legate all’umidità per la riproduzione. Le tracheofite più evolute sono le spermatofite, con semi. Il loro corpo è ben differenziato in radici, fusto, foglie. Le radici servono all’assorbimento dell’acqua; il fusto al trasporto e le foglie alla fotosintesi. Grazie ai tessuti conduttori le tracheofite hanno potuto ingrandirsi, soprattutto in altezza. Quali sono le piante con il seme? Cos’è il seme? Come si classificano le piante che lo possiedono?

Le spermatofite sono le piante con il seme. Il seme è una piantina in embrione, corredata di sostanze di riserva e di un tegumento. Grazie ai semi le piante hanno potuto affrancarsi dall’acqua e colonizzare ambienti terrestri. Nelle gimnosperme (come le conifere) il seme è nudo, perché l’ovulo fecondato da cui deriva non è contenuto in un frutto. Nelle angiosperme (tutte le piante con fiori), invece, il seme è protetto da un frutto. Sulla base della struttura del seme le angiosperme si dividono in monocotiledoni e dicotiledoni. Le monocotiledoni hanno un solo cotiledone, la radice fascicolata, i vasi conduttori sparsi nel fusto, le nervature delle foglie parallele e fiori con 3 o multipli di 3 petali. Le dicotiledoni hanno due cotiledoni, la radice a fitone, i vasi conduttori separati, le nervature delle foglie reticolate e fiori con 4 o 5 petali o loro multipli. Com’è fatto un fiore? Cos’è l’impollinazione? Il fiore è l’organo riproduttivo delle angiosperme. In genere è ermafrodito perché porta gli organismi di riproduzione sia maschili sia femminili. Il polline che contiene il gamete maschile, è prodotta negli stami; l’ovulo, che contiene il gamete femminile o cellula uovo, è prodotto nell’ovario, che fa parte del pistillo. Le piante monoiche hanno fiori maschili e femminili sullo stesso individuo, le piante dioiche hanno fiori maschili e femminili portati da individui diversi. L’impollinazione è il trasporto del polline di un fiore sul pistillo di un altro fiore. Può essere affidata al vento (anemofila), agli insetti (entomofila) o da altri animali. Come è fatto un frutto? Cos’è la disseminazione? In seguito alla fecondazione, l’ovario si ingrossa formando il frutto, al cui interno si trova l’ovulo fecondato, il seme 8° i semi). I frutti possono essere secchi o carnosi. La disseminazione è la dispersione dei semi (e quindi dei frutti) lontano dalla pianta madre. Può avvenire a opera del vento, con l’aiuto di animali, oppure grazie all’acqua. I semi, quando raggiungono un ambiente adatto, danno luogo alla germinazione. Come si svolgono i cicli vitali delle piante?

Le piante sono caratterizzate da due tipi di generazioni, una che si riproduce per via

sessuata mediante gameti, e una che si riproduce per via asessuata mediante spore. L’individuo che produce gameti è detto gametofito, quello che produce spore è detto sporofito. Il ciclo della vita delle piante è caratterizzato da un’alternanza di generazioni,

in cui al gametofito si alterno lo sporofito. Nelle briofite domina il gametofito: lo sporofito è il filamento che si sviluppa dalla piantina di muschio, il gametofito è la piantina stessa. Nelle pteridofite domina lo sporofito: lo sporofito è la felce che vediamo, il gametofito è molto piccolo e viene chiamato anche protallo. Nelle spermatofite gli sporofiti possono essere anche giganti, sono infatti le piante che noi vediamo, mentre il gametofito è costituito dal polline (gametofito maschile) e dagli ovuli (gametofito femminile), è cioè miniaturizzato. Cos’è e come avviene la riproduzione vegetativa?

La riproduzione vegetativa avviene quando una parte di una pianta dà origine a un individuo con caratteristiche identiche alle proprie. Rizomi, tuberi, bulbi e stoloni sono le strutture deputate alla riproduzione vegetativa. Le piante in cui prevale la riproduzione vegetativa, come erbe dei prati, sono perenni;

quelle biennali affidano la vegetazione del secondo anno a una radice ricca di sostanze di riserva; quelle annuali vegetano per un solo anno.