Fisiologia Animale nei Test di Ingresso: Funzioni e Apparati da Conoscere

Capita di vedere nei test a crocette domande su come gli animali svolgono funzioni fondamentali quali nutrizione, respirazione, circolazione, locomozione ed eliminazione dei rifiuti.

Spesso vengono chiesti i concetti di apparato digerente, sistemi respiratori, tipi di scheletro e osmoregolazione. Qui viene spiegato una volta per tutte ciò che serve per rispondere correttamente a quesiti su queste tematiche.

Nutrizione

Gli animali introducono sostanze organiche e inorganiche dall’esterno per soddisfare il bisogno di energia e di materiali per costruire nuove molecole.

Questo avviene attraverso due step essenziali: la digestione, che spezza le macromolecole in componenti più semplici, e l’assorbimento, che trasferisce questi componenti nelle cellule.

Organismi unicellulari

Negli organismi unicellulari, i frammenti di cibo entrano nella cellula tramite fagocitosi o attraverso piccole strutture simili a “bocche” (come il citostoma in alcuni protozoi).

Il materiale viene poi scomposto all’interno di un vacuolo digestivo, i cui prodotti vengono trasferiti nel citoplasma.

Apparato digerente a una sola apertura

Alcuni animali semplici, come certe forme acquatiche, dispongono di un solo orifizio per l’ingresso del cibo e l’espulsione dei rifiuti.

Il tratto digestivo, in questo caso, non riesce a completare la digestione in maniera molto efficiente, così una parte del processo si svolge direttamente all’interno delle cellule.

Apparato digerente a due aperture

La maggior parte degli animali evoluti possiede un canale gastrointestinale con bocca e ano, spesso suddiviso in compartimenti specializzati. In genere si incontrano un esofago, che può avere espansioni per accumulare cibo (gozzo negli uccelli), poi un organo muscoloso denominato ventriglio in insetti e uccelli o stomaco nei mammiferi, che avvia la digestione meccanica e rilascia alcuni enzimi.
Segue l’intestino, dove avviene la digestione chimica e l’assorbimento delle sostanze nutritive.

Qui spesso partecipano microrganismi simbionti. Nella parte terminale viene riassorbita l’acqua, e ciò che non viene digerito si trasforma in feci.
Le differenze tra i vari apparati digerenti dipendono dal tipo di cibo.

Gli erbivori hanno tratti intestinali più lunghi e articolati, per degradare le fibre vegetali.

Alcuni animali che si nutrono di liquidi molto ricchi di molecole semplici (per esempio succhi vegetali o sangue) hanno invece un canale digerente più breve.

Respirazione

Molti animali richiedono ossigeno.

Nei minuscoli organismi unicellulari e in alcuni pluricellulari di piccole dimensioni, il gas si diffonde attraverso la membrana plasmatica o la cute.

In animali di dimensioni maggiori, la respirazione avviene con organi specializzati, un apparato circolatorio che trasporta i gas e la presenza di molecole che si legano a ossigeno o anidride carbonica.

Branchie

In ambiente acquatico, strutture estroflesse come branchie a filamenti o lamelle, attraversate da abbondanti vasi sanguigni, consentono l’assorbimento di una grande quantità di ossigeno.

Polmoni

Negli animali terrestri, i polmoni si sviluppano all’interno del corpo per ridurre la perdita di acqua. La ricchezza di alveoli aumenta l’area di scambio, mentre la circolazione sanguigna porta l’ossigeno alle cellule.

Trachee

In insetti e aracnidi, un sistema di trachee permette all’aria di raggiungere i tessuti. L’aria entra da piccole aperture sulla superficie corporea, chiamate stigmi, per poi diramarsi in canali che si estendono in tutto il corpo.

Trasporto di gas e nutrienti

Gli organismi più semplici fanno circolare fluidi lungo il corpo in modo elementare. Gli animali più complessi impiegano due schemi principali: sistema circolatorio aperto o chiuso.

Sistema circolatorio aperto

In animali come molluschi e artropodi, il fluido circolatorio (l’emolinfa) viene spinto da un cuore rudimentale in grandi lacune a contatto con gli organi. Poi il fluido viene raccolto e ricondotto al cuore.

Sistema circolatorio chiuso

Nei vertebrati e in alcuni molluschi si trova un sistema in cui il sangue rimane sempre nei vasi. Lo scambio di sostanze con i tessuti avviene attraverso il liquido interstiziale. Questa soluzione è più efficace negli animali di maggior mole e con elevati consumi energetici, perché permette un flusso sanguigno regolabile e più rapido.

Movimento

Il movimento richiede elementi di sostegno (scheletro) e muscoli in grado di contrarsi. Questa combinazione prende il nome di apparato locomotore.

Scheletro idrostatico

In alcuni animali, come certi invertebrati, cavità interne piene di liquidi conferiscono rigidità al corpo, consentendo la locomozione.

Esoscheletro

In altri casi, per esempio negli artropodi, l’esoscheletro esterno di chitina o carbonato di calcio fornisce protezione e supporto. I muscoli si attaccano all’interno dell’esoscheletro. La crescita dell’animale richiede diverse mute, poiché l’esoscheletro non si espande in modo continuo.

Endoscheletro

Nei vertebrati, l’endoscheletro è interno e sorregge i muscoli all’esterno. La protezione viene assicurata dal tessuto tegumentario (pelle e ghiandole).

Eliminazione dei rifiuti e osmoregolazione

Gli animali gestiscono la quantità di acqua e sali e rimuovono i composti azotati di scarto derivanti dalla demolizione delle proteine. L’ammoniaca (NH3) è tossica e va eliminata o convertita in sostanze meno pericolose.

Strategie

Negli ambienti acquatici, alcuni organismi rilasciano ammoniaca direttamente nell’acqua. Altri, soprattutto terrestri, la convertono in acido urico (insetti, uccelli e rettili) o in urea (mammiferi e altri animali terrestri) per evitare grosse perdite idriche.

Apparati escretori

I sistemi di escrezione possono variare:

• Cellule a fiamma nei platelminti.
• Nefridi semplici negli anellidi, che filtrano liquidi e rilasciano scarti.
• Tubuli di Malpighi negli insetti, che riversano scorie nell’intestino.
• Reni nei vertebrati, formati da numerosi nefroni.In alcuni animali, i rifiuti solidi e liquidi convergono in un’unica struttura (cloaca), mentre in altri la vescica raccoglie l’urina prima dello smaltimento. Specie marine che ingeriscono elevate concentrazioni di sale usano ghiandole speciali per espellere gli eccessi.

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