Riproduzione asessuata e sessuata
Riprodursi significa dare origine a nuovi esseri viventi della stessa specie. Senza riproduzione una specie si estinguerebbe.
Riproduzione asessuata: un solo genitore
- Gemmazione: un'idra o una spugna fa crescere una gemma che diventa un nuovo animale.
- Scissione: alcuni vermi piatti si dividono in due.
- Frammentazione e rigenerazione: un pezzo di braccio di stella marina o una planaria può crescere fino a diventare un animale intero.
- Partenogenesi: una femmina fa nascere piccoli da uova non fecondate. Gli afidi lo fanno in estate; i maschi delle api (i fuchi) nascono da uova non fecondate.
La riproduzione asessuata è veloce e non richiede un partner, ma i piccoli sono copie. Se una malattia o un cambio di clima colpisce uno, può colpirli tutti.
Riproduzione sessuata: due gameti
Un gamete è una cellula sessuale. Il gamete maschile è lo spermatozoo (piccolo, si muove con la coda). Il gamete femminile è la cellula uovo o ovulo (grande, contiene riserve di cibo). Si formano nei testicoli e nelle ovaie. Quando si uniscono, la nuova cellula è lo zigote. Lo zigote si divide più volte e forma l'embrione.
Poiché si mescolano i geni di due genitori, ogni piccolo è un po' diverso dagli altri. Questa variabilità aiuta la specie a sopravvivere ai cambiamenti.
Alcuni animali, come i lombrichi e molte lumache, sono ermafroditi: lo stesso animale ha organi maschili e femminili. Quasi sempre però si accoppiano con un partner, quindi i geni si mescolano comunque.
Fecondazione esterna e interna
La fecondazione è l'unione di uno spermatozoo con una cellula uovo.
Fecondazione esterna
Uova e spermatozoi vengono rilasciati nell'acqua e si incontrano lì. Esempi: rane, rospi, la maggior parte dei pesci ossei, ricci di mare. L'acqua trasporta gli spermatozoi e impedisce alle uova di seccarsi. Molte uova vengono mangiate o non incontrano mai uno spermatozoo, perciò questi animali rilasciano centinaia o migliaia di uova. I genitori di solito si prendono poca cura dei piccoli.
Fecondazione interna
Il maschio deposita gli spermatozoi dentro il corpo della femmina. Esempi: insetti, rettili, uccelli, mammiferi, squali. Si fecondano più uova e l'embrione è protetto, quindi servono meno uova. I genitori spesso si prendono più cura dei piccoli.
| Esterna | Interna | |
|---|---|---|
| Dove | Fuori, in acqua | Dentro il corpo della femmina |
| Numero di uova | Moltissime | Poche |
| Esempi | Rana, pesce | Gallina, mucca, essere umano, insetto |
Le uova, l'uovo amniotico e dove cresce l'embrione
Gli animali che depongono uova sono ovipari (gallina, rana, serpente). Gli animali che partoriscono i piccoli sono vivipari (mucca, cane, essere umano). Alcuni, come molti squali e certi serpenti, tengono le uova dentro il corpo finché si schiudono (ovovivipari).
L'uovo è adatto all'ambiente. Le uova di pesci e rane sono molli e coperte di gelatina perché l'acqua le tiene umide. Sulla terra l'uovo ha bisogno di protezione, perciò rettili e uccelli depongono l'uovo amniotico:
- Guscio: duro o coriaceo, evita che l'uovo si secchi, ma ha pori per far passare l'aria.
- Amnios: un sacco di liquido attorno all'embrione, come un piccolo stagno privato e un ammortizzatore.
- Sacco vitellino: contiene il cibo (il tuorlo).
- Allantoide: raccoglie i rifiuti e aiuta gli scambi di gas.
- Corion: la membrana esterna sotto il guscio; scambia ossigeno e anidride carbonica.
Rettili, uccelli e mammiferi si chiamano amnioti perché i loro embrioni hanno l'amnios. Nella maggior parte dei mammiferi queste membrane contribuiscono a formare la placenta, che nutre l'embrione con il sangue della madre.
Sviluppo: diretto, indiretto e metamorfosi
Nello sviluppo diretto i piccoli sembrano adulti in miniatura (uccelli, mammiferi, ragni). Nello sviluppo indiretto c'è una larva molto diversa dall'adulto, che poi si trasforma. Questo cambiamento della forma del corpo è la metamorfosi.
Metamorfosi completa (4 stadi)
Uovo → larva (bruco, verme della mosca, larva di coleottero: mangia e cresce) → pupa (involucro di riposo dove il corpo viene ricostruito) → adulto. Farfalle, falene, coleotteri, mosche, api.
Metamorfosi incompleta (3 stadi)
Uovo → ninfa (un piccolo adulto senza ali complete) → adulto. Cavallette, scarafaggi, libellule.
Muta e ormoni
Gli insetti hanno uno scheletro esterno duro che non si allarga, quindi lo abbandonano per crescere. Questa è la muta. La controllano gli ormoni: uno (l'ecdisone) fa partire ogni muta; un altro (l'ormone giovanile) mantiene l'insetto giovane. Quando l'ormone giovanile cala, la muta successiva produce la pupa o l'adulto.
Anche le rane mostrano la metamorfosi: i girini respirano con le branchie e hanno la coda; l'ormone tiroideo fa spuntare le zampe, scomparire la coda e formare i polmoni.
Parassiti con più di un ospite
Alcuni parassiti hanno bisogno di due ospiti. La tenia vive da adulta nell'intestino umano (ospite definitivo, dove avviene la riproduzione sessuata) e da larva in un maiale o in una mucca (ospite intermedio). Cuocere bene la carne interrompe il ciclo.
Formule e definizioni chiave
- Gamete: cellula sessuale (spermatozoo o cellula uovo)
- Spermatozoo + uovo → zigote (fecondazione) → embrione
- Oviparo: depone uova; viviparo: partorisce i piccoli
- Metamorfosi completa: uovo → larva → pupa → adulto
- Metamorfosi incompleta: uovo → ninfa → adulto
- Membrane dell'uovo amniotico: amnios, corion, allantoide, sacco vitellino
- Partenogenesi: piccoli da un uovo non fecondato
Esempi svolti
1. Una rana depone circa 2000 uova, mentre una gallina ne depone una alla volta. Spiega la differenza.
Passo 1: Le rane hanno la fecondazione esterna, in acqua. Passo 2: Molte uova non vengono mai fecondate o vengono mangiate dai pesci. Passo 3: Per avere almeno qualche piccolo, la rana deve rilasciare moltissime uova. Passo 4: La gallina ha la fecondazione interna e protegge l'uovo con il guscio e covandolo, quindi bastano poche uova perché sopravvivano meglio.
2. Classifica: mosca domestica, scarafaggio, falena del baco da seta, libellula. Metamorfosi completa o incompleta?
Passo 1: Chiediti: c'è una pupa? Mosca domestica (verme poi pupa): completa. Falena del baco da seta (bruco, bozzolo): completa. Passo 2: Scarafaggio e libellula hanno ninfe e niente pupa: incompleta.
3. A luglio un giardiniere trova solo femmine in una colonia di afidi, eppure la colonia continua a crescere. Come è possibile?
Passo 1: Crescere vuol dire che nascono piccoli. Passo 2: Senza maschi non ci sono spermatozoi, quindi le uova non sono fecondate. Passo 3: Gli afidi usano la partenogenesi: le femmine fanno nascere piccoli da uova non fecondate. Passo 4: I piccoli sono copie della madre, e questo fa crescere la colonia molto in fretta quando il tempo è buono.
4. Perché una lucertola può deporre le uova nella sabbia asciutta e una rana no?
Passo 1: Le uova di rana hanno solo la gelatina, niente guscio, quindi sulla terra si seccano. Passo 2: Le uova di lucertola sono amniotiche: un guscio coriaceo evita la perdita d'acqua. Passo 3: L'amnios tiene l'embrione nel suo liquido, il tuorlo lo nutre e corion e allantoide gestiscono gas e rifiuti. Passo 4: Così la lucertola non ha bisogno di uno stagno.
Errori comuni
- Pensare che fecondazione e riproduzione siano la stessa cosa. La fecondazione è solo l'unione di spermatozoo e uovo; la riproduzione è tutto il processo per far nascere i piccoli.
- Dire che la pupa è morta o che riposa senza fare nulla. Dentro la pupa il corpo viene ricostruito e diventa un adulto.
- Chiamare 'a fecondazione esterna' tutti gli animali che depongono uova. Galline e serpenti depongono uova, ma la fecondazione è avvenuta dentro il corpo.
- Pensare che gli ermafroditi si fecondino sempre da soli. I lombrichi sono ermafroditi ma si scambiano comunque gli spermatozoi con un partner.