ECHINODERMI: CARATTERISTICHE, RIPRODUZIONE, RESPIRAZIONE - BIOLOGIA - 2025

Gli echinodermi sono phylum di animali marini che comprendono stelle marine, stelle fragili, ricci di mare, cetrioli di mare e gigli di mare. Per quanto riguarda la morfologia, è un gruppo che si distingue in modo significativo dal resto dei lignaggi, per la sua simmetria pentaradiale.

Sono caratterizzati dalla presenza di protuberanze o spine esterne sulla superficie dell'animale. Tutti gli echinodermi hanno endoscheletri calcarei localizzati in modi diversi. Inoltre, hanno un sistema vascolare acquifero e branchie dermiche.

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Caratteristiche generali

Gli echinodermi sono caratterizzati da un corpo triploblastico non segmentato con simmetria pentarradiale, sebbene non sia possibile visualizzare alcuna stretta relazione con il resto dei raggi (spugne, cnidari e ctenofori).

Il corpo può essere rotondo, cilindrico o assumere la forma di una stella. Non hanno una testa definita, hanno un asse orale-aborale.

Essendo deuterostomizzati, l'ano ha origine dall'apertura blastoporale, mentre la bocca è un'apertura secondaria. Il celoma è enterocelico.

Hanno un sistema vascolare acquifero che ha origine dal celoma, e si estende per tutto il corpo dell'individuo in una serie di proiezioni o tentacoli (podi o piedi a tubo) con un'apertura verso l'esterno chiamata madreporite.

In alcuni gruppi l'apertura è assente o interna. Questo sistema funziona come un organo idraulico.

Sistemi di organi

Apparato digerente

L'apparato digerente è completo, assiale e talvolta gira molte volte. Non hanno organi escretori, invece, sono le strutture respiratorie che sono responsabili di questo processo.

Sistema Hemal

Il sistema ematico o ematico è notevolmente ridotto e non gioca un ruolo rilevante nella circolazione dell'animale, poiché questo fenomeno è mediato dall'azione delle ciglia peritoneali.

Sistema nervoso

Il sistema nervoso è organizzato in tre anelli nervosi che circondano il tratto digestivo. Da qui provengono i nervi periferici radiali. Non c'è cervello e gli organi specializzati per rilevare gli stimoli ambientali sono pochissimi.

Alcuni organi sensoriali presenti nel gruppo sono: chemocettori, podi, tentacoli terminali e statocisti.

Per gli stimoli luminosi, hanno semplici fotorecettori che consentono loro di discernere tra la presenza e l'assenza dello stimolo luminoso. Il grado di sviluppo del recettore dipende in larga misura dal gruppo studiato.

Sistema respiratorio

Le diverse classi di echinodermi sono caratterizzate dall'esposizione di un'ampia varietà di organi respiratori.

Gli echinoidi regolari respirano attraverso una serie di branchie dermiche. Gli asteroidi hanno papule, gli ofiuroidi respirano attraverso le pareti della borsa, mentre gli oloturoidi lo fanno attraverso gli alberi respiratori. Tutti hanno piedi a tubo per eseguire il processo di respirazione.

Sistema vascolare acquifero

La caratteristica più evidente degli echinodermi è l'esistenza di un sistema vascolare acquifero. È formato da una serie di condotti, serbatoi e podi superficiali.

È rivestito da un epitelio con ciglia e l'interno contiene un liquido simile nella composizione all'acqua di mare, ricco di ioni di potassio e proteine.

Si propone che la funzione principale di questo sistema idraulico sia legata all'alimentazione, e possa aver assunto, in modo secondario, ruoli significativi nei processi di locomozione, escrezione e respirazione.

Il sistema è molto efficiente, è costituito da un'apertura rivolta verso l'esterno, chiamata madreporito, che funziona come una sorta di setaccio e potrebbe avere funzioni di regolazione della pressione.

Seguito dalla madreporite, troviamo il canale di pietra, che scende fino ad incontrare il canale anulare, dove si trovano i corpi di Tiedemann e le vescicole Poli. I primi sono responsabili della produzione di colomociti e i secondi sono serbatoi di fluidi.

Un canale radiale nasce dal canale anulare verso ciascuno dei bracci, collegato ai piedi del tubo attraverso canali laterali.

Tassonomia e classi

Il Phylum Echinodermata e il Phylum Hemichordata appartengono a un Superphylum chiamato Ambulacraria. Sebbene gli echinodermi siano spesso popolari, la maggior parte delle persone non ha familiarità con gli emicordati o i vermi delle ghiande.

Questi due gruppi condividono diverse caratteristiche comuni, oltre ad essere deuterostomati. Entrambi hanno un celoma tripartito, gli stadi larvali sono abbastanza simili e hanno un metanefridio altamente specializzato.

Il Phylum Echinodermata è composto da circa 7.000 specie di organismi viventi e più di 20.000 specie ora estinte. Inizialmente si dividono in due Subphylum: Pelmatozoa ed Eleutherozoa, dove si trovano le cinque classi che compongono il Phylum.

Il sistema di classificazione tradizionale raggruppa le forme con capacità di movimento nel Subphylum Eleutherozoa, contenendo così la maggior parte delle specie moderne.

Il nome di questo Subphylum deriva dal greco eleutheros, che significa libero, e zoon, che significa animale. La forma del corpo dei membri è eterogenea, con rappresentanti con forme a stella, allungate o globose. Si compone di quattro classi: Asteroidea, Ophiuroidea, Echinoidea e Holothuroidea.

Al contrario, il Subphylum Pelmatozoa conteneva forme sessili e peduncolate, formate soprattutto dalle forme ormai estinte e da crinoidi viventi. Successivamente, descriveremo ciascuna delle attuali classi di echinodermi:

Classe Asteroidea

Gli asteroidi sono conosciuti come stelle marine. Sono generalmente pentamerici, sebbene ci siano eccezioni con un numero molto maggiore di armi. Ad esempio, il genere Heliaster può avere più di 40 braccia.

La sua morfologia è appiattita nel senso dell'asse orale-aborale, spostandosi lungo la superficie orale. Al centro del disco orale si apre la bocca dell'individuo, da cui le braccia irradiano solchi ambulacrali. Quattro file di podi sono disposte in ogni fila.

Lo scheletro è costituito da ossicini dermici calcarei con forme che assomigliano a un piatto, aste o croci. Questi elementi sono uniti grazie alla presenza del tessuto connettivo.

La superficie corporea è ricoperta da numerose spine che sono ricoperte dall'epidermide. Queste sporgenze fanno parte dello scheletro e possono poggiare sugli ossicini o essere un'estensione di essi.

I pedicellari si trovano sulla superficie del corpo. Queste strutture svolgono un ruolo nella protezione e nella pulizia del corpo. Le papule sono un altro tipo di appendice del corpo che partecipa al processo di escrezione e scambio di gas.

Lo stadio larvale è noto come bipinnaria, che si trasforma in brachilaria dopo la comparsa di tre braccia corte aggiuntive.

Classe Ophiuroidea

Le stelle sono considerate un gruppo di successo, molto vario e ampiamente distribuito in tutto il mare. Queste caratteristiche sono il risultato delle eccellenti capacità di movimento del gruppo.

La forma tipica sono cinque braccia sottili, dove si distingue il disco centrale - in contrasto con gli asteroidi. Non hanno scanalature per tubi, podi e ventose.

La funzione degli ossicini assomiglia alle articolazioni delle vertebre e si trovano lungo le braccia.

Hanno un paio di fessure chiamate borse, situate alla base delle braccia, una per lato. Questi hanno ciglia che quando battono, provocano un flusso d'acqua che entra attraverso l'apertura periferica e esce dall'apertura orale. Le pareti delle borse mediano la borsa del gas.

Lo stadio larvale è chiamato ofiopluteo e ha quattro braccia con fasce di ciglia. La metamorfosi non include uno stadio di attaccamento al substrato.

Classe Echinoidea

La classe Echinoideos comprende i ricci di mare. I membri di questa classe possono presentare un corpo globoso, come i rappresentanti più noti, o essere appiattiti (come dollari o monete di mare). Non hanno braccia, ma il guscio che li circonda ha una sorta di simmetria pentaradiale.

Nei ricci normali, la superficie del corpo è coperta da spine mobili e possono essere di lunghezza diversa. Quelli irregolari, nel frattempo, hanno spine più corte che si conformano alle loro abitudini di scavo.

C'è un dispositivo da masticare chiamato lanterna di Aristotele. È un componente notevole di questo gruppo e si trova nei ricci regolari. La larva ha sei paia di braccia ed è chiamata echinopluteus.

Classe Holothuroidea

Gli oloturoidi sono cetrioli di mare. Questi organismi sono comuni nelle acque costiere di tutto il mondo. Mancano di braccia e l'asse orale-aborale è allungato e poggiano sul lato ventrale.

In questo gruppo gli ossicini sono stati ridotti a particelle microscopiche. Il sistema vascolare dell'acquifero ha la particolarità che la madreporite si apre alla cavità celomica generale. Per questo quello che circola nel sistema è liquido dal celoma e non acqua.

Classe dei crinoidi

Sono il gruppo più primitivo di echinodermi, ed è formato dai gigli di mare, che sono peduncolati e sedentari, e dai comatulidi, che sono liberi.

Il corpo dei crinoidi è formato dal peduncolo di fissazione e dalla corona. Il peduncolo è attaccato alla corona dal calice.

Le braccia sono generalmente ramificate e hanno una serie di file di rigonfiamenti chiamati pinnule.

La caratteristica più notevole del gruppo è l'assenza della madreporite nel sistema vascolare dell'acquifero. La larva del gruppo si chiama pergamena.

Riproduzione

Gli echinodermi presentano le due modalità di riproduzione fondamentali: sessuale e asessuale. I sessi sono generalmente separati, sebbene sia stato segnalato un piccolo numero di eccezioni ermafrodite. Le gonadi sono caratterizzate dall'essere grandi e multiple, ad eccezione degli oloturoidi.

I condotti sono semplici e non ci sono apparenti copulatori o strutture sessuali secondarie. La fecondazione è esterna, con l'espulsione di gameti maschili e femminili nell'oceano. Alcuni schiudono le uova.

Lo sviluppo avviene attraverso stadi larvali. La larva ha la capacità di nuotare liberamente e la simmetria è bilaterale - quindi l'adulto, o subadulto, assume la forma radiale caratteristica del gruppo.

In alcune specie di asteroidi, la riproduzione può avvenire per eventi di divisione del disco centrale in due parti. Quindi, ognuno è in grado di generare un nuovo individuo. Questo evento di riproduzione asessuata è noto come fisiparità.

In generale, gli echinodermi hanno un'impressionante capacità di rigenerazione, essendo in grado di rigenerare parti o porzioni mancanti nelle forme adulte. Se un braccio in isolamento trattiene almeno una parte del disco centrale, l'intero animale può rigenerarsi in meno di un anno.

Alimentazione

Le stelle marine hanno una dieta onnivora, mentre altre sono in grado di nutrirsi solo di materia nutritiva sospesa nell'oceano. Tuttavia, la maggior parte delle specie è carnivora e si nutre di vari gruppi di invertebrati marini.

Le stelle sono alimentatori di filtri, spazzini o consumatori di materiale organico. L'ottenimento del cibo è mediato da spine, podi e ciglia. La maggior parte dei ricci di mare sono onnivori e la loro dieta consiste in alghe e materia organica. I crinoidi sono alimentatori di filtri.

Non esistono specie con abitudini di vita parassitarie. Tuttavia, sono state identificate alcune specie commensali. Al contrario, un'ampia varietà di organismi marini utilizza gli echinodermi per la vita, comprese le forme parassitarie e commensali.

Habitat e distribuzione

Tutti gli echinodermi abitano le aree marine. Non sono in grado di vivere in ambienti d'acqua dolce, poiché non dispongono di un apparato osmoregolatorio che consenta il necessario equilibrio nei loro fluidi interni. Si trovano generalmente in aree profonde.

Evoluzione

La documentazione fossile

Sono un antico gruppo risalente almeno al periodo Cambriano. Secondo la documentazione fossile, uno dei primi echinodermi fu Arkarua, sebbene l'identificazione dell'esemplare sia una questione controversa tra gli esperti di Phylum.

Ci sono diverse ipotesi che tentano di spiegare la possibile origine di questo gruppo animale enigmatico e peculiare. È chiaro che provengono da un gruppo che presentava simmetria bilaterale, poiché la larva inizia il suo sviluppo essendo bilaterale, anche se successivamente si modifica in radiale.

Evoluzione della simmetria

Si suggerisce che i primi echinodermi fossero forme sessili e la loro forma radiale è una caratteristica adattativa che offre vantaggi a un'esistenza senza movimenti liberi nell'acqua.

Una forma bilaterale è intesa come un adattamento per la vita in movimento, in quanto fornisce la direzionalità, in contrasto con la simmetria radiale.

L'evidenza suggerisce che le pressioni selettive a cui sono state esposte hanno favorito l'aumento della frequenza delle forme con capacità di movimento, nonostante conservassero la simmetria radiale.

Poiché la simmetria bilaterale favorisce il movimento degli animali, tre gruppi all'interno degli echinodermi possiedono un tale modello di superficie, ottenuto secondariamente. Questi sono i cetrioli di mare e due gruppi di ricci.

Riferimenti

1. Barnes, RD (1983). Zoologia degli invertebrati. Interamerican.
2. Brusca, RC e Brusca, GJ (2005). Invertebrati. McGraw-Hill.
3. French, K., Randall, D. e Burggren, W. (1998). Eckert. Fisiologia animale: meccanismi e adattamenti. McGraw-Hill.
4. Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC e Garrison, C. (2001). Principi integrati di zoologia (Vol.15). McGraw-Hill.
5. Irwin, MD, Stoner, JB e Cobaugh, AM (a cura di). (2013). Zookeeping: un'introduzione alla scienza e alla tecnologia. University of Chicago Press.
6. Marshall, AJ e Williams, WD (1985). Zoologia. Invertebrati (Vol.1). Ho invertito.