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Como os animais mantêm sua forma corporal após o desenvolvimento até a maturidade?

Como os animais mantêm sua forma corporal após o desenvolvimento até a maturidade?


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Recentemente, li um livro sobre biologia evolutiva do desenvolvimento para leigos, que descreve como um feto é progressivamente dividido em zonas mais refinadas de atividade genética. Essas zonas, como as coordenadas de GPS, definem quais genes serão ativados em que horário e em qual local.

O que me interessa é - após o desenvolvimento até a maturidade, o que define como os animais mantêm sua forma corporal? É o mesmo sistema "GPS" que define os limites de um organismo? Ou é outra coisa dentro das células especializadas que lhes diz para crescer em certas direções e evitar outras?

Para esclarecer a questão com um exemplo - vejamos os vasos sanguíneos - o que impede que o revestimento dos vasos sanguíneos cresça para sempre em todas as direções, ocupando todo o espaço da cavidade interna disponível?


Normalmente, as células não proliferam sem um "comando". As "zonas de atividade genética" que você mencionou são definidas por gradientes de moléculas morfogênicas (e interações celulares). No organismo adulto, o "mapa" original das concentrações dessas moléculas já está realizado e o padrão que elas definiram antes não está mais presente.

Outra ideia intimamente ligada é que a maioria das células em tecidos maduros não consegue se proliferar, pois já passou pelo processo de diferenciação. Em contraste, as células-tronco mantêm sua capacidade de reprodução. [Existem ainda algumas maneiras de desdiferenciar alguns tipos de células, ou seja, obter células-tronco induzidas in vitro.] Assim, os embrias são compostos de células-tronco embrionárias, enquanto os organismos adultos têm vários pools restritos de células-tronco (por exemplo, em órgãos hematopoéticos, onde novas células sanguíneas são produzidas.)


Ciclos de vida

Um ciclo de vida descreve a série de estágios pelos quais um organismo individual passa, desde o momento em que é concebido até o momento em que produz seus próprios descendentes. Essa série de estágios é chamada de ciclo de vida porque os descendentes passam pela mesma série antes de produzirem seus próprios descendentes. Conseqüentemente, o ciclo de vida se repete a cada geração. Os estágios básicos de um ciclo de vida para todos os organismos incluem um estágio pré-reprodutivo (ou juvenil) no qual os indivíduos crescem e amadurecem e um estágio reprodutivo (ou adulto) no qual os indivíduos produzem descendentes. No entanto, as espécies variam enormemente nos aspectos particulares de seus próprios ciclos de vida únicos.

As diferenças entre as espécies no ciclo de vida básico freqüentemente refletem adaptações para sobreviver e produzir descendentes em diferentes condições ecológicas. Por exemplo, algumas espécies de plantas vivem em habitats nos quais são capazes de crescer, amadurecer e se reproduzir em uma única estação de cultivo. Em habitats menos férteis, entretanto, as plantas podem não crescer o suficiente para completar com sucesso seu ciclo de vida em um ano. Consequentemente, as espécies de plantas nesses habitats podem ter ciclos de vida com estágios pré-reprodutivos mais longos. Além de serem afetados pelas condições ambientais, os ciclos de vida também são influenciados por padrões de alocação de energia. Energia que é usada para o crescimento ou metabolismo também não pode ser usado para produzir descendentes. Portanto, as adaptações que aumentam a sobrevivência ou o sucesso reprodutivo em um estágio do ciclo de vida podem reduzir a sobrevivência ou o sucesso reprodutivo em outros estágios. Essa situação é chamada de compensação.

Um exemplo desse tipo de compensação está relacionado à duração do estágio reprodutivo. Alguns organismos, incluindo humanos e plantas perenes, têm estágios reprodutivos longos e podem se reproduzir muitas vezes durante esse estágio. Diz-se que esses tipos de organismos têm ciclos de vida iterópicos (nascimentos repetidos). Em contraste, o salmão e as plantas anuais são exemplos de espécies com ciclos de vida semíparos (nascimento único). Nesse tipo de ciclo de vida, os indivíduos se reproduzem apenas uma vez e morrem. Intuitivamente, pode-se esperar que os organismos iterópares produzam mais descendentes do que as espécies semelparosas. Devido à compensação na alocação de energia, no entanto, as espécies semelparosas podem, em alguns casos, ter mais sucesso na produção de descendentes do que as espécies iterópicas, apesar do fato de se reproduzirem apenas uma vez. Como as espécies semíparas não sobrevivem após a reprodução, elas podem alocar toda a energia disponível para a produção de descendentes. Sob certas condições ambientais, essa alocação de energia extra pode resultar em um número maior de descendentes do que uma espécie iterópara que deve reservar energia suficiente para sobreviver.


Função de Metamorfose

Os cientistas permanecem incertos por que a metamorfose evoluiu. Para os animais de hoje, seu propósito é óbvio: se a metamorfose não ocorresse, os girinos não poderiam se tornar sapos e as larvas não poderiam se tornar adultos adultos capazes de se reproduzir. Sem membros reprodutivamente maduros, essas espécies morreriam rapidamente.

Mas por que essas espécies evoluíram para precisar dessa etapa extra em primeiro lugar? Por que não simplesmente chocar borboletas ou sapos adultos nos ovos?

Pelo menos algumas espécies em metamorfose não começaram assim: os primeiros insetos basicamente eclodiram quando adultos crescidos. Mas algumas centenas de milhões de anos atrás, algumas espécies tropeçaram no truque da metamorfose. Foi aparentemente um grande sucesso - acredita-se que quase dois terços das espécies vivas hoje usam metamorfose para realizar grandes mudanças entre suas formas adultas e juvenis.

O benefício da metamorfose pode estar em sua capacidade de reduzir a competição. Animais pré-metamórficos normalmente consomem recursos completamente diferentes de suas formas adultas. Os girinos vivem na água, comendo algas e plantas. As rãs vivem na terra, respirando ar e comendo insetos. As lagartas comem folhas, borboletas vivem de néctar. Etc ..

Isso efetivamente impede que os membros mais velhos da espécie competam com os membros mais jovens. Isso pode levar mais membros da espécie a atingirem a maturidade sexual com sucesso, sem o risco de serem superados por membros mais velhos de sua espécie.


Gerando Energia

Animais de sangue quente requerem muita energia para manter a temperatura corporal constante. Mamíferos e pássaros requerem muito mais comida e energia do que animais de sangue frio com o mesmo peso. Isso ocorre porque em animais de sangue quente, o calor que eles perdem é proporcional à área de superfície de seus corpos, enquanto o calor que eles produzem é proporcional à sua massa. Isso significa que animais maiores de sangue quente podem gerar mais calor do que perdem e podem manter a temperatura corporal estável com mais facilidade. Animais menores de sangue quente perdem calor mais rapidamente. Portanto, é mais fácil ficar aquecido sendo maior. Animais de sangue quente não podem ser muito pequenos, caso contrário, eles perderão calor mais rápido do que podem produzi-lo.

Essa energia produzida por animais de sangue quente vem principalmente dos alimentos. O alimento representa a energia química armazenada (energia potencial), que é convertida em outras formas de energia dentro do corpo quando o alimento é metabolizado. Metabolismo se refere a todas as reações químicas de um corpo.

O metabolismo dos alimentos dentro do corpo é freqüentemente referido como combustão interna, uma vez que os mesmos subprodutos são gerados durante uma reação de combustão típica - dióxido de carbono e água. E, como as reações de combustão, as reações metabólicas tendem a ser exotérmicas, produzindo calor.

Para um animal de sangue quente, a comida não é apenas um luxo - é uma questão de vida ou morte. Se o alimento não está disponível para energia, a gordura do corpo é queimada. Uma vez que as reservas de gordura se esgotem, a morte é iminente se uma fonte de alimento não for encontrada. Quanto menor o animal de sangue quente, mais ele deve comer - em relação ao tamanho de seu corpo - para manter sua fornalha interna alimentada. É por isso que a maioria dos pássaros canoros voam para o sul no inverno.

Por outro lado, os animais de sangue frio requerem menos energia para sobreviver do que os animais de sangue quente, porque grande parte da energia que impulsiona seu metabolismo vem de seus arredores. É comum ver tartarugas tomando sol nas rochas e troncos. Eles não estão tentando se bronzear, ao contrário, estão acelerando o metabolismo. O sol dá a eles um impulso de energia. A atividade muscular em animais de sangue frio depende de reações químicas, que ocorrem rapidamente quando está quente e lentamente quando está frio (porque as moléculas reagentes movem-se mais rápido quando a temperatura aumenta).

Alguns répteis, como a píton, podem passar um ano sem comer, porque não usam comida para produzir calor corporal. E, se ficarem imóveis, gastam pouca energia, de modo que podem se dar ao luxo de comer pouco.

Animais de sangue frio têm uma desvantagem em comparação com animais de sangue quente: há uma certa temperatura abaixo da qual seu metabolismo simplesmente não funciona. A razão é que todas as reações químicas diminuem à medida que a temperatura diminui, portanto, em baixas temperaturas, todas as reações químicas em um organismo ficam mais lentas.

Você pode notar que poucos animais de sangue frio estão ativos no inverno, e quanto mais ao norte você vai, mais raros eles se tornam. Em contraste, os animais de sangue quente estão presentes em uma ampla variedade de ambientes e por mais tempo do que os animais de sangue frio.


Comportamento

Diferentes espécies de salamandras têm diferentes características comportamentais. Estamos listando aqui os padrões de comportamento comuns desses anfíbios.

  • Eles são noturnos por natureza.
  • Esses anfíbios são encontrados tanto aquáticos quanto terrestres, dependendo de suas espécies.
  • Os terrestres tornam-se aquáticos temporária ou permanentemente durante a época de reprodução.
  • Eles são amigáveis ​​aos humanos por natureza, a menos que sejam muito manuseados, embora evitem áreas povoadas.
  • Esses anfíbios são polígamos em seu comportamento de acasalamento.
  • Eles não matam suas presas, em vez disso, caçam-nas e comê-las diretamente.
  • Ele próprio amputa sua cauda se for agarrado por outras criaturas.

Conexões culturais modernas

Os principais tópicos da biologia do desenvolvimento estão intimamente relacionados às controvérsias políticas e científicas em torno do uso de células-tronco, que têm o potencial de se tornarem muitos ou mesmo todos os tipos de células adultas, prometendo que os cientistas um dia poderão ser capazes de regenerar as células danificadas. tecidos e órgãos. Como o embrião está constantemente passando por esses tipos de mudanças, ele contém muito mais células-tronco do que os adultos, especialmente aquelas que são capazes de se transformar em mais tipos de células. Muitos cientistas e médicos veem a pesquisa com células-tronco como um campo promissor com potencial para oferecer curas para doenças que atualmente não têm tratamento. A polêmica está no uso de embriões humanos, que são destruídos no processo. Este é talvez o problema mais urgente na biologia do desenvolvimento hoje: encontrar uma maneira de controlar e usar células-tronco para tratamentos médicos.

Gilbert, Scott F. Biologia do Desenvolvimento. 2ª ed. Sunderland, MA: Sinauer Associates, 1988.


O hermafroditismo ocorre em animais nos quais um indivíduo possui sistemas reprodutivos masculino e feminino. Invertebrados como minhocas, lesmas, tênias e caracóis (Figura 13.5) costumam ser hermafroditas. Os hermafroditas podem se autofertilizar, mas normalmente eles se acasalam com outro de sua espécie, fertilizando-se mutuamente e ambos produzindo descendentes. A autofecundação é mais comum em animais com mobilidade limitada ou sem mobilidade, como cracas e mariscos. Muitas espécies possuem mecanismos específicos para prevenir a autofecundação, porque é uma forma extrema de endogamia e geralmente produz descendentes menos aptos.

Figura 13.5 Muitos (a) caracóis são hermafroditas. Quando dois indivíduos (b) acasalam, eles podem produzir até 100 ovos cada. (crédito a: modificação da obra de Assaf Shtilman crédito b: modificação da obra de & # 8220Schristia & # 8221 / Flickr)


Controle Hormonal

O hormônio do crescimento é essencial para o crescimento e desenvolvimento normais. É regulado por dois hormônios liberados do cérebro (no hipotálamo) que causam picos diários de GH no sangue. Os picos estão mais intimamente associados ao ciclo do sono, picos grandes que aparecem logo depois de dormir e logo antes de acordar. Uma vez que o hormônio do crescimento está associado não apenas ao crescimento e à diferenciação, mas também à manutenção e reparo do tecido, faz sentido que o pico da atividade do GH ocorresse durante o período não ativo. Na verdade, o hormônio hipotalâmico que induz a liberação de GH (hormônio liberador de GH) é um indutor do sono. Alguns pesquisadores sugeriram que o desaparecimento do sono profundo à medida que envelhecemos e a redução associada da liberação de GH podem contribuir para o declínio físico que os humanos experimentam na velhice.

GH representa cerca de metade do conteúdo hormonal total do anterior glândula pituitária. GH estimula a absorção de aminoácidos e proteína síntese necessária para o desenvolvimento do músculo esquelético estimula a quebra da gordura para utilização de energia pelas células do corpo estimula a formação e manutenção da placa epifisária no osso, e estimula o alongamento dos ossos longos pela estimulação da deposição celular dos osteoblastos do osso e estimula a fígado para produzir proteínas estimuladoras do crescimento, chamadas fatores de crescimento semelhantes à insulina (IGF), que então afetam o metabolismo celular de todas as células do corpo.


Como os animais mantêm sua forma corporal após o desenvolvimento até a maturidade? - Biologia

PARTE V. A ORIGEM E CLASSIFICAÇÃO DA VIDA

23. O reino animal

23,14. Adaptações para a vida terrestre

Há evidências fósseis de plantas terrestres e fungos por volta de 480 milhões de anos atrás, durante o período Ordoviciano, e as plantas vasculares estavam bem estabelecidas na terra na época em que os animais terrestres apareceram no registro fóssil, cerca de 420 milhões de anos atrás. Assim, as plantas e os fungos serviam de fonte de alimento e abrigo para os animais.

Todos os animais que vivem na terra devem superar certos problemas comuns. Animais terrestres devem ter:

1. uma membrana úmida que permite uma troca gasosa adequada entre a atmosfera e o organismo,

2. um meio de suporte e locomoção adequado para viagens terrestres,

3. métodos para conservar a água interna,

4. um meio de reprodução e desenvolvimento embrionário inicial em que não são necessárias grandes quantidades de água, e

5. métodos para sobreviver às mudanças climáticas rápidas e extremas que caracterizam muitos habitats terrestres.

Quando os primeiros animais terrestres evoluíram, havia muitos nichos não preenchidos, portanto, muita radiação adaptativa ocorreu, resultando em um grande número de espécies animais diferentes. De todos os muitos filos de animais no oceano, apenas alguns fizeram a transição do oceano para os ambientes extremamente variáveis ​​encontrados na terra. Os anelídeos (minhocas e sanguessugas) e os moluscos (caracóis terrestres) têm espécies terrestres, mas estão confinados a habitats úmidos. Muitos dos artrópodes (centopéias, milípedes, escorpiões, aranhas, ácaros, carrapatos e insetos) e vertebrados (répteis, pássaros e mamíferos) adaptaram-se a uma ampla variedade de habitats terrestres mais secos.

Existem cinco tipos de artrópodes terrestres: crustáceos, centopéias, centopéias, aracnídeos (ácaros, carrapatos, aranhas, escorpiões) e insetos. Os poucos crustáceos terrestres geralmente estão confinados a ambientes úmidos. Os primeiros animais terrestres foram os milípedes, conhecidos a partir do registro fóssil de mais de 400 milhões de anos atrás. Os insetos que não voam também são organismos terrestres primitivos. O exoesqueleto dos artrópodes marinhos foi importante para permitir que alguns de seus descendentes se adaptassem à terra. Fornece o suporte necessário no ar menos flutuante e serve como uma superfície para fixação do músculo que permite movimentos rápidos. O exoesqueleto da maioria dos artrópodes terrestres tem um revestimento ceroso à prova d'água que reduz a perda de água.

Os artrópodes terrestres possuem um sistema respiratório interno que evita a perda de água de sua superfície respiratória. Eles têm um sistema traqueal de tubos de paredes finas que se estendem por todas as regiões do corpo, proporcionando assim uma grande área de superfície para a troca gasosa (figura 23.31a). Esses tubos possuem pequenas aberturas para o exterior, que reduzem a quantidade de água perdida para o meio ambiente. Outro método importante de conservação de água em insetos e aranhas é a presença de túbulos de Malpighi, tubos de paredes finas que circundam o intestino e reabsorvem água de resíduos nitrogenados antes de sua excreção (figura 23.31b).

FIGURA 23.31. Sistemas respiratórios e de remoção de resíduos de insetos

(a) Espiráculos são aberturas no exoesqueleto de insetos e outros artrópodes terrestres. Essas aberturas se conectam a uma série de tubos (traquéias) que permitem o transporte de gases no corpo do inseto. (b) Túbulos de Malpighi são usados ​​na eliminação de materiais residuais e na reabsorção de água no corpo do artrópode. Ambos os sistemas são meios de conservar a água corporal.

A fertilização interna é típica de artrópodes terrestres. Envolve a cópula, na qual um pênis é usado para inserir o esperma no trato reprodutivo da fêmea (insetos, milípedes) ou a produção de sacos contendo espermatozoides especiais (espermatóforos) que são coletados pela fêmea (aranhas, centopéias) . Isso é importante porque o espermatozóide e o óvulo estão protegidos contra a secagem.

Os artrópodes terrestres desenvolveram uma série de características que garantem sua sobrevivência em condições ambientais hostis. Muitos procuram locais protegidos e tornam-se inativos durante os períodos de frio ou seca. Freqüentemente, isso envolve mudanças na fisiologia que protegem contra o congelamento ou evitam a perda de água. Além disso, sua taxa reprodutiva rápida pode substituir o grande número que morre. A maior parte de uma população pode ser perdida por causa de uma mudança ambiental inadequada, mas, quando as condições favoráveis ​​retornarem, os indivíduos restantes podem aumentar rapidamente em número. Muitos têm ciclos de vida complexos que envolvem estágios larvais que ocupam nichos diferentes dos adultos. Por exemplo, as borboletas têm estágios larvais que se alimentam das folhas das plantas e crescem rapidamente. Os adultos se alimentam do néctar das flores e estão principalmente envolvidos na reprodução sexual, que envolve acasalamento e postura dos ovos em plantas hospedeiras apropriadas (figura 23.32).

FIGURA 23.32. A história de vida de uma borboleta monarca

A fêmea adulta põe ovos em uma planta de serralha. O ovo fertilizado eclode no estágio larval, conhecido como lagarta, que se alimenta das folhas da planta leiteira. A lagarta cresce e eventualmente se metamorfoseia em pupa. Depois de emergir da pupa, as asas do adulto se expandem ao tamanho máximo. Os adultos se alimentam do néctar das flores. Após o acasalamento, a fêmea põe ovos e o ciclo de vida recomeça.

Os artrópodes terrestres ocupam uma incrível variedade de nichos. Muitos insetos são herbívoros que competem diretamente com os humanos por comida. Eles são capazes de dizimar populações de plantas que servem como alimento humano. Muitas práticas agrícolas, incluindo o uso de pesticidas, são direcionadas ao controle de populações de insetos. Outros tipos de insetos, assim como aranhas e centopéias, são carnívoros que se alimentam principalmente de artrópodes e outros pequenos animais. Os ácaros e milípedes se alimentam principalmente de material em decomposição e os fungos e bactérias que fazem parte do material em decomposição. Os insetos evoluíram em conjunto com as plantas com flores, seu papel na polinização é bem compreendido. Abelhas, borboletas e besouros transferem o pólen de uma flor para outra enquanto visitam as flores em busca de alimento. Muitos tipos de culturas dependem das abelhas para a polinização, e os agricultores até alugam colmeias para garantir a polinização adequada para a produção de frutas.

Os primeiros vertebrados em terra foram provavelmente os ancestrais dos anfíbios atuais (sapos, rãs e salamandras). O endoesqueleto dos vertebrados é um importante pré-requisito para a vida terrestre. Ele fornece o suporte no ar e os locais para a fixação muscular necessária ao movimento. No entanto, os apêndices são necessários para se mover. Certos peixes ósseos têm nadadeiras lobadas, que podem servir como pernas primitivas. É provável que os anfíbios tenham evoluído de um peixe com nadadeiras modificadas (How Science Works 23.2). Os primeiros anfíbios fizeram a transição para pousar cerca de 360 ​​milhões de anos atrás, durante o período Devoniano. Isso aconteceu 50 milhões de anos depois que as plantas e artrópodes se estabeleceram na terra. Assim, quando os primeiros vertebrados desenvolveram a capacidade de viver na terra, havia abrigo e alimento para animais herbívoros e carnívoros. Mas os vertebrados enfrentaram os mesmos problemas que os insetos, aranhas e outros invertebrados enfrentaram em sua transição para a vida terrestre.

Às vezes, as descobertas científicas são feitas porque a pessoa certa está no lugar certo na hora certa. Em 1938, um celacanto - um peixe que se pensava estar extinto há cerca de 80 milhões de anos - foi descoberto perto da foz do rio Chalumna, na costa leste da África do Sul. O capitão do barco de pesca que pegou o peixe contatou Marjorie Courtney-Latimer, a diretora do museu local na cidade de East London. Ela imediatamente contatou um biólogo de peixes, J. L. B. Smith, e o celacanto se tornou uma celebridade científica. O celacanto foi denominado Latimeria chalumnae, incorporando o nome de Courtney-Latimer e o nome do rio Chalumna em seu nome. Posteriormente, descobriu-se que o peixe era provavelmente um vadio e que o centro da população estava mais ao norte nas águas entre Moçambique e a ilha de Madagascar.

Em 1997, um biólogo, Mark Erdmann, viu um celacanto em um mercado na Indonésia. Ele fotografou os peixes e questionou os pescadores. Ele então voltou para a Indonésia e, durante um período de 5 meses, entrevistou mais de 200 pescadores. Eventualmente, ele descobriu dois pescadores que ocasionalmente pegavam celacantos. Eventualmente, ele foi recompensado com um espécime vivo, que acabou sendo descrito como uma nova espécie, Latimeria menadoensis. Os cientistas usaram diferenças estruturais e análises de DNA como evidência de que o celacanto indonésio era uma espécie diferente da espécie africana.

O que antes se pensava estar extinto há 80 milhões de anos, agora pode ser estudado na carne. Mais de 200 espécimes foram capturados e submarinos de mergulho foram usados ​​para observar celacantos na natureza. Eles vivem em águas profundas e normalmente ficam em cavernas durante o dia.

O celacanto possui várias características que o tornam de interesse dos biólogos. O principal deles é a presença de nadadeiras lobadas. As barbatanas estão em apêndices curtos, semelhantes a membros, que se assemelham a pernas atarracadas. Por causa disso, muitos biólogos pensaram que os celacantos podem ter sido os ancestrais dos vertebrados terrestres de quatro patas. Embora a maioria não ache mais que esse seja o caso, os celacantos têm várias características interessantes. Quando nadam, eles movem suas nadadeiras alternadamente de maneira semelhante à maneira como os animais de quatro patas andam. Eles não têm uma coluna vertebral, mas têm uma notocorda que serve ao mesmo propósito de uma coluna vertebral. Eles têm fertilização interna e os filhotes se desenvolvem a partir de óvulos grandes que são retidos no corpo da mãe e nascem quando completam o desenvolvimento.

Às vezes, descobertas acidentais levam a um novo corpo de informações científicas.

Os anfíbios são minimamente adaptados à vida terrestre. Embora tenham pulmões, não dispõem de um método eficiente de respiração. Eles engolem ar para encher os pulmões e são capazes de realizar alguma troca de oxigênio e dióxido de carbono. No entanto, a maior parte das trocas gasosas ocorre através de sua pele úmida. Além de precisar de água para manter a pele úmida, os anfíbios precisam se reproduzir na água. Quando eles acasalam, a fêmea libera óvulos na água e o macho libera esperma entre os óvulos. A fertilização externa ocorre na água e os ovos fertilizados devem permanecer na água ou irão desidratar. Assim, os anfíbios vivem em terra “seca”, mas não são encontrados longe da água, pois perdem água pela pele úmida e a reprodução deve ocorrer na água. Os anfíbios atuais mais comuns são rãs, sapos e salamandras (figura 23.33).

Larvas de anfíbios (girinos) são organismos aquáticos que possuem guelras externas e se alimentam de vegetação. A maioria das salamandras, rãs e sapos adultos se alimenta de insetos, vermes e outros pequenos animais.

Por 40 milhões de anos, os anfíbios foram os únicos animais vertebrados na terra. No entanto, eventualmente foram substituídos por répteis, que se adaptaram melhor à vida terrestre. Além de ter pulmões internos, os répteis têm pele à prova d'água e rins que conservam água para reduzir a perda de água. Além disso, sua reprodução envolve fertilização interna, que protege o óvulo e o espermatozóide de secarem. No entanto, para estar realmente livre de água, é necessário um ambiente aquático especializado no qual o embrião se desenvolve. Isso é realizado com um desenvolvimento reprodutivo especial conhecido como ovo amniótico.

Os répteis tornaram-se completamente independentes de um ambiente aquático com o desenvolvimento do ovo amniótico, que protege os filhotes em desenvolvimento de lesões e desidratação (figura 23.34). A cobertura do ovo retém a umidade e protege os filhotes em desenvolvimento da desidratação, permitindo a troca de gases. Os répteis foram os primeiros animais a desenvolver tal ovo.

FIGURA 23.34. O Ovo Amniótico

Um ovo amniótico tem uma casca e uma membrana que evita que o ovo desidrate, mas ainda permite a troca de gases entre o ovo e o meio ambiente. A gema de ovo fornece uma fonte de nutrição para os jovens em desenvolvimento. O embrião desenvolve três membranas extraembrionárias: o âmnio é um saco cheio de líquido que permite que o embrião se desenvolva em um meio líquido, o alantóide coleta os resíduos metabólicos do embrião e troca gases, e o córion é uma membrana que envolve o embrião e o outras duas membranas.

O desenvolvimento de um meio de fertilização interna e do ovo amniótico permitiu aos répteis se espalharem por grande parte da Terra e ocuparem um grande número de nichos anteriormente não ocupados. Por cerca de 200 milhões de anos, eles foram os únicos animais vertebrados de grande porte na terra. A evolução dos répteis aumentou a competição com os anfíbios por comida e espaço. Os anfíbios geralmente perdiam nesta competição, conseqüentemente, a maioria foi extinta. Alguns evoluíram para sapos, rãs e salamandras atuais.

De maneira semelhante, à medida que pássaros e mamíferos evoluíram, muitos tipos de répteis foram extintos. No entanto, ainda existem muitos tipos de répteis presentes hoje. Eles incluem tartarugas, lagartos, cobras, crocodilos e crocodilos (figura 23.35).

Os répteis atuais incluem tartarugas, crocodilos e crocodilos, cobras e lagartos.

Os répteis deram origem a dois outros grupos de vertebrados: pássaros e mamíferos. Cerca de 65 milhões de anos atrás, ocorreu uma extinção em massa de muitos tipos de répteis. Naquela época, pássaros e mamíferos começaram a se diversificar e se tornaram as formas dominantes de vertebrados em terra. Como as estruturas de seus ancestrais répteis, a pele, os pulmões e os rins dos pássaros reduzem a perda de água e a reprodução envolve a fertilização interna e o ovo amniótico com casca.

Eles também têm outras adaptações que lhes permitem ter sucesso como animais terrestres. Os pássaros são homeotérmicos e têm penas. Como homeotérmicos, eles têm uma temperatura corporal elevada e uma taxa metabólica mais rápida do que os répteis. As penas têm duas funções principais nos pássaros. Eles formam uma camada isolante, que ajuda a prevenir a perda de calor, e fornecem superfícies estruturais que permitem aos pássaros voar. Existem vários valores para voar. Os animais que voam são capazes de viajar longas distâncias em um curto espaço de tempo e usam menos energia do que os animais que precisam caminhar ou correr. Eles são capazes de cruzar barreiras, como riachos, lagos, oceanos, pântanos, ravinas ou montanhas, que outros animais não podem cruzar facilmente. Eles também podem escapar de muitos tipos de predadores alçando voo rapidamente.

A exploração do vôo moldou toda a estrutura e função dos pássaros. Os membros anteriores são modificados em asas para o vôo, embora na verdade sejam as penas de vôo que fornecem a maior parte da superfície de vôo. Os grandes músculos do peito fornecem a força para o vôo. As penas ajudam a fornecer uma forma simplificada. O homeotermismo permite uma alta temperatura constante, o que permite o rápido bater das asas, típico da maioria das aves. Além disso, o peso do esqueleto é reduzido e as mandíbulas não têm dentes pesados. O bico desempenha algumas das funções dos dentes e é mais leve. Os pássaros ocuparam muitos nichos com sucesso. Alguns são alimentadores de néctar, alguns são carnívoros, alguns são comedores de sementes, alguns são aquáticos e alguns até perderam a capacidade de voar (figura 23.36).

Os pássaros variam em tamanho, desde o pequeno beija-flor com um rápido bater de asas até o grande avestruz que não voa. Nos hábitos alimentares, eles variam do beija-flor que se alimenta de néctar até a avestruz onívora e a águia carnívora.

Por serem homeotérmicos, os ovos das aves devem ser mantidos em temperatura amena. Assim, os pássaros constroem ninhos, incubam seus ovos e cuidam de seus filhotes.

Os primeiros mamíferos surgiram há cerca de 200 milhões de anos, quando os répteis eram mais diversificados. Assim como os pássaros, os mamíferos são homeotérmicos, com uma temperatura corporal constante alta. Como répteis e pássaros, eles têm uma pele à prova d'água e pulmões e rins que conservam água. No entanto, eles diferem dos pássaros em vários aspectos. Sua cobertura isolante é o cabelo, em vez de penas, e fornecem nutrição para seus filhotes com leite produzido por glândulas especiais.

Existem três categorias de mamíferos. Monotremados (ornitorrincos e equidna) são mamíferos produtores de ovos cujos filhotes ainda se desenvolvem em um ovo externo. Após a eclosão, a mãe fornece alimento na forma de leite. As glândulas de leite estão amplamente distribuídas em sua parte inferior, e os filhotes lambem o leite de seu pelo.

Marsupiais (mamíferos com bolsa) têm desenvolvimento interno dos filhotes. No entanto, os filhotes nascem em um estado muito imaturo e se desenvolvem posteriormente em uma bolsa externa na região da barriga da fêmea. Na bolsa, o jovem se fixa a um mamilo. Eles continuam seu desenvolvimento e, eventualmente, começam a deixar a bolsa por períodos de tempo até que sejam capazes de se alimentar.

Os mamíferos placentários têm uma forma de desenvolvimento em que os filhotes permanecem dentro da fêmea por muito mais tempo. O embrião está preso à parede do útero por um órgão conhecido como placenta. Na placenta, os capilares dos sistemas circulatórios da mãe e do embrião são adjacentes um ao outro. Isso permite a troca de materiais entre o filhote em desenvolvimento e a mãe, e os filhotes nascem em um estágio de desenvolvimento mais avançado do que o típico para os marsupiais. Os jovens dependem do leite como fonte de alimento por algum tempo antes de começarem a se alimentar por conta própria (figura 23.37).

Todos os mamíferos têm cabelo e produzem leite. No entanto, existem três tipos muito diferentes de mamíferos. Monotremados põem ovos. Os marsupiais têm bolsas, os jovens nascem em um estágio imaturo e são carregados na bolsa enquanto terminam seu desenvolvimento. Os mamíferos placentários têm uma placenta, que conecta a mãe e o embrião, eles retêm os filhotes no útero por um período mais longo.

33. Liste os problemas que os animais tiveram que superar para se adaptarem a um ambiente terrestre.

34. Liste quatro adaptações de artrópodes que lhes permitem ser animais terrestres bem-sucedidos.

35. Por que os anfíbios não podem viver em todos os tipos de habitats terrestres?

36. Qual é a importância do ovo amniótico?

37. Como um marsupial difere de um mamífero placentário?

Os 4 milhões de espécies conhecidas de animais, que habitam habitats amplamente diversos, são todas multicelulares e heterotróficas. A forma do corpo do animal é assimétrica, radial ou bilateral. Todos os animais com simetria bilateral possuem uma estrutura corporal composta por três camadas.

A vida animal se originou no oceano há cerca de 600 milhões de anos, durante os primeiros 200 milhões de anos, toda a vida animal permaneceu no oceano. Muitos animais marinhos simples têm ciclos de vida que envolvem alternância de gerações.

Muitos tipos de platelmintos e nematóides têm um estilo de vida parasita com ciclos de vida complicados. Um importante nicho ecológico para muitos animais marinhos é o fundo do oceano - a zona bêntica. Muitos animais marinhos são planctônicos. These zooplankton feed on phytoplankton and, in turn, are fed upon by larger, free-swimming marine animals—the nekton.

Animals that adapted to a terrestrial environment had to have (1) a moist membrane for gas exchange, (2) support and locomotion suitable for land, (3) a means of conserving body water, (4) a means of reproducing and providing for early embryonic development out of water, and (5) a means of surviving in rapid and extreme climatic changes.

1. The most abundant group of terrestrial animals is the

2. The sponges and cnidarians

c. are not bilaterally symmetrical.

d. All of the above are correct.

3. Which of the following animal groups shows radial symmetry?

d. None of the above is correct.

4. The most successful group of animals based on the number of species is the _____.

5. The three general parts of the mollusk body are the visceral mass, mantle, and _____.

6. Nematode worms are extremely common in soil. (T/F)

7. Which of the following organisms has a body consisting of a linear arrangement of similar segments?

8. All of the following animals have an amniotic egg except

9. Terrestrial animals have

d. All of the above are correct.

10. The two groups of animals that are homeotherms are the _____.

11. Which of the following animals is diploblastic?

13. Most marine animals have a free-swimming developmental stage called a _____.

d. All of the above are correct.

15. Nematodes have a body cavity known as a _____.

1. d 2. d 3. b 4. arthropods 5. foot 6. T 7. c 8. b 9. d 10. birds and mammals 11. a 12. b 13. larva 14. d 15. Pseudocoelom

Using Animals in Research

Animals have been used routinely as models for the development of medical techniques and strategies. They have also been used in the development of pharmaceuticals and other biomedical products, such as heart valves and artificial joints. The techniques necessary to perform heart, kidney, and other organ transplants were first refined using chimpanzees, rats, and calves. Antibiotics, hormones, and chemotherapeutic drugs have been tested for their effectiveness and for possible side effects using laboratory animals that are very sensitive and responsive to such agents. Biologists throughout the world have bred research animals that readily produce certain types of cancers that resemble the cancers found in humans. By using these animals instead of humans to screen potential drugs, the risk to humans is greatly reduced. The emerging field of biotechnology is producing techniques that enable researchers to manipulate the genetic makeup of organisms. Research animals are used to perfect these techniques and highlight possible problems.

Animal rights activists are very concerned about using animals for these purposes. They are concerned about research that seems to have little value in relation to the suffering these animals are forced to endure. Members of the American Liberation Front (ALF), an animal rights organization, vandalized a laboratory at Michigan State University where mink were used in research to assess the toxicity of certain chemicals. Members of this group poured acid on tables and in drawers containing data, smashed equipment, and set fires in the laboratory. This attack destroyed 32 years of research records, including data used for developing water-quality standards. In 1 year, 80 similar actions were carried out by groups advocating animal rights. What type of restrictions or controls should be put on such research? Where do you draw the line between “essential” and “nonessential” studies? Do you support the use of live animals in experiments that may alleviate human suffering?


Advanced Nervous Systems

Have you ever seen a magnolia bush with eyes, or a talking toadstool mushroom? Of all the organisms on earth, only mammals are sufficiently advanced to possess more-or-less acute senses of sight, sound, hearing, taste and touch (not to mention the echolation of dolphins and bats, or the ability of some fish and sharks to sense magnetic disturbances in the water using their "lateral lines."). These senses, of course, entail the existence of at least a rudimentary nervous system (as in insects and starfish), and, in the most advanced animals, fully developed brains--perhaps the one key feature that truly distinguishes animals from the rest of nature.



Comentários:

  1. Malarg

    Não chega perto de mim. Quem mais pode dizer o quê?

  2. Gozilkree

    Você não vai conseguir.

  3. Johnathon

    Eu recomendo que você pesquise no google.com

  4. Riordain

    Bravo, acho que essa é uma ótima frase.

  5. Peppin

    mensagem muito útil

  6. Amoux

    Considero, que você está enganado. Escreva-me em PM.



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