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EDUCAZIONE SCIENTIFICA B-10-FSE-2010-4 Dossier sui lombrichi allegato del Percorso “La vita in un pugno di terra” di A. Alfano e G. Forni © INDIRE 2014 - http://formazionedocentipon.indire.it (Per le note di produzione si veda il colophon del percorso didattico) Dossier sui lombrichi Generalità I lombrichi sono anellidi, vermi segmentati, caratterizzati dal ripetersi di sementi tutti uguali tranne il primo, il prostomio, su cui si trova la bocca, il secondo, il peristomio privo di setole chitinose e l’ultimo, il pigidio in cui è presente l’ano. Tra il peristomio e il pigidio tutti gli altri segmenti sono uguali tra loro e portano i parapodi, le setole, che servono al movimento. Dossier sui lombrichi Generalità I lombrichi hanno colonizzato con successo l’habitat del suolo ma, come i loro stretti parenti che vivono nell’acqua dolce, non sono in grado di sopportare a lungo l’esposizione a un ambiente asciutto. La pelle trasuda un liquido viscoso, il muco, che la mantiene umida e serve da rivestimento lubrificante per il passaggio nelle gallerie ed infine serve per lo scambio dei gas, cioè per respirare. Dossier sui lombrichi Caratteristiche fisiche Lunghezza da 3 cm a 3m (specie tropicali) Colore da rosa a marrone Corpo cilindrico, affusolato alle estremità, suddiviso in 110-180 anelli successivi chiamati metameri Età media: 4-6 anni Dossier sui lombrichi Rapporto con l’acqua: vive in terreni umidi, non riesce a vivere in ambienti secchi, per cui, fuori della terra, muore. Rapporto con la luce: può distinguere il buio dalla luce anche se non ha occhi, grazie alla presenza di cellule fotorecettrici. Per evitare la luce del sole, il lombrico emerge in superficie preferibilmente di notte; esce solo in caso di necessità, come quando in caso di pioggia si allagano i cunicoli. Rapporto con i vegetali: si nutre di erbe, foglie secche e resti vegetali Rapporto con gli animali: Costituisce una fonte importante di nutrimento per molti animali: rappresenta la componente principale della dieta di piccoli mammiferi terricoli come talpe e topiragno, ma è mangiato anche da galline, ricci, tassi, ramarri, merli, aironi e uccelli insettivori. Dossier sui lombrichi Modi di vita e interazioni col terreno Vive nel terreno umido, ingoia la terra, che attraversa a testa in giù, scavando gallerie più o meno profonde dove abita durante il giorno, per poi emergere durante la notte e nutrirsi dei detriti raccolti in superficie. Per scavare i cunicoli nel suolo compatto, i lombrichi si fanno strada frantumando ed ingoiando il suolo, che passa nell’intestino dove viene ulteriormente triturato. Le deiezioni restituiscono un terreno in masserelle dalle forme caratteristiche diverso da quello ingoiato. Perciò gli effetti del loro «lavoro» sono molteplici 1. Scavando gallerie e depositando deiezioni, i lombrichi Indire–DIA, Ente fornitore dell’immagine rimescolano gli strati del suolo, portando in superficie il Olycom S.p.A sottosuolo e incorporandolo al suolo propriamente detto. I lombrichi che lasciano le loro deiezioni sulla superficie favoriscono l’accumulo graduale di uno strato superficiale di suolo privo di sassi. 2. Le gallerie dei lombrichi permettono all’aria e all’acqua di penetrare fin negli strati più profondi del suolo. Dossier sui lombrichi Modi di vita e interazioni col terreno 3. Scavando gallerie i lombrichi mescolano col suolo grandi quantità di materiale organico, così i microrganismi che si trovano nel suolo sono in grado di demolire più facilmente le sostanze organiche producendo humus. L’humus è prezioso non soltanto perché agisce come una spugna, aumentando la capacità di trattenere l’acqua, ma anche perché è una fonte di nutrienti per le piante. 4. La combinazione di suolo soffice ed humus nelle deiezioni dei vermi produce un po’ alla volta un suolo di Indire–DIA, Ente fornitore consistenza ideale che favorisce la crescita degli dell’immagine Olycom S.p.A organismi e aumenta la fertilità del suolo stesso, facilitando la coltivazione delle piante. Questo strato coltivato o dissodato è formato da tante masserelle di terreno. Lo spazio tra le masserelle permette il passaggio di aria e acqua, ma, al tempo stesso, le masserelle trattengono l’umidità. 5. I lombrichi, che si nutrono di ogni tipo di materiale organico, trascinano il cibo nelle gallerie. In questo modo liberano il suolo da foglie morte e rametti. 6. Nelle gallerie le radici delle piante crescono più facilmente. Dossier sui lombrichi Modi di vita e interazioni col terreno Foglie che cadono L’acqua piovana defluisce più facilmente Deiezioni di lombrichi Cunicoli tappati Rimescolamento ed arricchimento del terreno Le foglie sotto terra si decompongono più facilmente L’aria necessaria ai viventi penetra nel suolo attraverso i cunicoli Le radici possono crescere più facilmente Dossier sui lombrichi Modi di vita e interazioni col terreno In un ettaro di terreno si possono contare fino a 4000 lombrichi che nel corso di 5 anni sono in grado di digerire e arare completamente uno strato di 50 m di suolo e produrre circa 15 tonnellate di escrementi all'anno, eccellente nutrimento minerale per le piante. Habitat (ambiente dove è possibile la sua vita): Vive in tutti i suoli, preferendo luoghi molto umidi, l’ideale è 80%; fuori della terra rischia di morire disidratato. Non riesce a vivere in terreni troppo salini, acidi e secchi; il pH può oscillare tra 6,2 e 7,8, l'ideale è 7 (neutro). CONFRONTO TRA RACCOLTI Caratteristiche del raccolto In assenza di lombrichi In presenza di lombrichi 7,1g 10,5g 80 pezzi 110 pezzi Peso del baccello 5,8 g 16,9 g Peso del fagiolo 3,9 g 11,5 g Frumento Peso del gambo Grani di spiga Fagioli Si rende necessario l’approfondimento epistemologico del concetto di habitat , dei fattori abiotici “senza vita” (temperatura, acqua, luce, pressione, suolo, …) e dei fattori biotici di un ecosistema. Dossier sui lombrichi Classificazione Il lombrico è diffuso in quasi tutte le terre emerse e presenta circa 8000 specie. In Italia la specie più comune è il lombrico comune, il Lumbricus terrestris Classificazione • Nome scientifico: Lumbricus terrestris • Regno: animale • Phylum: anellide (perché provvisto di anelli detti metameri in cui alcune strutture, come cuori, organi che servono per l'espulsione dei rifiuti, si ripetono in modo ordinato) • Classe: oligocheta • Ordine: haplotaxide • Famiglia: lombricidae • Genere: lumbricus • Specie: terrestris La classificazione non deve essere vissuta come contenuto nozionistico da memorizzare ma come necessità dello studioso naturalista di ordinare gli esseri viventi in grandi insiemi gerarchici. Dossier sui lombrichi A caccia di lombrichi: le tracce l periodo dell’anno nel quale è più facile trovare tracce dei lombrichi è l’autunno e la tarda primavera, in un luogo umido e non gelido. L’attività del lombrico si può rilevare dalla presenza di cunicoli tappati con foglie ed altro materiale. Non si conosce lo scopo per cui i cunicoli vengono tappati: si ipotizza che lo facciano per impedire che in caso di pioggia le gallerie si allaghino. Le foglie ed altri materiali organici vengono poi trascinati nelle gallerie ed accumulati durante l’autunno: saranno utilizzati come cibo durante l’inverno cibo. Foglie che tappano i cunicoli La raccolta dei lombrichi in campo può essere una buona attività . Quando si lavora con viventi è sempre consigliabile, se possibile, studiare il loro habitat con uscite in campo. Il terrario è infatti un modello che deve essere confrontato con la realtà. Dossier sui lombrichi A caccia di lombrichi: le tracce Un’altra traccia dei lombrichi sono le deiezioni che hanno una forma caratteristica a «nuvoletta», a ricciolo. È facile trovare i lombrichi anche in superficie se si va a scovarli sotto un ceppo di legno, sotto un vaso o un sasso, luoghi che mantengono un alto tasso di umidità. Dossier sui lombrichi Apparato digerente e alimentazione Presenta un vero e proprio apparato digerente, un lungo tubo dotato di due aperture, la bocca e l’ano. La bocca è collocata nella parte anteriore del corpo; dentro alla bocca vi è una poderosa faringe, che viene spinta fuori quando l'animale mangia. La faringe conduce nell'esofago, sopra ogni lato del quale nella parte inferiore si trovano tre paia di grosse ghiandole che secernono una quantità sorprendente di carbonato di calcio. Queste ghiandole calcifere sono notevolissime, perché non si conosce nulla di somigliante in nessun altro animale. Lo stomaco è diviso in due cavità, il gozzo e il ventriglio. Il gozzo serve per conservare il cibo in attesa di essere digerito, il ventriglio dotato di una robusta muscolatura, tritura il cibo dato che i lombrichi non hanno né mandibole, né denti. bocca faringe esofago ghiandole calcifere esofago ingluvie ventriglio parte superiore dell’intestino Apparato digerente – Immagine tratta da “La formazione della terra vegetale per l'azione dei lombrici con osservazioni intorno ai loro costumi” di Charles Darwin Dossier sui lombrichi Apparato digerente e alimentazione Il lombrico si ciba di piccoli organismi, batteri, vegetali e animali in decomposizione, semi, uova, larve, presenti nel terreno e sul terreno. Inoltre ingoia una grande quantità di terreno che restituisce arricchito e che trascina in superficie. Con questa sua continua attività di trasporto di materiale dagli strati più profondi alla superficie è in grado di seppellire lentamente interi edifici. Terreno nell’apparato digerente Dossier sui lombrichi Dossier sui lombrichi Escrezione Espelle dall’ano la terra arricchita di succhi digestivi, sali minerali, batteri sotto forma di grumi vermiformi: sono questi gli escrementi, che si presentano come riccioli di terra. Nella scala evolutiva rappresenta un esempio di animale con un primitivo organo escretore, i nefridi, strutture a forma di piccolo imbuto che sboccano all’esterno mediante piccoli pori, pori nefridiali presenti su ciascun metamero. Attraverso di essi, il lombrico versa all’esterno le sostanze di rifiuto. Scheletro idraulico Nei lombrichi è il celoma, la cavità interna al corpo, piena di liquido, a formare lo scheletro idraulico. Apparato escretore Il libro delle scienze, Leopardi, Gariboldi Garzanti Scuola Dossier sui lombrichi Movimento Uno strato di muscoli circolari avvolge come un manicotto il corpo del lombrico e uno longitudinale corre dalla testa alla coda. Lo scheletro liquido non si può comprimere, ma si deforma per onde successive di: • allungamento per contrazione dei muscoli circolari • di accorciamento per contrazione di muscoli longitudinali. Ciascun metamero è dotato di 4 paia di setole orientate normalmente all’indietro; con i movimenti di allungamento e contrazione del corpo queste setole, piantandosi nel terreno, permettono al verme di fare "presa" e quindi di avanzare, anche sotto terra. Per retrocedere le setole vengono orientate verso il davanti ed il meccanismo funziona allo stesso modo: semplice ed efficace! Indire–DIA, Ente fornitore dell’immagine Olycom S.p.A Dossier sui lombrichi Sistema nervoso Nella scala evolutiva rappresenta un primo esempio di organismo che presenta un sistema nervoso centrale distinto da un sistema nervoso periferico, formato da fibre nervose. Il cervello primitivo è costituito da una coppia di gangli nervosi dorsali connessi ad una coppia di gangli ventrali. Una doppia catena nervosa ventrale porta una coppia di gangli in ogni metamero. Il libro delle scienze, Leopardi, Gariboldi – Garzanti Scuola Dossier sui lombrichi Sistema circolatorio chiuso Il sangue scorre dentro 2 lunghi vasi chiusi, uno dorsale e uno ventrale, collegati fra loro da vasi laterali. Poco dopo la testa, 5 vasi laterali con pareti muscolari più spesse funzionano come pompe: in altre parole, il lombrico ha 5 cuori. Dai vasi laterali lungo tutto il corpo partono i vasi capillari che portano il sangue fin sotto l’epidermide dove avvengono gli scambi di ossigeno e anidride carbonica con l’esterno. Il plasma contiene pigmento emoglobinico disciolto. Respirazione cutanea Avviene attraverso la cuticola che riveste il corpo; la pelle rimane sempre umida, grazie alla produzione di una sostanza vischiosa. Osservare e sperimentare Flaccavento, Romano – Fabbri Editori Virtual Lab: dissezione di lombrico – anatomia esterna e interna http://www.mhhe.com/biosci/genbio/virtual_labs/BL_14/BL_14.html Dossier sui lombrichi Sistema circolatorio chiuso e respirazione cutanea Sistema circolatorio chiuso Il sangue scorre dentro 2 lunghi vasi chiusi, uno dorsale e uno ventrale, collegati fra loro da vasi laterali. Poco dopo la testa, 5 vasi laterali con pareti muscolari più spesse funzionano come pompe: in altre parole, il lombrico ha 5 cuori. Dai vasi laterali lungo tutto il corpo partono i vasi capillari che portano il sangue fin sotto l’epidermide dove avvengono gli scambi di ossigeno e anidride carbonica con l’esterno. Il plasma contiene pigmento emoglobinico disciolto. vasi sanguigni La superficie viscida del lombrico, che in molti suscita ribrezzo, gli consente di respirare. La cuticola è porosa e i vasi sanguigni in prossimità di essa assorbono ossigeno dall’aria o dall’acqua rilasciando anidride carbonica. Ma questo scambio di gas può avvenire solo se la cuticola è umida. Se un lombrico si asciuga, muore soffocato lentamente. Dossier sui lombrichi Sistema circolatorio chiuso e respirazione cutanea vasi sanguigni Se un lombrico resta intrappolato nella sua tana durante una pioggia battente, la scorta di ossigeno presente nell’acqua si esaurirà rapidamente. Questo è uno dei motivi per cui dopo un acquazzone i lombrichi salgono in superficie. Dossier sui lombrichi RIPRODUZIONE I lombrichi sono ermafroditi insufficienti e ovipari. Ermafroditi perché nello stesso individuo sono presenti sia l’apparato riproduttore maschile che quello femminile in segmenti diversi. Insufficienti perché non possono autofecondarsi, ma la riproduzione richiede due individui. Si tratta di una doppia fecondazione incrociata perché ciascun individuo, essendo femmina e maschio contemporaneamente, insemina e ovula al tempo stesso, feconda ed è fecondato. Galapagos – L. e F. Cavalli-Sforza – Einaudi Editore Percorsi di Scienze – Fabris, Genzo – Trevisini editore Dossier sui lombrichi Riproduzione Al tempo della maturità sessuale, in prossimità delle aperture genitali, l’epidermide si ispessisce e si origina il clitello, un particolare organo, secernente una sostanza mucosa che permette l’adesione dei due individui, che si accoppiano disponendosi in versi opposti. In corrispondenza del clitello i lombrichi si scambiano i gameti. Ovipari perché dopo l'accoppiamento, il clitello produce un bozzolo gelatinoso dentro al quale vengono deposte le uova (ooteca chiamata cocoon) ricche di tuorlo. Il bozzolo viene spinto in avanti e fatto passare sull'orifizio genitale maschile che lo riempirà di liquido seminale. Ispessimento cutaneo detto clitello Quindi il bozzolo viene espulso dal corpo dell'animale e al suo interno si sviluppano gli embrioni.
