Arthropoda, phylum di animali a simmetria bilaterale con scheletri esterni (esoscheletri), corpi multisegmentati e appendici appaiate e articolate. Comprendendo ragni, acari, crostacei, millepiedi e insetti, sono praticamente onnipresenti e comprendono il 75% delle specie animali conosciute (oltre 923 000 specie nel mondo; oltre 33 670 in Canada).
Struttura
Gli artropodi si distinguono per un esoscheletro cuticolare, secreto da uno strato sottostante di cellule epidermiche. L’esoscheletro è costituito da proteine e chitina (una sostanza simile alla cellulosa) e ha 2 strati: un epicuticolo esterno, spesso contenente cera che riduce la perdita di acqua, e un procuticolo interno. L’esoscheletro consiste in piastre (scleriti) e cilindri di cuticola dura collegati da regioni flessibili (membrane articolari). Negli scleriti la procuticola esterna è esocuticola dura; il resto è endocuticola più morbida.
Movimento
Poiché l’esocuticola è assente dalle articolazioni, gli artropodi possono muovere le appendici e flettere un segmento del corpo su un altro. Il movimento risulta dalla contrazione e dal rilassamento delle fibre muscolari striate. La maggior parte degli artropodi usano le loro appendici per il movimento, per esempio, come pagaie nelle specie acquatiche o come gambe in quelle terrestri.
Crescita
I giovani artropodi crescono spargendo e sostituendo periodicamente il loro esoscheletro (muta), un processo controllato da ormoni (principalmente ecdysterone). La cavità del corpo si riempie di sangue, e un cuore debolmente sviluppato muove il sangue attraverso 1 o più arterie. Il sangue degli artropodi è solitamente incolore perché manca dei pigmenti respiratori del sangue dei vertebrati. Gli artropodi acquatici respirano usando branchie montate su appendici o segmenti del corpo; le forme terrestri, tramite polmoni a libro (membrane disposte come le foglie di un libro) o tubi tracheali.
Organi di senso
Gli organi di senso esoscheletrici includono peli sensibili a suono, tatto, odore, gusto, umidità o temperatura, e spesso 2 occhi composti e 1 o più occhi semplici. Le informazioni sensoriali vengono elaborate in un sistema nervoso centrale costituito da un cervello collegato a un cordone nervoso ventrale (superficie inferiore) di gangli appaiati (masse nervose) collegati, longitudinalmente, da connettivi appaiati.
Dieta
Gli artropodi si nutrono di materia organica viva o morta o possono parassitare altri animali. La struttura delle parti dell’intestino e della bocca varia con la dieta. Gli organi di escrezione sono branchie, ghiandole antennali, ghiandole coxali o tubuli di Malpighian.
Riproduzione e sviluppo
La maggior parte degli artropodi hanno sessi separati. Gli spermatozoi sono di solito passati alla femmina in un pacchetto sigillato (spermatoforo); il processo è spesso preceduto da un comportamento elaborato. I giovani appena nati sono più piccoli e spesso differiscono dai genitori per forma, cibo e abitudini. Questi giovani diventano adulti attraverso la metamorfosi controllata dagli ormoni.
Limiti alle dimensioni
Le dimensioni degli artropodi sono limitate dal rapporto superficie-volume. La superficie di un artropode varia con il quadrato delle sue dimensioni lineari; il suo peso varia con il cubo. Così, gli artropodi grandi sono relativamente più pesanti di quelli piccoli e gli artropodi piccoli hanno una superficie relativamente maggiore.
Le piccole forme terrestri devono occupare microhabitat umidi per evitare l’essiccazione. Poiché la potenza delle fibre muscolari è proporzionale alla loro sezione trasversale, gli artropodi grandi sono relativamente più deboli. Le forme grandi sono troppo pesanti e deboli per muoversi rapidamente e hanno anche difficoltà a respirare, dato che lo scambio di gas avviene principalmente per semplice diffusione. Pertanto, le dimensioni e l’habitat sono in qualche modo limitati tra le forme terrestri. Essendo sostenuti dall’acqua, gli artropodi marini possono essere molto grandi (lunghezza del corpo fino a 60 cm).
Evoluzione e filogenesi
Gli artropodi si sono probabilmente evoluti nei mari precambriani oltre 570 milioni di anni fa dallo stesso antenato o antenati degli anellidi policheti (vermi con molte appendici pelose). I più antichi fossili conosciuti (Cambriano inferiore, 544-520 milioni di anni) sono diversi e molti appartengono a gruppi ancora esistenti. Questi fatti suggeriscono che la scissione dei lignaggi è avvenuta molto prima. Non è certo se gli artropodi si siano evoluti da un antenato comune o da diversi antenati non correlati. Gli artropodi sono classificati in 4 sottofili, descritti qui di seguito.
Trilobitmorpha
I trilobiti, ora estinti, predominavano nei mari paleozoici, 544-250 milioni di anni fa.
Chelicerata
I chelicerati sono gli unici artropodi privi di antenne. Il corpo è costituito da cefalotorace (testa e torace fusi) e opistosoma (addome), e porta un paio di appendici alimentari a tenaglia, un paio di pedipalpi e 4 paia di zampe. Il gruppo comprende granchi a ferro di cavallo, ragni di mare e aracnidi (ragni, zecche, acari, scorpioni), con oltre 64 550 specie descritte (3225 in Canada).
Crostacei
I crostacei, con oltre 31 300 specie conosciute, sono principalmente marini con alcune forme di acqua dolce e terrestri. La testa porta 2 paia di antenne, un paio di occhi composti peduncolati o non peduncolati, 2 mandibole e 2 paia di mascelle. La segmentazione e le appendici del torace e dell’addome variano a seconda della specie e dello stile di vita. Le appendici sono biramose (a 2 rami) e sono adattate per l’alimentazione da filtro, la respirazione, il nuoto, la tana, la cova dei piccoli e l’accoppiamento. Il subphylum comprende pulci d’acqua, copepodi, cirripedi, granchi, aragoste, gamberi, gamberetti, ecc.
Uniramia
Il subphylum comprende i miriapodi (centopiedi, millepiedi, sinfili e pauropodi) e gli insetti. Si conoscono circa 760 000 specie (circa 30 580 in Canada) – la maggior parte sono insetti. Alcuni scienziati collegano gli unirami con i crostacei nel subphylum Mandibulata a causa della struttura simile della testa. La maggior parte degli unirami possiede un paio di antenne e mandibole, e 1 o 2 paia di mascelle (spesso fuse sulla linea mediana). Gli insetti hanno 3 paia di zampe non ramificate; i miriapodi ne hanno di più. La maggior parte degli insetti adulti ha 1 o 2 paia di ali. I segmenti del corpo sono raggruppati in sezioni del corpo composte (2 per i miriapodi, 3 per gli insetti).
Gruppi correlati
Altri tre phyla sono spesso considerati con gli artropodi a causa della struttura simile. Gli onicofori comprendono 70 specie conosciute di animali terrestri, simili a bruchi, dei tropici e dell’emisfero meridionale. Il corpo è morbido, ricoperto di cuticola flessibile e adattato per infilarsi in spazi ristretti.
Gli onicofori possiedono un paio di antenne, un paio di mandibole simili ad artigli, molte paia di arti ventrali, non articolati e organi interni che hanno caratteristiche sia di anellidi che di artropodi.
I tardigradi (orsi acquatici) sono piccoli (0,3-1,2 mm), animali con 8 zampe che vivono nel film d’acqua sul muschio, nel suolo o in acqua dolce o salata, e si nutrono di cellule vegetali, detriti o altri animali. Condividono caratteristiche sia con i gastrotrichi (phylum di organismi acquatici simili a vermi) che con gli artropodi. Si conoscono circa 400 specie (48 in Canada).
I Pentastomidi comprendono circa 90 specie (2 in Canada) di vermi della lingua altamente specializzati che infestano i polmoni dei vertebrati, soprattutto rettili. È stato suggerito che abbiano affinità con aracnidi, miriapodi o crostacei.